Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki

Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie

Katedra Techniki Rolno-Spożywczej

Norbert Marks

Kraków 2007

1. Podstawy suszarnictwa płodów rolnych


Suszeniem nazywa się cieplny proces uwalniania materiałów stałych lub roztworów od zawartej w nich wody przez odparowanie. Definicja ta pozwala na odróżnienie procesu suszenia od np. mechanicznego sposobu usuwania wody przez odwirowanie, prasowanie lub pochłanianie jej przez substancje chemiczne. Możemy wyróżnić suszenie naturalne lub sztuczne.

W urządzeniach suszących, zwanych suszarkami, ciepło może być dostarczone na za pośrednictwem specjalnych urządzeń grzejnych lub bezpośrednio przez ogrzane powietrze pełniące równocześnie rolę czynnika suszącego, który ogrzewa materiał suszony, pobiera z niego parę wodną i wynosi ją poza suszarkę.

Wymuszony ruch czynnika suszącego wokół suszonego materiału nazywa się wymuszoną konwekcją.

Istnieje kilka sposobów klasyfikacji suszarek. Najczęściej jako kryteria podziału przyjmuje się następujące:

Ponieważ jednak zasadniczym warunkiem prowadzenia procesu suszenia jest ruch i zużycie energii na przemianę fazową wody zawartej w materiale, dlatego metody suszenia najczęściej klasyfikuje się w zależności od sposobu dostarczania ciepła do suszonego materiału.

1.1. Podział suszarek ze względu na sposób dostarczania ciepła


  1. Suszarki promiennikowe (radiacyjne) - są to suszarki, w których proces suszenia odbywa się dzięki przekazywaniu ciepła od ogrzanych powierzchni w formie energii promieniowania podczerwonego. Znajdują zastosowanie w odniesieniu do materiałów suszonych w cienkich warstwach. Jako radiatory podczerwieni (źródła promieniowania w zakresie długości fali l = 800 - 1800 nanometrów) wykorzystywane są lampy elektryczne, elementy oporowe tzw. termoradiatory, bezpłomieniowe palniki gazowe, płytowe lub rurowe radiatory ogrzewane od wnętrza parą wodną, gazami spalinowymi lub też innymi wysokotemperaturowymi nośnikami ciepła. Suszarki radiacyjne najczęściej stosowane posiadają ruchome taśmy, na których układa się cienką warstwą suszony materiał. Stąd też mają one postać tunelu przystosowanego do kształtów i rozmiarów suszonego obiektu. Są to najczęściej suszarki laboratoryjne.
  2. Suszarki dielektryczne - są to suszarki, w których proces suszenia przebiega w polu wysokiej częstotliwości. Podstawowym elementem suszarki dielektrycznej jest komora, w której zachodzi pochłanianie energii przez suszony materiał. Komorę taką może stanowić falowód, używany w technice wysokich częstotliwości do przesyłania energii mikrofalowej lub tzw. komora rezonansowa, przeznaczona do magazynowania energii elektromagnetycznej o częstotliwościach zbliżonych do częstotliwości rezonansowych. Budową suszarki te zbliżone są do suszarek komorowych.
  3. Suszarki sublimacyjne - są to suszarki, w których proces suszenia opiera się na przemianie fazowej zestalonej wody (lód) w gaz na drodze sublimacji, z pominięciem fazy ciekłej. Podczas suszenia sublimacyjnego, zwanego także liofilizacją, materiał suszony poddawany jest zamrożeniu oraz sublimacji zamrożonej wody pod ciśnieniem poniżej 40 Pa, w temperaturach od -10 do -40o C. Ciepło sublimacji dostarczane jest przez przewodzenie lub promieniowanie. Sublimacja rozpoczyna się od powierzchni zamrożonego materiału. Po sublimacji materiał zachowuje swoją postać i strukturę. Sublimacja przebiega w dwóch etapach:
    1. W wyniku obniżonego ciśnienia i dostarczenia ciepła następuje sublimacja lodu z zamarzniętego materiału. Na tym etapie usuwane jest 98-99% wody.
    2. Wytworzona struktura porowata pozwala na łatwe uwolnienie resztek wody a ogrzewanie nie jest już tu istotne.
  4. Suszarki kontaktowe - są to suszarki, w których proces suszenia odbywa się poprzez kontakt z wymiennikiem ciepła, którego źródłem jest gorąca woda lub para wodna. Suszenie kontaktowe może również przebiegać jako suszenie kombinowane kontaktowo-konwekcyjne. Ciepło do materiału suszonego przekazywane jest przez ściankę o dużym przewodnictwie cieplnym. Należą tu stosowane w przetwórstwie ziemniaka suszarki walcowe oraz stosowane do prażenia skrobi suszarki bębnowe przeponowe. Zasada działania suszarki walcowej polega na suszeniu nałożonej na walec cienkiej warstwy materiału i następnie na usuwaniu wysuszonego materiału za pomocą skrobaka. Walec lub walce są od wewnątrz ogrzewane do wymaganej temperatury. Suszarka walcowa składa się z jednego lub kilku ogrzewanych wewnątrz obracających się walców, na które nakładana jest cienka warstwa suszonego materiału. W suszarkach pracujących pod ciśnieniem atmosferycznym, jako czynnik grzejny stosuje się parę wodną, natomiast w instalacjach próżniowych walce ogrzewa się gorącą wodą lub parą wodną, a podciśnienie wytwarza się na powierzchni walców suszących. Schematy suszarek walcowych przedstawiono na ryc. 1.1.
  5. Rodzaje suszarek walcowych (schematy)

    Ryc. 1.1. Rodzaje suszarek walcowych (schematy):

    A - suszarki jednowalcowe, B - suszarki dwuwalcowe, zasilanie zanurzeniowe, d - zasilanie wałkowe, c - zasilanie szczelinowe; 1 - skrobaki suszu, 2 - przenośnik odbierający susz, 3 - wilgotny materiał wejściowy, 4 - wałki dociskające nakładany materiał
    Źródło: Boruch 1991

    Maksymalne wymiary walców ze względów wytrzymałościowych są zazwyczaj ograniczone do powierzchni około 12 m2. Na ryc. 1.2. przedstawiono schemat dwuwalcowej suszarki Paulescha, a na ryc. 1.3. - schemat dwuwalcowej suszarki Foerstera.

