ПРУЖИНЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
К расчету пружинных рабочих органов для сушки и термической о^ра-ютки сельскохозяйственных материалов
Для случая использования вещающихся в кожухе пружин с целью обеспечения технологического процесса сушки и термической обработки зерна могут лзть приняты ряд вариантов'компановки: 1 .-Зерно перемещается, нагревается и перемешивается пружиной, а перфорирован .шй кожух не вращается;
2.Нагретая до определенной температуры пружина не вращается, а вращается сам кожух, что позволяет упростить конструктивное оформление способа подачи электрического тока на пружину; 3.Нагревается кожух сушилки, а пружина перемещает холодное эерно 4.Зерно перемещается пружиной и суыка производится за счет высокоскоростного воздушного потока.
Режимные и конструктивные параметры пружинного рабочего органа завксятрот кинетики процесса сушки, в том числе, от таких факторов, как, продолжительность сушки, допустимая температура нагрева зерна, разность температур теплоносителя и материала и т. д
В первом приближении, минимальная продолжительность сушки по Птицыну С. Д.определяется из выражения;
_ AW-3 ~ (НЗь '
Где AW - сьем влаги Предельно допустимая температура нагрева зерна/семенного/:
Ч. |
Где л/-средняя влажность зерна Среднеинтетральное значение количества тепла, лэлу-ае:.:ое?;ате - риалом при конвективной сушке/по Болотину В. К./:
T,
Где - среднее значение коэффициента теплообмена мезду теплоносителем и поверхностью материала;
-масса высуживаемого материала; F<ft. - удельная/отнесенная к 1 кг массы/поверхность измельченного' материала;
IStcp.--------- —- qMi------------------------------------ логарифмическая разность
™ -Lcz-OMZ Температур теплоносителя и материала в процессе сушки;
Ci ^Icz - начальная и конечная температура теплоносителя;
„ Q - начальнаяи'конечная температура материала. Количество тепла, необходимое для испарения влага и нагревания материала, может определяться из выражения :
Где W= -^бг.' ^ -«отчество влаги, ис
Парившейся за время (£" ;
И Q^ - масса материала до и после сушки; 0){ и - начальная и конечная влажность материала;
-теплоемкость материала влажностью С^^.; - теплоемкость абсолютно сухого материала. По данным Торосян Р. Н.^удельну, кз мощность на нагрев зерна рекомендуется определять из соотношения:
Р -if4g. lL. lI -
Где jb - плотность зерновой массы/для пшеницы 1.25 г/см3/;
С - удельная теплоемкость зерновой маесн/2.1Дж/г. град./; 1рт-термический коэффициент полезного действия/0.9/; ■ ДТ-^изменение температуры зерновой масен/4Т=Т|<-Тц /;
91
"Гк~ конечная температура верна нагретого а-гентрм сушки; ТГ-время, необходимое для нагрева, е.;
= 4 град/мин - скорость нагрева.1'3
При -^ = 480 с. мощность на нагрев составляет 0.2 Вт/см3.
Исходя из требований к процессам сушки зерна^можно предполагать, что режимные и конструктивные'параметры пружинных-сушилок должны обеспечивать экспозицию сушки. не ме'нее 20 мин и темпе - .ратуру нагреве проволоки около 100°С.' ,''г;. , . :
Физическая сущность электрического-нагрева - вращающегося в ко - ж ухе пру.?, инн/р и 0.3.-4.17./ методом зопротивленй'язакдючается в том,-что при прохождении: электрическбГо тока н8!*йровоЯйке н "'нем выделяется шеплоша/закон Ленца-Джбуля/; ••" • ,.. * ,w, c
Где У-действующее-значение тока, А{-
R. - сопротивление-материала проволоки или тена,0м; »:-: .--jSj: работы сушклки - зер"йа, с>-;л/
Сопротивление проволоки или тена определится Щ ШШУЩЗвп
Где? удельное электрическое сопротивление,0м. м; ■ j' £ гддина проволоки прукины-,м; ' "r, k
Р-площадь поперечного сечения, проволоки,„; „. Использование данного варианта сушилки требует увеличенных энергозатрат, т.к. осуществляется нагрев проволоки^ изготовленной - из стали марки Ст. б5Г.
Использование же способа нагрева самого кожуха- специальными электронагревателями является более предпочтительным. З^щрш - альная схема подобной сушилку приведена на рис,.3.-4.Л8^где для охлаждения нагретого зерна используется холодильное-уртройст - во с эрешающейся пружиной.,,.
