Зерносховище-сушарка на сонячній енергії

Реферат: UA 71817 U UA 71817 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до елеваторної техніки і може використовуватись для доведення до кондиції і збереження великих мас зернових культур. Відоме зерносховище, що містить електровентилятор і бункер, який включає секційний з перфорованою боковою поверхнею корпус, всередині якого розміщена і з'єднана з електровентилятором, через гнучкий гофрований рукав, повітророзподільна перфорована труба, яка оснащена рухомим клапаном з еластичним гофрованим циліндром і пристроєм для переміщення пересувного клапана разом з еластичним гофрованим циліндром, крім того зерносховище оснащене робочим органом вітрогенератора, який через блок безперебійного живлення постачає енергію до електровентилятора, а вздовж повітророзподільної перфорованої труби установлені тарілчасті відбивачі, також рухомий клапан являє собою герметичну конструкцію, яка виконана у вигляді еластичного гофрованого циліндра, а відкриття тієї, чи іншої ділянки повітророзподільної перфорованої труби, може виконуватись вибірково, у відповідності з програмою керування, крім того робочий орган вітрогенератора закріплений зверху на бункері (UA 33440, 2008 р. А01F 25/00). Недоліком такого зерносховища є низька продуктивність процесу сушки із-за використання для вентилювання безпосередньо повітря із навколишнього середовища, без можливості його суттєвого підігрівання за допомогою екологічно чистої відновлюваної енергії, наприклад сонячної. Найбільш близьким до запропонованого є зерносховище-сушарка на сонячній енергії, що містить бункер, який включає корпус з перфорованою боковою поверхнею, в середині якого розміщена повітророзподільна перфорована труба, яка оснащена рухомим еластичним гофрованим циліндром з'єднаним з гофрованим клапаном та електровентилятором і пристроєм для їх переміщення, крім того бункер установлено на конусоподібному підвищенні, в якому радіально виконана траншея, а по центру вертикальна ніша, в якій установлено трубопровідгармошку, котрий з'єднаний верхнім кінцем з рухомим еластичним гофрованим циліндром, а нижнім, через розміщений у траншеї трубопровід, із нагрівачем повітря - сонячним колектором (UA 62931, 20011 р. А01F 25/00, Е04Н 7/00). Не применшуючи достоїнств даної конструкції в плані реалізації енергоекономного і екологічно чистого процесу сушіння зернових мас, що безумовно вигідно для невеликих господарств, слід відмітити і її недоліки. Це відносно малий об'єм бункера для зберігання зерна, тому що його зовнішній діаметр конструктивно може бути виконаним розміром не більше 6 м плюс діаметр повітророзподільної перфорованої труби. Причиною цього є обмеження товщини вентилювального шару, який згідно з науковими і практичними рекомендаціями, при сушінні пшениці чи ячменю при 20 % вмісті вологи, повинен становити не більше 3,0 м. Крім того малий об'єм бункера стримує розміри і відповідно робочу площу та потужність сонячного колектора. Це обумовлено тим, що несуча конструкція колектора повинна бути надійно закріпленою до бічної циліндричної поверхні бункера, а не «висіти» в повітрі. Задачею корисної моделі є створення масштабного по об'єму зерносховища-сушарки, яке реалізує енергоекономний і екологічно чистий процес сушіння зернових мас з використанням сонячної, чи інших екологічно чистих джерела відновлюваної енергії. Поставлена задача вирішується тим, що зерносховище-сушарка на сонячній енергії містить бункер, який включає корпус з перфорованою боковою поверхнею, в середині якого розміщена повітророзподільна перфорована труба, яка оснащена рухомим еластичним гофрованим циліндром, з'єднаним з гофрованим клапаном та електровентилятором і пристроєм для їх переміщення, крім того бункер установлено на конусоподібному підвищенні, в