    Schemat dwuwalcowej suszarki Pauhscha

    Ryc. 1.2. Schemat dwuwalcowej suszarki Pauhscha:

    1 - walce, 2 - materiał wejściowy, 3 - wałki nakładające materiał wejściowy, 4 - koryto o podwójnych ściankach, 5 - doprowadzenie gorącego powietrza, 6 - otwory odprowadzające wilgotne powietrze, 7 - skrobaki (noże), 8 - rozdrabniacze materiału wejściowego, 9 - rozdzielacz materiału wejściowego
    Źródło: Nowotny 1972
    Schemat dwuwalcowej suszarki Foerstera

    Ryc. 1.3. Schemat dwuwalcowej suszarki Foerstera:

    1 - żaluzje nakładające materiał wejściowy na walce, 2 - rozdrabniacz materiału wejściowego, 3 - wałki dociskające nałożony na walce materiał, 4 - skrobaki (noże)
    Źródło: Nowotny 1972

    Zasada działania suszarki przedstawionej na ryc. 1.2. jest następująca. Rozdrobniony przez rozdrabniacze (8) wilgotny materiał, którym są uparowane ziemniaki, podawany jest na rozgrzaną powierzchnię obracających się walców (1). Miazga ziemniaczana (rozdrobnione i uparowane ziemniaki) przykleja się do powierzchni walców i dociskana jest wałkami (3). Podczas obrotu walców miazga ulega wysuszeniu, po czym skrobaki zeskrobują wysuszoną masę, która spada do koryta (4), z którego zabiera je przenośnik ślimakowy. Przenośnik transportuje i kruszy wysuszoną masę, która po drodze zostaje ochłodzona, następnie przesiana na sitach i workowana. Walce obracają się z prędkością 2 - 8 obr/min. Czas suszenia wynosi 7 - 30 sek, co odpowiada ok. 3/4 obrotu walca. Odstęp między walcami wynosi 0,2 - 0,5 mm. Tak mały odstęp może powodować uszkodzenia sztywno osadzonych walców przez kamienie lub metale, mogące znajdować się w suszonej masie. Aby zapobiec uszkodzeniom, walce rozstawia się na odległość 250 mm a miazgę nakłada się żaluzjowymi nakładaczami (suszarka Foerstera). Suszarka przedstawiona na ryc. 1.3. działa podobnie jak suszarka z ryc. 1.2.; posiada tylko większy odstęp walców i żaluzjowe nakładacze miazgi. Temperatura walców ogrzewanych parą wodną wynosi ok. 140oC a przy zastosowaniu do ogrzewania oleju mineralnego do 250oC. Charakterystyka suszarek walcowych przedstawiona jest w tab. 1.1.

    Tabela 1.1. Charakterystyka suszarek walcowych
    Charakterystyka suszarek walcowych

    Suszarki walcowe pracują w liniach technologicznych produkcji płatków ziemniaczanych.

    Schemat bębnowej suszarki przeponowej przedstawiono na ryc. 1.4.

  6. Suszarki konwekcyjne - są to suszarki, w których proces suszenia realizowany jest za pomocą gorącego czynnika suszącego, opływającego suszone warstwy materiału. Należą tu suszarki próżniowe, konwekcyjne, fluidyzacyjne i pneumatyczne. Są to suszarki o różnych konstrukcjach a mianowicie: komorowe, tunelowe, turbinowo-talerzowe, taśmowe, pętlicowe, szybowe. Czynnik suszący może być doprowadzany w stosunku do kierunku ruchu suszonego materiału:
    • współprądowo - gdy czynnik suszący i susz przepływają w tym samym kierunku,
    • przeciwprądowo - gdy czynnik suszący i susz przepływają w przeciwnych kierunkach,
    • skrzyżowany - gdy kierunki przepływu czynnika suszącego i suszu krzyżują się pod kątem mniejszym niż 180o.
    W suszeniu płodów rolnych najczęściej stosuje się suszarki komorowe, bębnowe i fluidyzacyjne.

1.2. Temperatura suszenia ziarna


Podstawową cechą jakościową zbóż i roślin przemysłowych, jako materiału siewnego, jest energia i zdolność kiełkowania. Ta sama cecha określa jakość jęczmienia browarnego lub innych nasion przeznaczonych do długotrwałego przechowywania. Wiadomo bowiem, że ziarno o żywym zarodku przechowuje się lepiej i nie jest atakowane przez mikroorganizmy w takim stopniu jak komórki martwe. W ocenie ziarna konsumpcyjnego przeznaczonego np. na makaron i mąki wypiekowe, bierze się pod uwagę głównie stan białek rozpuszczalnych w wodzie (glutamina i glutenina zwane glutenem), ale także stan enzymów które biorą udział w procesie fermentacji ciasta. Utrata zdolności kiełkowania jest świadectwem trwałej ich inaktywacji. Białka pszenicy ulegają trwałej denaturacji (zniszczeniu) już w temperaturze 52oC, białka żyta w temperaturze 63 - 65oC, a białkowe nośniki koenzymów już w temperaturze 40oC. Dozwolone maksymalne temperatury nagrzania ziarna zawiera tab. 1.2.

Tabela 1.2. Maksymalne temperatury nagrzania ziarna w zależności od ich wilgotności (wg Sprengera)
Maksymalne temperatury nagrzania ziarna w zależności od ich wilgotności (wg Sprengera)

Nowsze badania wykazują, że można stosować temperatury czynnika suszącego wyższe od podanych w tab. 1.1. Przy temperaturach wyższych od 70oC występują jednak spadki energii kiełkowania, a przy temperaturach powyżej 130oC - obniżenie wartości glutenu. W procesie suszenia wolno więc nagrzać ziarno do temperatury dozwolonej dla wilgotności początkowej. Ogólnie można stwierdzić, że temperaturę czynnika suszącego trzeba ograniczyć do 70oC dla ziarna siewnego i maksimum 100 - 120oC dla ziarna konsumpcyjnego. Wpływ parametrów suszenia na wartość użytkową ziarna pszenicy przedstawiono w tab. 1.3.

Tabela 1.3.Wpływ parametrów suszenia na wartość użytkową ziarna pszenicy (wg Sosiedowa)
Wpływ parametrów suszenia na wartość użytkową ziarna pszenicy (wg Sosiedowa)
Schemat bębnowej suszarki przeponowej

Ryc. 1.4. Schemat bębnowej suszarki przeponowej:

1 - zasilanie materiałem wejściowym, 2 - wylot suszu, 3 - para grzejna, 4 - powietrze, 5 - kondensat, 6 - odprowadzenie gazów do układu odpylającego, 7 - dławik
Źródło: Boruch 1991

Bębnowa suszarka przeponowa tym różni się od bębnowej suszarki konwekcyjnej, że materiał suszony nie styka się z czynnikiem suszącym a suszenie odbywa się przez kontakt ze ścianą wymiennika ciepła.

1.3. Budowa i działanie suszarek


1.3.1. Suszarki komorowe


Suszarki komorowe używane są do suszenia ziarna po zbiorze kombajnami. W suszarce komorowej proces suszenia odbywa się przez dostarczenie ogrzanego czynnika suszącego, który owiewa spadające wewnątrz komory ziarno, ogrzewa je, suszy i razem pobraną z ziarna parą wodną wyrzucany jest na zewnątrz. Schemat działania suszarki komorowej z ogrzanym powietrzem jako czynnikiem suszącym przedstawiono na ryc. 1.5.

Schemat działania suszarki komorowej

Ryc. 1.5. Schemat działania suszarki komorowej.