Тттттттттттп ВентиляТор ООзЬ?;3 (Выспячмаи) Г.6.
Fmpff^
Т - теллоизолятор Из — электроишятр ©-решето
Цмайитин
ПшшПтП ВетЯтор (Зитяшной)
Ш111II
Рис.3.4.18.Принципиальная схема зерносушилки с нагревом кожуха:Х. З.-холодное зерно;Х. В.-холодный воздух;Г. З.-горячее зерно;С. З.-сухое зерно.
Оценка параметров испарения в пружинной зерносушилке активного вентилирования
Скорость испарения. В соответствии с законом Дальтона количество воды, испаряющееся о-поверхности 1 м2 за 1 с, определяет ся согласно выражению '
Oj^kdO+B-v),
Г, те D=S— С. - дефицит влажности^ £.-упругость водяного пара;
Е - упругость насыщенного пара при темп }ратуче и-'па адющей поверхности; А--корость воздушного потока над испаряющей поверхностью; В-экспериментальный коэффициент/^ - 0.£/; У|=2}-й—пос-
-7-1 ^
Тоянная; JJ - коэффициент. диффузии для идеального газа вЬледствие значительных скоростей потока воздуха; и Lg - соответственно среднесуточные показатели испарения с одинаковой по величине площади для зерна в один слой и гладкой поверхности воды. Диффузия, вблизи испаряющей поверхности.
Пои значительных скоростях потока омывающего воздуха, сравнг«чу со средней скоростью хаотического движения молекул. диффузию вблизи испаряющей поверхности можно оценить в соответствии с теооией идеального газа ; . — —
D-f
Где Д <= ,— _—— -соедняя длина свободного пробега молекул;
С ~J ^ - средняя арифметическая скорость молекулц;
Й(э-эффективный диаметр молекулы; К - постоянная Больцмана;
-постоянная Менделеева ;уИ - мольная масса водяного пара; Р, Т - давление и темпэратура в воздухе. В пезультате подстановоК, полУчим:
; Изменение дефицита влажности в процессе сушки.
Пусть в момент времени i дефицит влажности составляет £—£ . За время 'cf-fc он изменится на Пола гая, что это изменение
Подчиняется закономеоностям диффузионного процесса, получим:
Где ^ - показатель процесса сушки. определяемый экспе лм. пталько.
В результате интегрирования в любой момент времени от начала процесса сузки дефицит влажности составит величину:
Е-е=(Е-фа-е ,
Где - дефицит влажности для зерна. загружаемого в су
Шилку и определяемый по психрометрической та блице. Для этого достаточно йнать относительную влажность зейна и температуру воз - Духа.
В соответствии с уоавйением винтовой линии:
Где ft - ход винта/шаг пружины/; 0} - угловая скорость пружины сушилки. получим изменение дефицита влажности по длине сушильного цилиндра: Jjfjt ^
Где 2 - изменяется от 0 до £ .
Скорость воздушного потока над испаряющей поверхность» зерна.
Скорость воздушного потока в зазоре между сушильным и внешним теплоизолированным цилиндрами и скорость по то к а, омывающего зерна в сушильном цилиндре, значительно отличаются.
Скорость потока в зазоре-величина заданная и обусловлена выбором воздуходувки или вентилятора. Компановочная схема сулилки с использованием принципов активного вентилирования^со гласно рекомендации Филимонова Н. П.приведена на рис.3.4.19. Определить ско;х>сть в омывающих зерно струях прилшжейно можно с использованием равенства расходов воздуха через -оковую поверхность перфорированного сушильного цилиндра и попеоечное сечение зазора:
Где Ll - скорость воздуха в зазоре; SC-nonepewHoe сечение зазора; ^-скооость воздуха через перфорацию цилиндра; SyЗоковая поверхность перфорации. Тогда скорость воздуха через перфорацию определится согласно ;
Где о - ширина зазора; С -длина сушильнйго цилиндра;
-коэффициент'заполнения перфорацией боковой поверхности сушильного цилиндра.
Рис.3.4.19.Принципиальная схема зерносушилки с использованием активного вентилирования и вращающихся пручин:' I-гошшдр перФорированнъм^-пружина с валом и спицами;3. - вал; 4-кожух;5-загрузка зерна; 6-выгрузка зерна;7 и 8 - подшипниковое опорн;9-привод;Ю-вентилятор;11-подсосное устройство. |