якому радіально виконана траншея, а по центру - вертикальна ніша, в якій установлено трубопровід-гармошку, котрий з'єднаний верхнім кінцем з рухомим еластичним гофрованим циліндром, а нижнім, через розміщений у траншеї трубопровід, із нагрівачем повітря - сонячним колектором, причому, згідно з корисною моделлю, оснащене силосом, який концентрично охоплює бункер і містить верхній та нижній кільцеві транспортери, які технологічно зв'язані з норією. На Фіг. 1 приведений загальний вигляд зерносховища-сушарки, на Фіг. 2 зображено поперечний переріз А-А по Фіг. 1; на Фіг. 3 показано переріз Б-Б по транспортеру (див. Фіг. 2). Зерносховище-сушарка на сонячній енергії (див. Фіг. 1, Фіг. 2) містить електровентилятор 1, бункер 2, сушильний корпус 3 з перфорованою боковою поверхнею. Всередині корпуса розміщена повітророзподільна перфорована труба 4. Силос 5 концентрично охоплює бункер 2. На верхній частині перфорованої труби концентрично установлена завантажувальна крильчатка 6. Також в перфорованій трубі розміщено рухомий еластичний гофрований циліндр 7, до якого прикріплено на висоті "h" еластичний гофрований клапан 8. Електровентилятор установлено і закріплено безпосередньо 1 UA 71817 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 в рухомому гофрованому циліндрі, до якого приєднано повітропровід-гармошку 9, який може в кілька разів змінювати свою довжину при розтягуванні, чи стисканні. Другий кінець даного повітропроводу з'єднаний, через нерухомий трубопровід 10, з нагрівачем повітря, наприклад повітряним сонячним колектором 11. Електровентилятор з гофрованими циліндром та клапаном оснащені пристроєм для переміщення 12 (наприклад тросо-блочним механізмом). На підлозі сушильного корпуса радіально установлено поворотний шнековий зачисний транспортер 13 (див. Фіг. 2), а в центральній частині корпуса підлога оснащена вивантажувальними отворами із заслінками 14 (див. Фіг. 1), які розташовані співвісно з повітророзподільною перфорованою трубою 4. Під отворами із заслінками, концентрично повітророзподільній трубі, міститься крильчатка 15, яка призначена для подачі зернової маси до вивантажувального транспортера 16. Зерносховище-сушарка на сонячній енергії оснащена норією 17, а її силос містить верхній (завантажувальний) 18, та нижній (зачисний) 19 кільцеві скребкові транспортери. Також силос оснащений вивантажувальними лотками 20 (див. Фіг. 2), які оснащені герметичними заслінками, причому один з лотків розміщений в зоні завантаження норії. Силос також може бути оснащений додатковою системою вентилювання зернової маси. Монтаж зерносховища-сушарки на сонячній енергії виконується на підвищенні 21, яке формується із землі і бетонується, або представляє собою рамну конструкцію. Дане підвищення містить траншею 22, а по центру - вертикальну нішу 23. У траншеї розміщується трубопровід 10, а повітропровід-гармошка 9 (при стисненому стані) розміщується у вертикальній ніші 23. При використанні зерносховища-сушарки для сушіння зерна кукурудзи, де потрібно забезпечити високу робочу температуру, її конструкція може бути додатково укомплектована традиційним теплогенератором (див. Фіг. 1, поз. 24). Але враховуючи те, що в даний теплогенератор буде надходити від сонячного колектора уже підігріте повітря, то його потужність повинна бути на (30 ... 