15 Характеристика состояний зернового слоя

15.1 Плотный неподвижный слой

В таком слое контакт зерен постоянно зафиксирован и их поверхность, омываемая агентом сушки, неизменна. Интенсивность сушки в неподвижном слое определяется в большей мере внешним тепловлагообменом между зернами и агентом сушки, отводящим водяные пары из межзернового пространства. При прохождении агента сушки через неподвижный слой его параметры изменяются как во времени, так и в пространстве, т.е. по толщине слоя. Соответственно этому изменяются влажность и температура зерна. Слои зерен, расположенные ближе к месту входа агента сушки, нагреваются и высушиваются быстрее.

При сушке зерна в неподвижном слое температура агента сушки строго ограничена. Она не превышает допустимой температуры нагрева зерна. В связи с этим процесс сушки протекает длительно и продолжается до тех пор, пока зона сушки не охватит весь слой. Скорость прохождения зоны сушки через слой зависит от параметров агента сушки и влажности зерна.

15.2 Гравитационный движущийся плотный слой

Наибольшее распространение в технике зерносушения получили установки с гравитационным движущимся плотным слоем. При движении отдельные зерна смещаются относительно друг друга, контакт между ними сохраняется. Активная поверхность обновляется, но величина ее остается значительно меньше суммарной геометрической поверхности всех зерен, находящихся в слое.

Средняя скорость перемещения зерна обычно не превышает 3-5 мм/с. Тем не менее, слой несколько расширяется, объем межзерновых пространств его увеличивается, что способствует ускорению процесса сушки. Если движущийся зерновой слой сдерживается специальными конструктивными элементами, например системой воздухораспределительных каналов, то поперечное сечение зернового потока многократно изменяется. Это способствует перемешиванию зерна, что также ускоряет процесс сушки.

Существенное разрыхление слоя достигается в сушилках рециркуляционного типа, в которых скорость перемещения зерна в несколько раз выше.

Скорость перемещения зерна в сушильной камере, а, следовательно, и продолжительность сушки регулируют при помощи выпускных или разгрузочных устройств. Время пребывания зерна в сушильной камере можно изменять в широких пределах.

При сушке зерна в гравитационном движущемся слое можно использовать более высокие температуры агента сушки, чем в неподвижном слое. В сушилках с сетчатыми стенками температура агента сушки обычно бывает в пределах 70-90 °С. В сушилках с воздухораспределительными коробами условия продувания зернового слоя циклично изменяются. В них используют более высокие температуры агента сушки, в пределах до 120-160 °С.

15.3 Псевдоожиженный слой

При воздействии на зерновой слой аэродинамических или механических сил при определенных условиях происходит ослабление контактов между зернами, объём межзерновых пространств слоя увеличивается, а структура его разрушается. Плотный слой переходит в разрыхленное, псевдоожиженное, а по мере увеличения внешнего воздействия во взвешенное состояние.

Псевдоожиженный слой получил свое название благодаря формальному сходству некоторых его свойств со свойствами жидкости. Если через слой зерна, расположенного на решетке, пропускать с определенной скоростью воздух, то слой вначале разрыхляется, а затем переходит в состояние, напоминающее кипящую жидкость, т.е. в состояние псевдоожижения (рисунок 17).

Псевдоожиженный слой обладает свойством текучести, благодаря чему процесс сушки можно совместить с транспортированием зерна от места загрузки его в сушильную камеру к месту выпуска. При этом перемещение зерна может быть самопроизвольным или организованным. При самопроизвольном перемещении из-за интенсивного перемешивания слоя время пребывания зерен в сушильной камере неодинаково. Это может приводить к их неравномерному нагреву и сушке. Поэтому лучше использовать организованное (принудительное) перемещение зерна, когда обеспечивается вполне определенное, заданное время пребывания зерен в сушильной камере. В этом случае можно регулировать время пребывания в широких пределах в соответствии с влажностью зерна и выбранным режимом сушки.

а - плотный слой; б - разрыхленный слой; в - начало псевдоожижения; г - первая стадия псевдоожижения; д - стадия вихревого кипения.

Рисунок 17 – Характер изменения структуры зернового слоя в зависимости от скорости воздуха