Linie ciągłe oznaczają tory spadku suszonych nasion, linie przerywane - przepływ ogrzanego powietrza, linie kreskowo-kropkowe - przepływ chłodnego powietrza.
Źródło: Biskupski 1972

Jeżeli czynnikiem suszącym jest ogrzane powietrze to ogólna budowa suszarki komorowej jest następująca: komora, przez którą przepływa ziarno, wentylator ssący lub tłoczący, nagrzewnica, kanały doprowadzające i odprowadzające gorącego i zimnego powietrza, wentylator zimnego powietrza. W celu zmniejszenia oporu przepływu powietrza przez warstwę ziarna, wprowadza się do komory dodatkowe urządzenia, które pozwalają na wytworzenie cienkiej warstwy ziarna, ułatwiającej przepływ powietrza. Zależnie od budowy, dodatkowe urządzenia dzieli się na daszkowe i żaluzjowe. Przekrój komorowej suszarki typu daszkowego przedstawiono na ryc. 1.6.

a - przekrój komory suszarki, b - schemat przepływu czynnika suszącego w suszarce komorowej daszkowej

Ryc. 1.6. Przekrój suszarki komorowej typu daszkowego:

a - przekrój komory suszarki, b - schemat przepływu czynnika suszącego w suszarce komorowej daszkowej; 1 - powierzchnia daszka nad kanałem odprowadzającym czynnik suszący, 2 - powierzchnia daszka nad kanałem doprowadzającym czynnik suszący, 3 - strefa przepływu czynnika suszącego, 4 - strefa ogrzewania kontaktowego od powierzchni daszka, 5 - grubość warstwy w suszarce daszkowej
Źródło: Biskupski 1972

W suszarce daszkowej w komorze suszenia znajduje się szereg kanałów z ukształtowanymi dwuspadowymi daszkami. Kanały usytuowane są w pewnych ściśle określonych odstępach. Pomiędzy kanałami tworzą się szczeliny, którymi ziarno przesypuje się ku dołowi komory. Strumień ziarna rozdziela się na wierzchołku każdego daszka na dwie strugi zsuwające się po jego ścianach. W masie ziarna tworzą się w ten sposób wolne kanały. Powietrze wtłaczane jest do co drugiego poziomu takich kanałów z jednej strony komory suszarki. Kanały od strony przeciwległej do wlotu są zamknięte, co zmusza wtłoczone powietrze do przepływu pod daszkiem i wniknięcie do spadającej masy ziarna i przez nie do sąsiedniego górnego poziomu poddaszkowych kanałów mających ujście na zewnątrz. Zatem jeden poziom daszków służy do podawania powietrza do wnętrza komory suszenia a sąsiedni znajdujący się nad nim odprowadza zużyte powietrze i tak naprzemian przez całą wysokość komory suszenia. Stąd ziarno spadające od góry ku dołowi w komorze suszenia styka się wielokrotnie ze świeżym strumieniem powietrza kierowanym do niego z kanałów doprowadzających. Głównym zadaniem daszków jest utworzenie sieci kanałów doprowadzających świeże i odprowadzających zużyte powietrze. Powinny one wyrównywać przesyp ziarna tak, aby każda porcja ziarna przechodziła przez suszarkę, w takim samym okresie czasu i dzięki temu była jednakowo suszona. Kąt pochylenia daszków wynosi minimum 56o. Odstępy między daszkami powinny tworzyć szczeliny o szerokości większej niż 30 mm. Kształty daszków i formy ich układu przedstawia ryc. 1.7. a różne formy radiatorów - ryc. 1.8.

Kształty i formy układu daszków

Ryc. 1.7. Kształty i formy układu daszków:

a,b,c - układy piętrowe, d - układ poziomy. Strzałkami oznaczono przepływ powietrza.
Źródło: Biskupski 1972
Różne formy radiatorów w suszarkach zbożowych

Ryc. 1.8. Różne formy radiatorów w suszarkach zbożowych:

a - kanały niesymetrycznie spłaszczone, b - kanały owalne, c - kanały okrągłe, d - kanały daszkowe
Źródło: Biskupski 1972

Schemat suszarki komorowej do ziarna przedstawia ryc. 1.9.

Schemat suszarki komorowej do ziarna

Ryc. 1.9. Schemat suszarki komorowej do ziarna:

1 - wsyp ziarna, 2 - wylot ziarna wysuszonego, 3 - nagrzewnica, 4 - komin, 5 - wentylator główny, 6 - przewody doprowadzające gorące powietrze, 7 - przewody odprowadzające zużyte powietrze, 8 - przepustnice, 9 - przewody i przepustnica chłodnego powietrza, 10 - kanały daszkowe komory suszenia, 11 - kanały daszkowe chłodnego powietrza, 12 - wentylator ssący chłodne powietrze.
Źródło: Kuczewski 1978

Zasada działania suszarki przedstawionej na ryc. 1.9. jest następująca. Ziarno podawane jest do komory suszenia przez wsyp o regulowanej szczelinie (1). W komorze suszenia znajduje się szereg daszków (10) ustawionych rzędami. Ziarno rozdzielane jest na strugi opływające poszczególne daszki, spadając równomiernymi warstwami w dół. Ziarno spadając poddane zostaje działaniu gorącego suchego powietrza, które je ogrzewa, powodując odparowanie wody, która w postaci pary wodnej odprowadzana jest z powietrzem na zewnątrz. Powietrze może być albo wydalane do atmosfery albo też może recylkulować i wracać z powrotem do nagrzewnicy (3). Powietrze wykorzystywane w obiegu zamkniętym musi mieć urządzenie odwadniające pozbawiające je pary wodnej. Ma natomiast tę zaletę, że jest już ogrzane i do uzyskania wymaganej temperatury potrzeba mniejszych nakładów energetycznych. Przepływ powietrza odbywa się na zasadzie jego krążenia między kanałami doprowadzającymi otwartymi od strony wlotowej, a zamkniętymi od strony wylotowej a kanałami odprowadzającymi zamkniętymi od strony wlotowej a otwartymi od strony wylotowej. Komora robocza podzielona jest na trzy strefy. Strefa pierwsza znajdująca się od góry jest strefą wstępnego ogrzewania ziarna. Pod nią znajduje się strefa druga - właściwego suszenia. Powietrze do niej doprowadzane jest systemem kanałów, które mogą być otwierane lub zamykane w zależności od potrzeb. Poniżej znajduje się strefa trzecia - chłodzenia. Pomiędzy strefą drugą a trzecią znajduje się strefa neutralna. W strefie chłodzenia ziarno jest schładzane i kierowane do wylotu (2). Nagrzewnica powietrza zaopatrzona jest w wymiennik ciepła zapobiegający mieszaniu się spalin z powietrzem. Powietrze tłoczone jest do wymiennika przez wentylator główny (5).

Ilość wody jaka ma być odparowana określa się z następującego wzoru:


gdzie:
Gc - masa próbki wilgotnej,
Gs - masa próbki po wysuszeniu,
W1 - wilgotność początkowa ziarna,
W2 - wilgotność końcowa ziarna.

Natomiast masę ziarna po jego wysuszeniu wyliczamy ze wzoru:

Oznaczenia jak we wzorze powyższym.

