16.3 Охлаждение зерна в плотном неподвижном слое

При продувании воздухом неподвижного слоя зерно может охлаждаться не только вследствие более низкой температуры поступающего воздуха, но и в результате испарения влаги. Эффект охлаждения будет тем выше, чем выше влажность и начальная температура зерна и ниже относительная влажность и температура поступающего воздуха. Эффект охлаждения из-за испарения влаги может быть даже тогда, когда температура воздуха выше температуры зерна.

Если значение равновесной влажности ниже данной влажности зерна, оно подсушивается, но влажность зерна по толщине слоя изменяется неодинаково. При движении воздуха снизу вверх сначала наиболее интенсивно подсушиваются нижележащие слои, расположенные в месте поступления воздуха в зерновой слой. Затем зона интенсивной сушки перемещается постепенно вверх.

Изменение влажности зерна по толщине слоя в процессе его охлаждения зависит от сочетания параметров. Например, при начальной влажности зерна 20,6 %, начальной его температуре 21 °С, толщине слоя 1,5 м, температуре воздуха 22 °С, относительной влажности 45 % и скорости фильтрации 0,06 м/с зона сушки охватывала сразу всю толщину слоя, но в верхних слоях влажность зерна снижается медленнее, чем в нижних и средних.

Своеобразно изменяется температура зерна при его охлаждении в неподвижном слое. При указанном сочетании параметров начальная температура зерна (21 °С) почти не отличается от температуры поступающего воздуха (22 °С) и будет даже несколько ниже. Поэтому зерно охлаждается только в результате испарения влаги. В процессе продувания слоя возникает обширная зона охлаждения, которая быстро охватывает почти всю его толщину (рисунок 21), причем через 6-8 ч во всех слоях, кроме самого нижнего, температура зерна составляет 12-14 °С. Однако вскоре за периодом быстрого охлаждения наступает период повышения температуры, который особенно рано наступает в самом нижнем слое насыпи, а затем постепенно и поочередно распространяется на все вышележащие слои.

1 - на расстоянии 0,05 м от сетчатого днища; 2 - 0,25; 3 - 0,45; 4 - 0,65; 5 - 0,85; 6 - 1,05: 7 – 1,25 м; 8 - средняя; 9 - для поступающего воздуха

Рисунок 21 – Изменение температуры зерна на различных уровнях неподвижного слоя при продувании его наружным воздухом

Это объясняется следующими причинами. При продувании зернового слоя в нем протекают два взаимосвязанных процесса: процесс теплообмена и влагообмена, причем в общем случае они могут приводить к снижению или к повышению температуры и влажности зерна в различных участках насыпи.

Температура направляемого в насыпь воздуха в данном случае будет несколько выше температуры зерна, и воздух, поступая в первый по ходу своего движения слой, вносит теплоту и передаёт ее зерну. Вместе с тем из зерна в этом слое испаряется влага, на что затрачивается теплота испарения.

От количественного соотношения тепловых эффектов в указанных процессах зависит, в каком направлении и с какой скоростью будет изменяться температура зерна в данный момент времени в том или ином слое: будет ли она повышаться или снижаться.

Эффект охлаждения зерна вследствие самоиспарения влаги имеет положительное значение, так как позволяет более эффективно охладить зерно. Он будет тем больше, чем интенсивнее испаряется влага, т.е. когда охлаждающий воздух имеет относительную влажность 60-65 % и ниже.