40)% меншою, ніж в звичайних умовах. Зерносховище-сушарка на сонячній енергії працює наступним чином. Зернова маса подається норією 17 і крильчаткою 6 рівномірно розподіляється в циліндричному перфорованому сушильному корпусі 3. При необхідності в проведенні сушіння, охолодження чи провітрювання завантаженої зернової маси, пристрій для переміщення 12, керований вручну, чи через процесор по відповідній програмі, яка враховує вологість і температуру зерна, переміщує в потрібне для вентилювання положення гофрований циліндр 7 з електровентилятором 1 і клапаном 8, таким чином, щоб у їхньому проміжку висотою "h" опинився необхідний для вентилювання зерновий шар. Переміщення виконується, троса - блочною системою або ланцюгом, при цьому повітропровід-гармошка стискується, або розтягується (в залежності від напрямку руху). Включається в роботу електровентилятор 1 (див. Фіг. 1), який нагнітає повітря в обмежену висотою "h" ділянку повітророзподільної перфорованої труби 4. Далі повітря спрямовується в горизонтальному напрямі і пронизує шари зернової маси. При роботі в режимі сушіння, електровентилятор, через трубопровід 10, висмоктує із сонячного колектора 11 нагріте повітря і нагнітає у зернову масу. Нагріте повітря, пронизує зерновий шар, і відбирає від нього вологу. При досягненні зовнішньої бокової поверхні зернової маси, повітря виходить через зернову поверхню, яка сформована кутом природного укосу (для зернових культур величина кута становить ≤ 30°) і на яку не діють розпірні зусилля. Тому отвори перфорованих поверхонь сушильного корпуса 3 і відповідно повітророзподільної труби 4 не забиваються окремими зернинами, що забезпечує надійність і ефективність вентилювання. Потім повітря, через зазор між бункером і корпусом, відводиться назовні корпуса. Через заданий програмою проміжок часу (наприклад 1 - 2 години), гофровані циліндр 7 і клапан 8 переміщуються в наступне положення і в такому режимі відбувається порційне сушіння всієї завантаженої в бункер зернової маси. При необхідності, сушінню знову піддаються раніше провентильовані зернові шари (порції). В залежності від початкової вологості зерна і погодних умов - даний процес повторяється кілька разів. Це дозволяє в створеній зерносховищі-сушарці використовувати енергозберігаючу технологію, що базується на ефекті чергування процесів активного сушіння і «відпочинку» зерна. Адже з практики відомо, що за рахунок того, що зерно якийсь час «відпочиває» (відлежується) від сушіння, волога встигає плавно перейти від центру зернівки до поверхні, а при подальшому сушінні відділяється при менших енергозатратах, в результаті чого зернівка стає сухою і непошкодженою. Загальновідомо, що безпечний термін зберігання вологої зернової маси без вентилювання, наприклад при температурі 20 °C і з вмістом вологи до 20 % для пшениці, жита і ячменю становить 2 тижні (див. Мельник Б. Є. Активное вентилирование зерна. Справочник. - М.: Агропромиздат, 1986. табл. 25, ст. 55). Тому, застосована в зерносховищі-сушарці на сонячній 2 UA 71817 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 енергії технологія сушіння не призводить до псування зерна. При цьому витрачається для нагрівання повітря і відповідно сушіння зерна дармова і екологічно чиста енергія Сонця. В нічний час, також проводиться вентилювання, наприклад для охолодження зернової маси, чи досушування. Адже згідно з сучасними науково-практичними даними, для досягнення ефективності процесу сушіння, достатньо забезпечити перевищення температури нагнітаючого повітря відносно температури зернової маси лише на 7 °C. Такої кількості тепла достатньо в навколишньому повітрі літом і на початку осені. При охолодженні, чи провітрюванні, повітря відбирається безпосередньо із навколишнього середовища, а в нічні години із колектора. Вивантаження із бункера висушеної зернової маси виконується, при відкритих заслінках 14. Зерно надходить до крильчатки 15, яка подає його до вивантажувального транспортера 16, а потім до норії 17. Далі зерно подається на збереження в силос 5. Верхній кільцевий скребковий транспортер 18 забезпечує рівномірне завантаження силосу. Після сушіння в корпусі 3 нової порції зерна, процес завантаження силосу повторюється - до повного його заповнення. Вивантаження із