Inną grupę suszarek komorowych stanowią suszarki żaluzjowe. Ich działanie jest podobne jak w suszarkach daszkowych. Schemat przepływu powietrza w suszarce żaluzjowej przedstawia ryc. 1.10.

a - schemat przepływu powietrza w kolumnie żaluzjowej
b - przepływ powietrza suszącego w suszarce żaluzjowej

Ryc. 1.10. Schemat przepływu powietrza w suszarkach żaluzjowych:

a - schemat przepływu powietrza w kolumnie żaluzjowej, b - przepływ powietrza suszącego w suszarce żaluzjowej
Źródło: Biskupski 1972

Przesypująca się warstwa ziarna jest zamknięta między dwoma ścianami utworzonymi z piętrowo ustawionych pochylni (żaluzji), między którymi pozostawiono szczeliny do przepływu powietrza. Zewnętrzna obudowa tworzy dwie komory przylegające do ścian żaluzjowych. Przez jedną z tych komór podawane jest gorące powietrze, które po przejściu przez warstwę ziarna dostaje się do komory drugiej a z niej do otworu wylotowego. Górne piętro suszarki ma dopływ gorącego powietrza suszącego a piętro dolne pracuje jako komora chłodzenia z przepływem powietrza chłodnego. Kolumna żaluzjowa zakończona jest od dołu lejami wysypowymi wysuszonego ziarna. Suszarki żaluzjowe mogą posiadać jedną lub dwie komory żaluzjowe. Schemat poglądowy ciągłego procesu suszenia oraz suszarki komorowej przedstawiono na ryc. 1.11.

schemat drogi ziarna z pola do magazynu w systemie sterowania ręcznego lub automatycznego
schemat komorowej suszarki daszkowej

Ryc. 1.11. Schemat budowy i napełniania komorowej suszarki daszkowej:

a - schemat drogi ziarna z pola do magazynu w systemie sterowania ręcznego lub automatycznego, b - schemat komorowej suszarki daszkowej
Źródło: Folder Araj

1.3.2. Suszarki fluidyzacyjne


Proces fluidyzacji polega na wytworzeniu pewnego stanu równowagi między ciśnieniem hydrostatycznym warstwy suszonych nasion na dno komory suszenia a ciśnieniem gazu suszącego z odpowiednią prędkością od dołu przez warstwę nasion. Fluidyzacja to utrzymywanie ziarna w strumieniu czynnika suszącego w stanie jakby zawieszonym. Cała mieszanina ziarna z czynnikiem suszącym zachowuje się wówczas jak ciecz. Doprowadzenie ziarna do stanu fluidalnego przebiega następująco: warstwa ziarna umieszczona w strumieniu czynnika suszącego przepływającego od dołu ku górze początkowo pozostaje nieruchoma. W miarę zwiększania prędkości przepływu czynnika suszącego w pewnym momencie warstwa ziarna się rozluźnia i zaczyna zachowywać się jak półpłynna masa, której cząstki są zawieszone w powietrzu, ale jeszcze nie unoszone w kierunku jego ruchu. Taki stan masy nazywa się fluidalnym. Schemat suszarki fluidyzacyjnej przedstawiono na ryc. 1.12.

Schemat suszarki fluidyzacyjnej

Ryc. 1.12. Schemat suszarki fluidyzacyjnej;

strzałki ciągłe oznaczają kierunek ruchu masy ziarna a strzałki z linią przerywaną kierunek ruchu czynnika suszącego
Źródło: Biskupski 1972

Suszarka fluidyzacyjna zbudowana jest ze zbiornika podzielonego pionową niepełną przegrodą nie dochodzącą do dna. Dno jest sitem, przez które do zbiornika wdmuchiwany jest czynnik suszący. Z jednej strony przegrody od góry podawane jest ziarno, z drugiej jej strony na określonej wysokości znajduje się otwór wylotowy. Sfluidyzowana mieszanina czynnika suszącego i ziarna zachowując się jak ciecz, przelewa się pod przegrodą i na zasadzie naczyń połączonych dochodzi do poziomu otworu wylotowego. Przez otwór wylotowy ziarno przesypuje się na zewnątrz. Poziom ustawienia otworu można regulować zasuwą, przez co reguluje się grubość wysypywanej warstwy ziarna, zmienia drogę i czas przebywania ziarna w komorze suszenia a tym samym stopień jego dosuszenia. Różne typy suszarek fluidyzacyjnych przedstawia ryc. 1.13.

Typy suszarek fluidyzacyjnych

Ryc. 1.13. Typy suszarek fluidyzacyjnych:

a - suszarka o działaniu ciągłym, jednostopniowa, typu zbiornikowego, b - suszarka o działaniu ciągłym, dwusekcyjna, typu zbiornikowego z przeciwprądowym przepływem czynnika suszącego, c - suszarka o działaniu ciągłym, wielosekcyjna, w układzie poziomym, d - suszarka o działaniu okresowym
Źródło: Boruch 1991

W suszarkach o działaniu ciągłym ziarno jest podawane i odbierane z suszarki w sposób ciągły (bez przerwy), natomiast w suszarkach o działaniu okresowym (porcjowe) do komory suszenia ziarno podawane jest porcjami na wózkach i po wysuszeniu wywożone do schłodzenia i workowania.

Szczegółową budowę suszarki fluidyzacyjnej przedstawiono na ryc. 1.14.

Budowa suszarki fluidyzacyjnej

Ryc. 1.14. Budowa suszarki fluidyzacyjnej:

1 - kosz zasypowy, 2 - podnośnik czerpakowy, 3 - rynna zsypowa ziarna, 4 - komora suszenia, 5 - sitowe dno komory suszenia, 6 - rura odprowadzająca zużyty czynnik suszący, 7 - piec grzewczy, 8 - wentylator, 9 - rura ssąca wentylatora, 10 - dyfuzor gorącego czynnika suszącego, 11 - przegroda w komorze suszenia, 12 - otwór wylotowy ziarna wraz z zasuwą regulacyjną, 13 - zsypowa rynna wylotowa ziarna, 14 - rynna zsypowa do komory chłodzenia, 15,16 - cylindry sitowe komory chłodzenia, 17 - wylot ziarna, 18 - komora ssąca chłodnego powietrza, 19 - wentylator ssący chłodnego powietrza, 20 - rura odprowadzająca zużyte powietrze, 21 - rynna zsypowa pozostałości ziarna w komorze suszenia, 22 - drzwiczki popielnika, 23 - regulator dopływu chłodnego powietrza, 24 - przesłona w kominie pieca, 25 - przesłona regulacyjna w rurze ssącej wentylatora głównego, 26 - zasuwa regulacyjna grubości warstwy ziarna w komorze suszenia, 27 - pokrętło przestawiania zasuwy 26, 28 - zasuwa regulacyjna kosza zasypowego, 29 - kosz zasypowy ziarna wysuszonego, 30 - stopa regulacyjna podnośnika, 31 - wziernika kontrolny, 32 - przysłona w rurze tłoczącej wentylatora, 33 - wziernik do komory suszenia, 34 - palenisko pieca, 35 - komora iskrochronu, 36 - termometr
Źródło: Biskupski 1972

