14.02.2014
Каминский В. Д., заслуженный изобретатель Украины, д.т.н., профессор ОГСХИ
Бабич М. Б., к.т.н., генеральный директор НПО «АГРО-СИМО-МАШБУД»
Предприятия отрасли хлебопродуктов используют новую технологию производства гречневой крупы на основе гидросепарирования зерна на моечных машинах с подсушиванием, предварительным подогревом, пропариванием, сушкой и утилизацией отработанного тепла паровых сушилок. Это позволяет обеспечить лучшее увлажнение зерна во время мытья и пропаривания. В то же время повышается нагрузка на паровые вертикальные сушилки, а следовательно - растут затраты тепла.
При гидросепарировании зерна отделяются сорные примеси (отходы), которые выводятся из моечной машины достаточно влажными и требуют дальнейшей сушки. Но надлежащих агрегатов для отделения трудносыпучих отходов в Украине пока нет, как и не оптимизированы и параметры их обработки.
В технически логичном процессе водотепловой обработки заключительный этап - сушка зерна. На существующих паровых агрегатах ВС-10-49М его сушат контактным способом, который не обеспечивает высокой эффективности. Неравномерность обработки, а также низкая производительность упомянутых сушилок - одно из узких мест крупоцеха. Кроме того, отработанные теплый воздух и пар выбрасываются в окружающую среду.
Для устранения этих недостатков мы разработали новую паровую сушилку для обработки зерна и отходов после моечной машины. Характерная ее особенность - утилизация тепла отработанной пары в конденсаторе с последующим нагревом агента сушки в пароводяном калорифере, в котором используют отработанную пару.
Технологией обработки зерна и отходов в паровом агрегате предусмотрены подогрев и подсушивание отработанного агента на первой стадии и сушки кондуктивно-конвективным способом на второй. Для установления оптимального соотношения продолжительности обработки конвективным и кондуктивно-конвективным способом на основе экспериментальных данных применено безразмерное определение.
W = Wn - Wi / Wn - Wk (1)
W* = Wi - Wk / Wn - Wk (2)
где: Wn и Wk — начальная и конечная влажность зерна или отходов,
Wi — текущая влажность.
Определение коэффициентов значимости в уравнении регрессии приведены для вида.
N = Dw / Da = f (n, ca, T, F, W, W*) (3)
- где: n — температура t предварительно подогретого зерна,
- ca — температура агента сушки,
- T — температура сушильных труб,
- F — поверхность теплопередачи.
В таком уравнении показана кинетика сушки зерна гречихи. Для установления количественных i качественных связей между параметрами сушки использовали несимметричный насыщенный квадратичный план Рехтшафнера ПФЕЗ - оптимальный для такой размерности (К-6). Как критерий оптимизации выбрали затраты.
П = Q3*Nc (4)
- где: Qз — общие затраты тепла на сушку, кДж/час,
- Nc — производительность сушилки, кг/час.
При использовании этого критерия поверхность отклика определяют по таким уравнениям:
П = 3.175 + 0.2064Х1 + 0.366Х2 + 0.3915Х4 + 0.4036Х5 + 0.1368Х6 - 0.1833Х2X2 + 0.3015Х2X4 + 0.5944Х2X5 - 0.5613Х1Х2 - 0.03933Х1Х3 - 0.0488Х1Х4 - 0.859Х1Х5 - 0.0736Х1Х6 + 0.04596Х2Х6 + 0.4615Х3Х4 + 0.1494Х2Х5 - 0.1058Х2Х6 - 0.1863Х3Х5 + 0.2559Х3Х6 + 0.06918Х4Х5 - 0.166Х4Х6 (5)
- где: Х1, Х2, Х3, Х4, Х5, Х6 — кодированные значения натуральных переменных;
- n, ca, T, F, W, W* — соответственно.
Чтобы определить оптимальные условия сушки в паровом агрегате при минимальных затратах, разработана программа на ЭВМ «Оптима», которая обеспечивает поиск оптимума методом половинного деления.
В результате расчета на ЭВМ получено такие оптимальные параметры сушки:
- n = 100 °C,
- ca = 30 °C,
- T = 140 °C,
- F = 15.7 м
Они обеспечивают минимальные затраты энергии на сушку.
На основе анализа коэффициента уравнения регрессии (5) можно сделать вывод, что основными факторами, которые сказываются на критерии оптимизации приведенных затрат (П), являются:
- граница перехода от первой стадии ко второй — W
- температура труб, в которых циркулирует под давлением пар — T
- температура агента сушки — ca
- температура предварительного подогрева зерна — n
«Зерно и хлеб» № 1, 2001 р.
