توفير الطاقة في تجفيف الحبوب بالحث مع طريقة التسخين التعريفي
تنتج كازاخستان سنويًا حوالي 17-19 مليون طن من الحبوب بالوزن النظيف ، وتصدر حوالي 5 ملايين طن من الحبوب ، ويبلغ متوسط حجم الاستهلاك المحلي 9-11 مليون طن. تتطلب زيادة تطوير صناعة الحبوب وتعزيز تصدير الحبوب تطوير البنية التحتية للتخزين والنقل وتجفيف الحبوب ، بما في ذلك بناء صوامع جديدة وإعادة بناء صوامع الحبوب القديمة ، وبناء محطات الموانئ وشراء سفن البضائع الجافة وناقلات الحبوب (بوم ، 1983). هناك حاجة لتحديث الصناعة والمهمة تتطلب جهودا مكثفة من الدولة ومنتجي الحبوب الوطنيين.
ناقش المشاركون في منتدى الحبوب الكازاخستاني في أستانا V KAZGRAIN-2012 الوضع الحالي لسوق الحبوب والاتجاهات وتوقعات الأسعار ، فضلاً عن القضايا الصعبة في مجال الخدمات اللوجستية والبنية التحتية. ولوحظ أنه قبل 10 سنوات ، لم يكن من الممكن اعتبار كازاخستان كمصدر للحبوب ، بينما في الوقت الحالي يتم الاعتراف بقضايا التصدير على أنها قضايا ذات أولوية. ويحتل إنتاج الحبوب وتجفيفها مكانًا رائدًا في كل من المجمع الصناعي الزراعي والاقتصاد ككل.
يثبت تحليل تجربة العديد من مؤسسات التصنيع في معالجة الحبوب بعد الحصاد أن المهمة الأساسية في ضمان سلامة وجودة البذور المحصودة حديثًا هو تجفيفها. تزداد أهمية تجفيف الحبوب في المنطقة الرطبة: التأخير في التجفيف أو تنفيذ هذه العملية مع انتهاك الأنظمة التكنولوجية يؤدي حتماً إلى خسائر المحاصيل. وفقا للأبحاث في 25-28٪ رطوبة كومة لمدة ثلاثة أيام ينخفض الإنبات بنسبة 20٪. ويصل الفاقد في المادة الجافة إلى 0.7-1٪ يوميًا عندما تكون رطوبة كومة الحبوب 37٪ (Ginzburg، 1973).
تتمثل العوامل المهمة في الاستخدام الفعال للمجففات في الزراعة في توفير جودة حبوب أعلى ، وزيادة عرض النطاق الترددي للوحدات ، فضلاً عن خفض تكاليف الطاقة. تضمن قاعدة تحسين فعالية المجففات الموجودة في الزراعة إزالة كافية ومستقرة للرطوبة من متر مكعب واحد في كاميرات مجففات الحبوب. أحد الأسباب التي تمنع حدوث ذلك هو أن وحدات التبريد المدمجة في عمود التجفيف لا تخلق ظروفًا مثالية لتبريد الحبوب الكاملة وبالتالي تقلل الحجم الفعال لعمود التجفيف وإزالة الرطوبة من متر مكعب من الكاميرا.
منذ أن أظهر إنتاج القمح عام 2010 اتجاه نمو مستقر: زادت مساحة المحاصيل بنسبة 17٪ ، وزادت الغلة بنسبة 25٪ ، وإجمالي العائد - بنسبة 52٪. في الأول من يناير عام 1 ، كان لدى كازاخستان 2012 صومعة بسعة تخزين 258 ألف طن ومصاعد بسعة تخزين 14 ألف طن. زيادة المحصول والحصاد الإجمالي يتطلب تحسين تكنولوجيا التجفيف لتجنب خسائر المحاصيل والحفاظ على جودة الحبوب.
الطريقة الأكثر منظورًا لتجفيف الحبوب وإزالة الرطوبة هي طريقة التسخين التعريفي التي لا تزال مدروسة قليلاً ونادراً ما تستخدم في الممارسة بسبب عيوب كبيرة في تقنيات تصنيع محولات التردد. رغم ذلك معدات التدفئة التعريفي يتطور الإنتاج حاليًا وأصبح استخدام تجفيف الحبوب أكثر تفضيلًا مقارنة بطرق التسخين التقليدية (Zhidko ، 1982).
في الوقت الحاضر يتم استخدام التسخين التعريفي لتصلب أسطح منتجات الصلب ، من خلال التسخين لتشوه البلاستيك (تزوير ، ختم ، ضغط ، إلخ) ، صهر المعادن ، المعالجة الحرارية (التلدين ، التقسية ، التطبيع ، التبريد) ، اللحام ، اللحام ، اللحام والمعادن. يستخدم التسخين بالحث غير المباشر لتسخين المعدات التكنولوجية (خطوط الأنابيب والخزانات وما إلى ذلك) ، وتسخين السوائل ، وتجفيف المعاطف والمواد (مثل الخشب). أهم معلمة لتركيبات التدفئة التعريفي هو التردد. لكل عملية (تصلب السطح ، من خلال التسخين) هناك نطاق تردد أمثل ، مما يوفر أفضل أداء تقني واقتصادي. تستخدم الترددات من 50 هرتز إلى 5 ميجا هرتز للتسخين التعريفي.