Przedstawiona na ryc. 1.14. suszarka ogrzewana jest paliwem stałym. Są również suszarki ogrzewane paliwami ciekłymi (mazut, olej napędowy, ciekły gaz). Suszarki na paliwo ciekłe są obecnie bardziej rozpowszechnione ze względu na większe możliwości stosowania w nich aparatury kontrolnej, pomiarowej i automatyki regulacji. Nagrzewanie czynnika suszącego w tej suszarce oparte jest na zasadzie mieszania powietrza z gazami spalinowymi. Temperaturę czynnika suszącego można regulować zmieniając stosunek ilościowy powietrza do gazów spalinowych. Suszarka zbudowana jest z trzech głównych zespołów: grzewczego, suszącego i chłodzącego. W zespole grzewczym wytwarzany jest czynnik suszący o żądanych parametrach. W zespole suszącym następuje wysuszenie ziarna do określonej wilgotności, a w zespole chłodzącym następuje schłodzenie nagrzanego w komorze suszenia ziarna. Zasada działania suszarki fluidyzacyjnej jest następująca. Ziarno z kosza zasypowego (1) przez regulowaną szczelinę wylotową (28) podawane jest do podnośnika czerpakowego (2), który podnosi je i podaje do zsypu (3) zasilającego komorę suszenia (4). Ziarno podawane jest do części wlotowej komory. Do komory suszenia wtłaczany jest czynnik suszący powodujący ogrzanie ziarna i odprowadzenie z niego nadmiaru wody. Po sfluidyzowaniu suszona masa przepływa do drugiej (wylotowej) części komory suszenia, skąd przez wylot (12) spada do zsypu (13) zasilającego kosz zasypowy (29) zespołu chłodzącego. Z kosza zasypowego gorące ziarno podawane jest do drugiego przenośnika czerpakowego, który kieruje je do rury zsypowej (14) komory chłodzenia. Do komory chłodzenia (15,16) zasysane jest wentylatorem (19) chłodne powietrze chłodzące ziarno. Ziarno dostaje się do wnętrza cylindra (16), porywane jest do góry i kierowane do szczeliny pomiędzy cylindrami (15 i 16), skąd kierowane jest do wylotów (17), gdzie jest workowane luzem i magazynowane. Na ryc. 10.15. przedstawiono suszarkę fluidyzacyjną na paliwo płynne. Suszarka ta działa podobnie jak suszarka na paliwo stałe, ma tylko inny zespół grzewczy. Pozostałe elementy budowy i zasada działania są takie same jak w suszarce przedstawionej na ryc. 1.14.

Schemat suszarki fluidyzacyjnej na paliwo ciekłe

Ryc. 1.15. Schemat suszarki fluidyzacyjnej na paliwo ciekłe:

1 - komora suszenia, 2 - komora chłodzenia, 3 - podnośnik czerpakowy, 4 - podgrzewacz powietrza, 5 - dyfuzor z przegrodami kierującymi czynnik suszący do poszczególnych sekcji komory suszenia, 6 - wentylator główny, 7 - konfuzor i rura odprowadzająca zużyty czynnik suszący, 8 - sito komory suszenia, 9 - przegrody komory suszenia, 10 - kosz zasypowy komory suszenia i komory chłodzenia, 11 - lej zasypowy komory suszenia, 12 - wylot ziarna gorącego, 13 - wylot ziarna schłodzonego, 14 - komora paleniska, 15 - palnik, 16 - wentylator wdmuchujący powietrze do palnika, 17 - płaszcz izolacyjny pieca
Źródło: Biskupski 1972

Widok sfluidyzowanej warstwy ziarna przedstawia ryc. 1.16.

Widok sfluidyzowanej warstwy ziarna w suszarce

Ryc. 1.16. Widok sfluidyzowanej warstwy ziarna w suszarce

Źródło: Biskupski 1972

1.3.3. Suszarki bębnowe


Suszarki bębnowe mogą pracować jako suszarki konwekcyjne lub kontaktowe. Obok suszarek komorowych i taśmowych są najbardziej rozpowszechnione w praktyce przemysłowej. Dzięki wszechstronności, prostocie konstrukcji, dużej przepustowości i dobrej sprawności cieplnej suszarki bębnowe nadają się do szybkiego suszenia wielu materiałów, przy niskich kosztach jednostkowych. Materiał suszony w sposób ciągły unoszony jest przez obrót bębna a następnie opada w strumieniu gorącego czynnika suszącego. Wymieszanie masy i utrzymanie stałego jej przesypu w strumieniu czynnika suszącego uzyskuje się dzięki półkom przesypowym umocowanym wewnątrz bębna. W czasie obrotu bębna półki unoszą materiał ku górze i przesypują go w strumieniu czynnika suszącego płynącego współ- lub przeciwprądowo w stosunku do ruchu masy. Suszarki bębnowe można podzielić na 3 główne typy:

  1. Suszarki bezprzeponowe (konwekcyjne),
  2. Suszarki z żaluzjami (Roto-Louvre),
  3. Suszarki przeponowe (kontaktowe).

Bęben suszarki jest lekko pochylony, aby materiał mógł samoczynnie wzdłuż niego się przesuwać.

Schemat suszarki bębnowej przedstawia ryc. 1.17.

a - przekrój podłużny bębna suszarki, b - przekrój poprzeczny bębna z półkami przesypowymi
c - linia technologiczna suszenia zielonek

Ryc. 1.17. Budowa suszarki bębnowej:

a - przekrój podłużny bębna suszarki, b - przekrój poprzeczny bębna z półkami przesypowymi, c - linia technologiczna suszenia zielonek; 1 - ładowarka czołowa załadowująca rozdrobnioną zielonkę do zespołu podająco-dozującego, 2 - zespół podająco-dozujący z wyrównywaczem warstwy, 4 - wentylator główny, 5 - cyklon główny, 6 - rozdrabniacz bijakowy suszu, 7 - cyklon granulatora suszu, 8 - granulator suszu, 9 - chłodnica granulatu
Źródło: Roszkowski

Natomiast schemat technologiczny suszarki bębnowej przedstawia ryc. 1.18.