силосу зернової маси виконується через вивантажувальні лотки 20, оптимальна кількість яких - 3 шт. (при їх розміщенні через 120°). Один із лотків технологічно зв'язаний із норією. Повне очищення силосу від зерна забезпечує нижній кільцевий (зачисний) транспортер 19. Згідно з реалізованим проектом: "Зберігання зерна в Україні" TACIS\93\AFUK9302), рекомендована товщина вентильованого шару при сушінні пшениці чи ячменю при 20% вмісті вологи, повинна становити не більше 3,0 м. Тому, в створеному зерносховищі-сушарці на сонячній енергії, для прикладу, конструктивно виконаємо діаметри корпуса (поз. 3) і повітророзподільної перфорованої труби (поз. 4), відповідно розмірами 6,8 м, та 0,8 м. При таких параметрах товщина вентильованого шару буде становити 3,0 м. Висоту вентильованого шару приймемо рівною h = 4,25 м. Тоді об'єм зернової маси в одному вентильованому шарі 3 3 складе Q1 = 150 м і при щільності зернової маси в 780 кг/м , маса зерна в одному вентильованому шарі складе G1 = 117 т. Приймаємо конструктивно сумарну висоту завантаження зерновою масою сушильного корпуса зерносховища-сушарки, рівну чотирьом вентильованим шарам Н = 4 х h = 4 х 4,25 м = 17 м (див. Мал. 1). Тоді загальний корисний об'єм 3 3 сушильного корпуса становитиме Qc.к. = 4 х 150 м = 600 м , де розміститься Gc.к. = 117 т х 4 = 468 т зерна. Для вище відмічених конструктивних параметрів, розрахунок показує, що при діаметрі силосу Дс = 20 м і висоті його циліндра Нц = 23,5 м , зерносховище-сушарка матиме корисний 3 сумарний об'єм (силосу і сушильного бункера) Qcyм. = 6412 м . В такому об'ємі розміститься для зберігання 5000 т доведеної до кондиції зернової маси. До бічної циліндричної поверхні силосу з вище означеними параметрами надійно і затишно 2 кріпиться повітряний сонячний колектор розміром 20 м х 23,5 м = 470 м . Згідно з технологічним розрахунком і практикою, в літню пору такий колектор здатний 3 нагрівати за годину 30000 м повітря до температури, яка буде перевищувати температуру зовнішнього середовища на 20 °C ... 25 °C. Якщо в жнива, під час збирання зернових культур, температура зовнішнього повітря складає, наприклад 20 °C, то повітря, яке відбирається від колектора з продуктивністю в 30000 3 м /годину, буде мати температуру, рівну: 20 °C + (20...25)°С = (40...45)°С. 3 Цього повітря і його тепла достатньо для забезпечення процесу якісного сушіння 150 м зерна, яке розміститься в одному вентильованому шарі сушильного корпусу (див. вище приведене обґрунтування конструктивних параметрів). В жнива така конструкція спроможна, за 11 завантажень сушильного корпуса, довести до кондиції (висушити) і забезпечити подальше зберігання 5000 т зерна. При цьому економиться газ, нафтопродукти, солома і т.п., спалювання яких погіршує екологію і «чистить кишені» зерновиробників. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Зерносховище-сушарка на сонячній енергії, що містить бункер, який включає корпус з перфорованою боковою поверхнею, в середині якого розміщена повітророзподільна перфорована труба, яка оснащена рухомим еластичним гофрованим циліндром, з'єднаним з гофрованим клапаном та електровентилятором і пристроєм для їх переміщення, крім того бункер установлено на конусоподібному підвищенні, в якому радіально виконана траншея, а по центру вертикальна ніша, в якій установлено трубопровід-гармошку, котрий з'єднаний верхнім кінцем з рухомим еластичним гофрованим циліндром, а нижнім, через розміщений у траншеї трубопровід, із нагрівачем повітря - сонячним колектором, яке відрізняється тим, що оснащене 3 UA 71817 U силосом, який концентрично охоплює бункер і містить верхній та нижній кільцеві транспортери, які технологічно зв'язані з норією. 4 UA 71817 U Комп’ютерна верстка M. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5