تشمل مزايا التسخين التعريفي ما يلي:
- يسمح نقل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى جسم التسخين بتنفيذ التسخين المباشر للمواد ، وبالتالي يكون معدل التسخين
- لا يتطلب نقل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى جسم التسخين أجهزة تلامس. هذا مفيد للخط الآلي
- عندما تكون مادة التسخين عازلة للكهرباء ، مثل الحبوب ، فإن الطاقة يتم توزيعها بالتساوي عبر حجم مادة التسخين. وبالتالي ، توفر طريقة الحث هذه تسخينًا سريعًا لـ
- يمكن للتدفئة التعريفي في معظم الحالات زيادة الإنتاجية وتحسين ظروف العمل. يمكن اعتبار جهاز الحث نوعًا من المحولات ، عندما يتم توصيل الملف الأولي (المحرِّض) بمصدر طاقة التيار المتردد ، وتكون مادة التسخين بمثابة المحول الثانوي
يتطلب تقليل تكلفة التركيب بالكامل تطوير وتنفيذ سخانات تحريض بسيطة في التصميم.
يكمن الاختلاف الرئيسي بين التسخين بالحث عن طرق التجفيف التقليدية في التسخين الحجمي. تخترق الحرارة المنتج (المادة) وليس من السطح ؛ يتم تشكيلها بالحجم الكامل مرة واحدة ، هذه العملية تسمح بتجفيف الحبوب بفعالية مع استهلاك منخفض للطاقة. يحدث التوزيع المتساوي للرطوبة في مادة جافة أثناء عملية تحريض التسخين. لا يفترض الحث انتقال الحرارة من السخان إلى المادة. أثناء استخدام طرق أخرى للتجفيف يتطلب تسخين الهواء ، ثم نقل الحرارة من الهواء الساخن إلى المادة. في كل مرحلة - تسخين الهواء ، ونقله ، ونقل الحرارة إلى المنتجات - لا يمكن تجنب فقد الحرارة.
في الوقت الحاضر ، لا تستخدم الشركات في كازاخستان عمليا سخانات الحث لأنها باهظة الثمن. نماذج المصابيح القديمة من آلات التدفئة التعريفي عفا عليها الزمن ولم يتم تصنيعها.
تجفيف الحبوب بالتسخين التعريفي. التجفيف في الطبقة المتساقطة
نقترح طريقة التسخين التعريفي لتجفيف الحبوب (الشكل 1) حيث تمر مادة الحبوب ، مدفوعة بقوة الجاذبية ، عبر عمود التجفيف. في الجزء العلوي من الحبوب المجففة يتم تحميلها بواسطة ناقلات دلو أو أجهزة نقل أخرى ؛ ثم تدخل الحبوب في برج التجفيف. في كاميرا برج التجفيف ، يقوم الحث ، المتصل بمحول التردد ، بإنشاء مجال كهرومغناطيسي (تدفق) عالي التردد.
التجفيف في الطبقة المتساقطة. تمثل الطبقة المتساقطة تيار حبيبات متحرك جاذبي شديد التفريغ ، يقابله جزئيًا التدفق الصاعد للغاز (الكبح الديناميكي الهوائي). يزداد التركيز الحقيقي للحبوب أثناء الحركة. التجفيف في طبقة معلقة. يتم تحقيق حالة الحبوب المعلقة في تيار الغاز المتزايد عند زيادة سرعة إمداد الطاقة. في هذه العملية ، يشارك سطح الحبوب بالكامل في تبادل الحرارة والرطوبة مع الغاز. لا يتجاوز وقت بقاء الحبوب في أنبوب التنفس بضع ثوان ؛ درجة حرارة عامل التجفيف 350-400 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن تقليل الرطوبة يصل إلى نسبة ضئيلة. لذلك ، لا يتم استخدام الجهاز ذو الطبقات الموزونة للحبوب كمجفف منفصل ، ولكن كعنصر من عناصر التجفيف المدمج متعدد الغرف.
وفي الختام
اليوم ، تم تجهيز الشركات الزراعية والمصاعد في الغالب بواسطة مجففات عمود التدفق المباشر. تشير هذه المجففات إلى تفاوت كبير في تسخين وتجفيف الحبوب ، مما يؤدي بدوره إلى تكاليف تجفيف حراري كبيرة. السبب الرئيسي هنا هو النقص في توفير عامل التجفيف والهواء الجوي لطبقات التجفيف من الحبوب.
يعتبر التبريد الفعال للحبوب المجففة شرطًا مهمًا للعمل الجيد لمجففات الحبوب. وفقًا للخطة ، تم تصميم أجهزة تبريد مجففات الحبوب بحيث لا تتجاوز درجة حرارة الحبوب عند الإخراج درجة حرارة الهواء الجوي بأكثر من 10 درجات مئوية. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، تصل هذه القيمة إلى أكثر من 12 درجة مئوية عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من 15 درجة مئوية. كما توفر مجففات الحبوب الحديثة تفاوتًا كبيرًا في تبريد الطبقات الفردية للحبوب. في السياق الذي تمت مناقشته ، يمكن أن يكون تطبيق التجفيف بالتسخين التعريفي هو الطريقة الأكثر ملاءمة من حيث الإنتاجية والجودة وكفاءة التكلفة.
مراجع حسابات
Baum، A.، 1983. تجفيف الحبوب [بالروسية] ، موسكو: Kolos
Ginzburg، A.، 1973. أساسيات النظرية والتكنولوجيا في تجفيف المواد الغذائية [بالروسية] ، موسكو: صناعة الأغذية
Zhidko، V.، 1982. تجفيف الحبوب ومجففات الحبوب [بالروسية] ، موسكو: Kolos