Schemat technologiczny suszarki bębnowej M-843

Ryc. 1.18. Schemat technologiczny suszarki bębnowej M-843:

1 - łańcuchowo-palcowy przenośnik zielonki, 2 - kosz zasypowy opału, 3 - piec grzewczy, 4 - łącznik załadowczy bębna suszącego, 5 - wentylator nadmuchu pieca, 6 - pojemnik na żużel piecowy, 7 - przenośnik ślimakowy zielonki, 8 - bęben suszący, 9 - wylot bębna suszącego, 10 - ciąg pneumatyczny suszu i zużytego czynnika suszącego, 11 - osadnik (cyklon) główny, 12 - zawór (śluza) spustowy suszu, 13 - rozdrabniacz bijakowy, 14 - dozownik pneumatyczny, 15 - wentylator główny, 16 - wentylator pomocniczy ciągu rozdrobnionego suszu, 17 - osadnik rozdrobnionego suszu, 18 - przenośnik ślimakowy rozdrobnionego suszu, 19 - przenośnik załadowczy, 20 - komin wylotowy zużytego czynnika suszącego

Zasada działania suszarni przedstawionej na ryc.1.18. jest następująca. Zielonka pocięta na sieczkę podawana jest z regulowaną prędkością przez podajniki do wlotu umieszczonego w łączniku załadowczym, skąd rynną zsypową zsuwa się do bębna suszącego. W bębnie zielonka poddana jest działaniu czynnika suszącego, który jest mieszaniną powietrza i gazów spalinowych. Obrotowy ruch bębna powoduje rozluźnienie materiału w bębnie oraz jego przemieszczenie w stronę wylotu. Równocześnie odbywa się sortowanie cząstek. Cząstki wysuszone wcześniej są porywane przez strumień czynnika suszącego, a cząstki wilgotne - cięższe pozostają w bębnie aż do uzyskania żądanej wilgotności. Z bębna suszącego susz wraz z czynnikiem suszącym zasysany jest wentylatorem głównym do osadnika (cyklonu) głównego. Zużyty czynnik suszący poprzez wentylator i komin wyprowadzany jest do atmosfery, susz natomiast opada do części stożkowej osadnika. Z osadnika przez śluzę susz spada do dozownika pneumatycznego. Następnie susz kierowany jest do rozdrabniaczy bijakowych i po rozdrobnieniu w postaci mączki zasysany jest wentylatorem pomocniczym (dodatkowym) do osadnika transportowego ciągu pneumatycznego. Gotowy produkt kierowany jest przenośnikiem ślimakowym do worków, lub do dalszego przerobu w linii brykietowania albo mieszalnika paszowego. W przypadku kiedy nie zachodzi potrzeba rozdrabniania suszu, można go z dozownika pneumatycznego skierować wprost do pneumatycznego ciągu transportowego i do worków z pominięciem rozdrabniaczy.

Schemat działania suszarki porcjowej Pedrotti

Ryc. 1.19. Schemat działania suszarki porcjowej Pedrotti:

1 - kosz zasypowy, 2 - ślimak ładujący, 3 - ślimak pionowy (cyrkulacyjny), 4 - komora suszenia, 5 - rura wyładowcza, 6 - rurociąg pneumatyczny, 7 - cyklon, 8 - sprężarka powietrza, 9 - nagrzewnica (palnik), 10 - łopatka mieszadła, 11 - zanieczyszczenia ciężkie, 12 - zanieczyszczenia lekkie (pyły); Strzałkami zaznaczono przepływ powietrza, pyłów i zanieczyszczeń ciężkich.
Widok suszarki porcjowej Pedrotti Super Farmer TC90

Ryc. 1.20. Widok suszarki porcjowej Pedrotti Super Farmer TC90

1 - szafka sterownicza, 2 - zespół napędowy przenośników, mieszadła i wentylatora, 3 - komora suszenia, 4 - podwozie transportowe.

Przedstawiona na ryc. 1.19. i 1.20 suszarka jest urządzeniem przewoźnym o porcjowym (okresowym, cyklicznym) suszeniu. Komora suszenia jest napełniania przez kosz zasypowy i ślimak załadowczy. Po jej napełnieniu zgodnie z instrukcją (Super Farmer ma pojemność 13.2 m3), zamyka się zasilanie i ziarno krąży w komorze suszenia pionowemu ślimakowi cyrkulacyjnemu i swobodnemu spadkowi masy nasion. Temperatura ogrzanego powietrza zawiera się w przedziale 40 - 140 oC. Po osiągnięiu przez ziarno żądanej wilgotności, automatycznie wyłączany jest palnik i suszarka przechodzi w tryb chłodzenia. Po schłodzeniu suszarka jest wyłączana. Właściwa i jednolita wilgotność jest osiągana dzięki ciągłemu mieszaniu ziarna podczas każdego cyklu roboczego. Opróżnianie komory suszenia realizowane jest albo poprzez wysyp grawitacyjny albo poprzez podajnik ślimakowy, który może łączyć suszarkę z ciągiem technologicznym magazynu lub przetwórni ziarna. Mechanizmy urządzenia sterowane są kompputerowo, co gwarantuje dużą dokładność procesu. Suszarkę tę można stosować do suszenia ziarna siewnego i konsumpcyjnego rzepaku, zbóż, kukurydzy, innych oleistych i strączkowych.

1.4. Aktywne wietrzenie ziarna


Aktywne wietrzenie jest prostą metodą konserwacji ziarna, polegającą na wymuszeniu przepływu powietrza atmosferycznego przez przestrzenie międzyziarnowe składowanej masy. Urządzenia do aktywnego wietrzenia ziarna można podzielić na:

  1. płaskie - umieszczane na lub w podłodze magazynu płaskiego,
  2. komorowe i zbiornikowe - poziome, pionowe lub kombinowane poziomo-pionowe,
  3. wtykowe - przewoźne lub przenośne, służące jako urządzenia interwencyjne dla poprawienia warunków składowania ziarna, któremu grozi zepsucie np. na skutek samozagrzewania.

Podstawową zaletą wietrzenia jest jego uniwersalność, może bowiem być stosowane w każdej fazie obrotu ziarnem. Podstawą stosowania aktywnego wietrzenia ziarna jest tablica wietrzenia Theimera. Tablica ta jest oparta na zasadzie równoważności wilgotności powietrza i ziarna, tzn. na zawartości wody, jaką uzyskuje masa ziarna pozostająca przez dostatecznie długi okres czasu w otoczeniu powietrza o określonej wilgotności i temperaturze. Tablica pozwala na określenie kiedy należy stosować wietrzenie, aby uzyskać korzystny efekt, a przede wszystkim ochłodzenie oraz podsuszenie ziarna. Dla korzystania z tablicy Theimera potrzebne są dane, które uzyskuje się z prostych pomiarów:

  1. temperatura i wilgotność powietrza, które będzie użyte do wietrzenia,
  2. temperatura masy ziarna, która ma być wietrzona.
Tabela 1.4. Tablica wietrzenia zboża (Theimera)
Tablica wietrzenia zboża (Theimera)

Uwaga: kratki puste odpowiadają wilgotności względnej powietrza 100%

Sposób korzystania z tablicy Theimera przedstawiono na poniższych przykładach:

Przykład 1. Ma być wietrzone świeżo zebrane ziarno o zawartości wody 24% i o temperaturze 21oC przy temperaturze powietrza 26oC. Rozwiązanie: obliczamy różnicę pomiędzy temperaturą powietrza i temperaturą ziarna (26o - 21oC = 5oC). Ponieważ różnica jest dodatnia, odczytujemy wartość +5oC z kolumny powietrze cieplejsze od ziarna. Następnie szukamy właściwej wilgotności ziarna, to jest 24%. Na przecięciu się linii +5oC i 24% wilgotności otrzymujemy liczbę 71. Oznacza to, że wietrzenie dla przedstawionych w przykładzie wartości, można prowadzić przy wilgotności względnej powietrza 71%.

