3389

11

Разработана теплофизическая модель процессов изменения состояния воздуха при продувке его через слой растительного сырья на основе I-d-θ-

диаграммы приведена на рисунке 7. Предложенная система построений процессов тепломассообмена в слое биологически активной продукции позволяет определить степень изменения влагопоглощающей способности воздуха: при повышении его температуры в слое на величину Δteo за счет внутренних тепловыделений (Δθвк ); в гигроскопической области сушки (wmp < wг ) на величинуΔθР , определяемую по значению равновесной влажности φ pl

(процесс 1-6); за счет искусственного предварительного подогрева приточного воздуха в гелиоколлекторе на величину Δtcол (Δθкг ). Процесс влагообмена воздуха с поверхностью травы в основном слое идет по линии постоянной равновесной относительной влажности φp=const (процесс 4-12). Интенсивность процесса сушки определяется Δθос= θ12 - θ4 .

Для выявления теплофизических характеристик атмосферного воздуха, как агента сушки, нами проведена оценка обеспеченности параметров наружного климата для осуществления процесса сушки растительного сырья в условиях Самарской области, климат которой характерен для большинства регионов Поволжья. Коэффициент обеспеченности требуемых параметров наружного климата для сушки Ко6 , показывает долю общего числа случаев, не допускающих отклонение от расчетных условий (tв>17°С, φв < 75%). Значения

K0б в период заготовки сена и зерна определены по результатам статистической обработки метеорологических данных за последние 10 лет (1993...2002 г.г.). Минимальный полученный нами и рекомендованный для инженерных расчетов коэффициент обеспеченности требуемых параметров наружного воздуха как сушильного агента при сушке растительного сырья системами активной вентиляции на территории Самарской области составляет Коб=0,9 не менее 10 часов в сутки.

Выявлены особенности определения значений К0б при различных технологиях осуществления активного вентилирования. Предлагается проводить оценку обеспеченности параметров наружного климата по

13

температуре воздуха в начале вентилирования tнв , когда процесс вентилирования начинают раньше, чем температура атмосферного воздуха достигнет своего среднесуточного значения, а среднесуточная температура tcp

при этом равна минимально допустимой по технологии t (рис.8).

Рис.8. Изменение суточной температуры наружного воздуха в июне-августе

Если процесс вентилирования осуществляется до захода солнца, величина начальной температуры вентилирования tнв , 0C, может быть определена следующим образом:

где Δtа - амплитуда среднесуточного колебания температуры наружного воздуха для расчетного месяца, 0C; τдн - продолжительность дня (время от восхода до захода солнца), ч; τв - продолжительность вентилирования, ч; Δτ -

время от восхода солнца до точки совпадения температурной кривой со средней температурой наружного воздуха, ч.

Если же продувка заканчивается раньше захода солнца, то начальная температура вентилирования будет равна:

где Δτ - время от начала вентилирования до точки совпадения температурной кривой со средней температурой наружного воздуха, ч; τвр- продолжительность возрастания температуры (время от восхода солнца до достижения максимальной температуры), ч.

Для получения зависимостей теплоты биологических тепловыделений от влажности материала был проведен натурный эксперимент по выявлению темпа самосогревания травы. Полученные данные приведены на рисунке 9.

Так как проведение аналогичного эксперимента по выявлению темпа самосогревания зерна является сложной задачей, ввиду необходимости высокой точности измерений, для построения зависимостей Δt/Δτ=f(w3 ) нами были использованы экспериментальные зависимости выделения СO2 от влажности зерна, полученные различными авторами (рис. 10).

Зависимость q=f(wм а т ) представлена на рисунке 11. Аппроксимация полученных кривых дала следующий результат:

трава

зерно

Для определения возможной величины дополнительного подогрева атмосферного воздуха за счет солнечного подогрева и определения эффективности использования данной технологии в практике послеуборочной обработки растительного сырья нами были проведены постановочные эксперименты в реальных условиях. Эксперимент проводился на

17

влажности массы и, соответственно от ее относительной влажности: при wmp < wr , φпов = φρ , при wтр > wr , φнов ~100%.

Потенциал θз зависит от гигроскопических свойств материала, описанных изотермами сорбции-десорбции, и может быть определен графически (рис.6) или рассчитан по предложенным зависимостям (5)...(6). В основном слое разность потенциалов влажности поверхности сырья и воздуха Δθβ

определяется только разностью температур поверхности сохнущего сырья и

воздуха Δt ввиду постоянного значения относительной влажности воздуха

(φ=φρ=const). Коэффициент аθ по своему физическому смыслу является показателем интенсивности процесса влагопереноса. Графическая зависимость aθ =f(t) для травы, построенная на основе экспериментальных данных, приведена на рисунке 13. Для аналитического определения коэффициента массопереноса аθ , с достаточной для инженерных расчетов степенью точности, предложено использовать следующие выражения:

18

Повышение температуры β слое за счет биологических тепловыделений определяется из условия:

На практике, как правило, производятся замеры параметров продувочного

воздуха на входе и выходе из слоя. Предложенная методика позволяет аналитически определить значения коэффициент аθ из условия:

эффективности различных режимов работы систем активной вентиляции разработана инженерная методика расчета продолжительности процесса сушки в сельскохозяйственных установках послеуборочной обработки растительного сырья.

Масса удаляемой из травы влаги при изменении ее влажности от wmp до Wг,находится по зависимости:

Масса влаги, удаляемой из травы в процессе досушки до кондиционной влажности Wx определяется как

Минимальное время сушки травы до кондиционной влажности с учетом снижения скорости ассимиляции влаги в период падающей скорости сушки равно:

Разработанная инженерная методика расчета интенсивности и продолжительности сушки биологически активного сырья позволяет вести расчет с использованием теории потенциала влажности аналитическими и графоаналитическими способами.