Przykład 2. Ziarno o zawartości wody 17% i temperaturze 15oC ma być wietrzone, gdy temperatura powietrza wynosi 17oC a jego wilgotność względna 80%. Różnica temperatur powietrza i ziarna wynosi +2oC. Przy wilgotności ziarna 17% otrzymujemy wartość 73% wilgotności. A ponieważ wilgotność względna powietrza wynosi 80%, wietrzenia prowadzić nie można.

Przykład 3. Czy można wietrzyć ziarno o wilgotności 21% i temperaturze 18oC, gdy wilgotność względna powietrza wynosi 85% a jego temperatura 15oC. Różnica temperatur wynosi -3oC. Dla wartości -3oC i wilgotności ziarna 21% uzyskujemy wartość 100%. Odpowiedź zatem brzmi: oczywiście tak, ponieważ tabela dopuszcza tu nawet wilgotność względną powietrza 100%.

Uwagi praktyczne:

  1. Nie ma potrzeby korzystania z tabeli Theimera i można wietrzyć zawsze, gdy ziarno zawiera więcej niż 15,5% wody, względna wilgotność powietrza jest niższa niż 75%, a powietrze atmosferyczne ma temperaturę taką jak ziarno lub niższą.
  2. Nie ma potrzeby korzystania z tabeli Theimera i można wietrzyć zawsze, gdy ziarno o zawartości wody powyżej 15,5% jest cieplejsze od powietrza co najmniej o 3oC. Fakt ten wynika stąd, że powietrze o wilgotności względnej 100% po podgrzaniu o 3oC przez kontakt z masą ziarna, obniża swą wilgotność względną do 75%, a dla tej wilgotności powietrza, wilgotność równoważna ziarna wynosi ok. 15,5%.

1.4.1. Podłogowe urządzenia do aktywnego wietrzenia

Konstrukcja urządzeń do aktywnego wietrzenia powinna zabezpieczać równomierny przepływ powietrza przez ziarno. Wymuszanie obiegu powietrza odbywa się za pomocą wentylatora pracującego na zasadzie tłoczenia lub ssania powietrza, albo na zasadzie kombinowanego tłoczenia i ssania. Z punktu widzenia technologii zabiegu obojętny jest kierunek ruchu powietrza. Na ryc. 1.21. przedstawiono schematy takich urządzeń.

Schematy urządzeń do aktywnego wietrzenia

Ryc. 1.21. Schematy urządzeń do aktywnego wietrzenia:

a - przez perforowaną podłogę, b - przez kanały
Źródło: Biskupski 1972

Z kolei na ryc. 1.22. przedstawiono budowę suszarki podłogowej.

Budowa suszarki podłogowej

Ryc. 1.22. Budowa suszarki podłogowej:

1 - rurowy przewód ssący, 2 - kanał główny pionowy, 3 - kanał poziomy, 4 - kanały boczne (rynienki). Przedstawiona na ryc. 10.20. suszarka podłogowa wykonana jest z blachy. Posiada wentylator osiowy umieszczony w przewodzie rurowym 2, pobiera powietrze atmosferyczne i tłoczy je w dół do kanału 3 ustawionego w podłodze magazynu. Z kanału 3 powietrze przemieszcza się do kanałów bocznych 4, a następnie do przestrzeni międzyziarnowych pryzmy ziarna przykrywającego kanały 3 i 4. Z kanałów bocznych powietrze dostaje się do ziarna albo przez otwory w kanałach albo przez szczeliny na styku podłoga-kanał. Suszarka ta może korzystać z powietrza surowego lub podgrzanego po zainstalowaniu podgrzewacza elektrycznego na paliwo stałe lub ciekłe. Montaż urządzenia jest prosty z możliwością przenoszenia go w różne miejsca.
Źródło: Biskupski 1972

1.4.2. Komorowe urządzenia do aktywnego wietrzenia

Urządzenia do aktywnego wietrzenia instalowane są w komorach spichrzowych, silosach wolno stojących lub łączonych w baterie wspólnym ciągiem technologicznym. Komory wietrzone są w różny sposób:

Przykład pionowego wietrzenia komory przedstawiono na ryc. 1.23.

Komora aktywnie wietrzona systemu Daverio

Ryc. 1.23. Komora aktywnie wietrzona systemu Daverio

Źródło: Biskupski 1972

Przy wietrzeniu pionowym potrzebne jest wysokie ciśnienie powietrza. Aby zmniejszyć obciążenie wentylatorów w systemie Daverio stosuje się dwa wentylatory. Dolny tłoczy powietrze od dołu a górny zasysa powietrze od góry. Obydwa wentylatory pracują równocześnie.

Bardziej prostą zasadę działania urządzenia wietrzącego przedstawiono na ryc. 1.24. Powietrze wtłaczane jest do komory od dołu przez rozdzielacz a uchodzi do atmosfery przez otwór w górnej ścianie.

Wietrzenie pionowe komory spichrzowej

Ryc. 1.24. Wietrzenie pionowe komory spichrzowej:

1 - wentylator przenośny, 2 - wylot powietrza, 3 - wlot i rozdzielacz powietrza
Źródło: Biskupski 1972

Układy wietrzenia poziomego mają na celu skrócenie drogi powietrza przez masę ziarna. Układy te są bardziej skomplikowane od pionowych, lecz są za to mniej energochłonne, bo stosuje się w nich wentylatory niskiego sprężania. Stosowane systemy wietrzenia pionowego przedstawiono na ryc. 1.25.

Systemy poziomego wietrzenia komór

Ryc. 1.25. Systemy poziomego wietrzenia komór:

a - przeciwległy, b - przemienny
Źródło: Biskupski 1972

System wietrzenia z przemiennym przebiegiem podawania i odprowadzania powietrza przedstawiono na przykładzie komór aktywnie wietrzonych, systemu SUKA na ryc. 1.26.

Komory aktywnie wietrzone, systemu SUKA

Ryc. 1.26. Komory aktywnie wietrzone, systemu SUKA:

1 - główny przewód wylotowy, 2 - doprowadzenie powietrza, 3 - odprowadzenie powietrza, 4 - pionowy przewód odprowadzający, 5 - pionowy przewód doprowadzający, 6 - regulator dopływu, 7 - dopływ świeżego powietrza, 8 - wentylator
Źródło: Biskupski 1972

Na trzech wysokościach komory znajdują się krużgankowe wloty o kształcie odwróconych rynien zasilane powietrzem z przewodu pionowego i odpowiednio do nich rozmieszczone wyżej, podobne rynny odprowadzające powietrze pionowym przewodem umieszczonym w rogu komory. Przemienne podawanie i odprowadzanie powietrza ma na celu zmniejszenie oporu przepływu powietrza, co pozwala na stosowanie wentylatorów niskiego sprężania. System SUKA pozwala na wietrzenie jednej lub kilku komór. Do długotrwałego przechowywania ziarna stosuje się silosy, którego przykład przedstawiono na ryc. 1.27.

Silos z intensywnym wietrzeniem ziarna powietrzem surowym lub podgrzanym

Ryc. 1.27. Silos z intensywnym wietrzeniem ziarna powietrzem surowym lub podgrzanym

Źródło: Biskupski 1972

W środku silosu w jego osi pionowej znajduje się przewód wentylacyjny A. Wokół niego znajdują się dwa cylindry metalowe - pierwszy perforowany (wewnętrzny) i drugi jednolity (zewnętrzny) stanowiący ścianę zewnętrzną. Ziarno przeznaczone do podsuszenia wypełnia przestrzeń B i może być przedmuchiwane powietrzem surowym lub podgrzanym w podgrzewaczu, natomiast ziarno wysuszone przeznaczone do magazynowania może być składowane w komorach B i C, gdzie również jest wietrzone. Przykład silosu wietrzonego promieniowo przedstawiono na ryc. 1.28.

Silos wietrzony promieniowo (poziomo)

Ryc. 1.28. Silos wietrzony promieniowo (poziomo)

Źródło: Biskupski 1972

W silosie przedstawionym na ryc. 1.28. powietrze wtłaczane jest do środka perforowanym pionowym przewodem wentylacyjnym. Z niego przez otwory powietrze promieniowo wtłaczane jest do masy ziarna. Ponieważ ściany silosu są perforowane, powietrze wydostaje się na zewnątrz przez otwory w ścianach. Natomiast powietrze wtłoczone do masy ziarna znajdującej się pod dachem silosu wydostaje się na zewnątrz przez otwory w części stożkowej pokrywy silosu.

1.4.3. Urządzenia do aktywnego wietrzenia ziarna w workach

Urządzenie tego typu mogą być stacjonarne lub przewoźne, najczęściej zasilane elektrycznie. Przykład urządzenia do suszenia nasion w workach przedstawiono na ryc. 1.29.

Urządzenie do dosuszania ziarna w workach

Ryc. 1.29. Urządzenie do dosuszania ziarna w workach:

1 - wymienny podgrzewacz powietrza, 2 - wentylator, 3 - podłoga sitowa lub rusztowa, 4 - kanał doprowadzający powietrze, 5 - płyty ceramiczne, betonowe lub drewniane z otworami na worki, 6 - worki z ziarnem
Źródło: Biskupski 1972

Urządzenie to można stosować do dosuszania ziarna w workach lub skrzyniach paletowych z dnem sitowym. Powietrze tłoczone jest do kanału 4, skąd przez otwory przemieszczane jest do ziarna znajdującego się w workach lub skrzyniach od strony dolnej. Zużyte powietrze uchodzi do atmosfery. Worki lub skrzynie ustawia się w pojedynczej warstwie. Przykład praktycznego zainstalowania silosów na otwartej przestrzeni przedstawiono na ryc. 1.30.

Kompletna instalacja silosów na otwartej przestrzeni

Ryc. 1.30. Kompletna instalacja silosów na otwartej przestrzeni

Źródło: Folder Araj

Silosy takie przeznaczone są do długotrwałego przechowywania ziarna zbóż, rzepaku, strączkowych oraz z kukurydzy. Mogą być instalowane pojedynczo lub zestawiane w baterie. Oprócz samych silosów zaopatrzonych w urządzenia do wietrzenia na ryc. 1.30. pokazano kompletną instalację do załadunku i opróżniania silosów. W skład wyposażenia wchodzą jeszcze wentylatory i dmuchawy przewietrzające, urządzenia kontrolno-pomiarowe, elektroniczne czujniki napełniania komór, kanały wylotowe powietrza i wyloty grawitacyjne.

Stosuje się też odwadnianie powietrza sorbentami chemicznymi np. żel krzemionkowy - silikożel - granulowany produkt krystalizacji ciekłego szkła. Granulki mają strukturę mikroporowatą a ich powierzchnia wynosi ok. 500 m2 dla 1 g substancji. Chłonność wody przez żel krzemionkowy wynosi 20 - 30% wagowo, tzn., że 1 kg żelu pochłania ok. 0,2 do 0,3 kg wody z powietrza. Żel może być regenerowany czyli suszony nieograniczoną ilość razy. Regenerację przeprowadza się przez podgrzewanie żelu do temperatury 120 - 150oC. Schemat urządzenia do suszenia ziarna z zastosowaniem żelu krzemionkowego pokazano na ryc. 1.31.

Urządzenie do suszenia ziarna z zastosowaniem silikożelu

Ryc. 1.31. Urządzenie do suszenia ziarna z zastosowaniem silikożelu

Źródło: Biskupski 1972

Urządzenie pokazane na ryc. 1.31. ma oddzielny obieg powietrza do suszenia ziarna i osobny do suszenia żelu. W praktyce przyjmuje się, że dla zatrzymania 1 kg wody potrzeba ok. 4 kg żelu.

Urządzenie to stosuje się do osuszania wagowo małych ilości cennego ziarna.

W mniejszych magazynach rolniczych można do suszenia wykorzystać ciepło pochodzące z promieniowania słonecznego. Istotą takiego urządzenia jest adsorber ciepła. Przykład budowy urządzenia do suszenia ziarna przez wietrzenie powietrzem podgrzewanym przy zastosowaniu adsorbera (kolektora) ciepła promieniowania słonecznego przedstawiono na ryc. 1.32.

Suszarka do aktywnego wietrzenia powietrzem ogrzewanym przy zastosowaniu adsorbera ciepła (kolektora) promieniowania słonecznego (wg St. Pabisa)

Ryc. 1.32. Suszarka do aktywnego wietrzenia powietrzem ogrzewanym przy zastosowaniu adsorbera ciepła (kolektora) promieniowania słonecznego (wg St. Pabisa):

1 - segmentowa płyta szklana, 2 - konstrukcja nośna, 3 - kanał suszący (trapezowy), 4 - kanał ssący wentylatora, 5 - wentylator osiowy, 6 - konstrukcja płyty szklanej (ramowa), 7 - górny kanał adsorbera, 8 - dolny kanał adsorbera, 9 - przegroda kanałów adsorbera
Źródło: Biskupski 1972

Istotą suszarki przedstawionej na ryc. 1.32. jest dach będący adsorberem ciepła, zmontowany na konstrukcji nośnej i wykonany z warstwy płyt szklanych, pod którą znajduje się warstwa czarnej papy (może być i inne tworzywo izolacyjne koloru czarnego. Poniżej znajduje się drewniana konstrukcja dachu. Adsorber jest częściowo podzielony przegrodą dla wydłużenia drogi przepływu powietrza. Powietrze przez kanały adsorbera pomiędzy górną powierzchnią i dnem przepływa wokół przegrody, a następnie przez kanał ssący i tłoczone jest przez wentylator do kanału suszącego, gdzie odbywa się aktywne wietrzenie ziarna. Dach o powierzchni 40 m2, powinien być usytuowany najkorzystniej w stosunku do kierunku promieniowania słonecznego to jest wzdłuż osi północ - południe, pod kątem 30o w stosunku do poziomu. W naszej szerokości geograficznej uzyskuje się średnio w ciągu dnia 430 kcal/m2 * h ciepła, przy wzroście temperatury powietrza 4 - 10oC w stosunku do temperatury powietrza atmosferycznego.



Wydział Inżynierii Produkcji i Energetyki