Розробка конструкції і визначення режимних характеристик зерносушарки на базі термосифонів

Автор(и)

  • Ігор Віталійович Безбах Науково-дослідний та проектний інститут стандартизації і технологій екобезпечної та органічної продукції, Україна https://orcid.org/0000-0002-2353-1811
  • Олександр Вікторович Зиков Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0001-8345-1015
  • Всеволод Петрович Мординський Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-2762-5225
  • Петро Ігорович Осадчук Одеська національна академія харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-3312-0669
  • Людмила Юріївна Філіпова Науково-дослідний та проектний інститут стандартизації і технологій екобезпечної та органічної продукції, Україна https://orcid.org/0000-0003-2884-3440
  • Валентина Миколаївна Бандура Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8074-3020
  • Ігор Іванович Яровий Механіко-технологічний фаховий коледж, Україна https://orcid.org/0000-0003-2278-5075
  • Олена Іванівна Маренченко Механіко-технологічний професійний коледж, Україна https://orcid.org/0000-0003-0132-0359

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253977

Ключові слова:

термосифони, сушіння зернових, питомі енерговитрати, параметри повітря, коефіцієнти тепловіддачі, екологічність

Анотація

Енергоспоживання, екологія, якість продукту у процесах сушіння зернових – актуальні проблеми. Необхідно приділити увагу розробці нових конструкцій енергоефективних зерносушарок.

Розроблено конструкцію енергоефективної зерносушарки на базі термосифонів, енерговитрати складають 3,5…6,8 МДж/кг залежно від температури поверхні та витрат повітря. Сушарка містить шаровий підігрівач, сушильну камеру, теплогенератор, калорифер, норію для завантаження продукту, вентилятори. Конструктивні особливості сушарки дозволяють проводити процес сушіння без безпосереднього контакту газів згоряння та продукту.

Проведено оцінку ефективності розробленої конструкції за такими показниками як: коефіцієнти тепловіддачі до зернового потоку; питомі енерговитрати; вологовміст, відносна вологість повітря, що видаляється із сушарки.

Значення коефіцієнтів тепловіддачі до зернового потоку змінюються в межах 36…58 Вт/м2×К при швидкостях 2,5…8 мм/с. Збільшення швидкості потоку в 3,2 рази призводить до збільшення коефіцієнта тепловіддачі у 1,6 рази.

Вологовміст повітря на виході з сушарки сягає 60 г/кг, при цьому відносна вологість – 90 %, що в кілька разів вище за параметри для конвективних шахтних зерносушарок.

Енерговитрати на сушіння при температурі поверхні термосифонів Tп=142,9 °С для різних витрат зерна наближаються до мінімуму. Енерговитрати нижче існуючих конвективних сушарок.

На нагрівання зерна в сушарці витрачається 21 %, випаровування вологи 54 %, втрати 23,6 %. Якщо вважати корисною енергію, що витрачається на випаровування вологи, то ККД конвективних сушарок становить лише 40 %, сушарки з термосифонами – 54,1 %.

Очікується, що розроблена конструкція стане рішенням для дрібних фермерів у процесі післязбирального сушіння

Біографії авторів

Ігор Віталійович Безбах, Науково-дослідний та проектний інститут стандартизації і технологій екобезпечної та органічної продукції

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Олександр Вікторович Зиков, Одеська національна академія харчових технологій

Доктор технічних наук

Кафедра "Процесів, обладнання та енергетичного менеджменту"

Всеволод Петрович Мординський, Одеська національна академія харчових технологій

Кандидат технічних наук

Кафедра "Процесів, обладнання та енергетичного менеджменту"

Петро Ігорович Осадчук, Одеська національна академія харчових технологій

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра електромеханіки та мехатроніки

Людмила Юріївна Філіпова, Науково-дослідний та проектний інститут стандартизації і технологій екобезпечної та органічної продукції

Директор

Валентина Миколаївна Бандура, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра готельно-ресторанної справи та туризму

Ігор Іванович Яровий, Механіко-технологічний фаховий коледж

Кандидат технічних наук, викладач

Олена Іванівна Маренченко, Механіко-технологічний професійний коледж

Кандидат технічних наук, викладач вищої категорії

Посилання

  1. Tracking Industry 2020. Available at: https://www.iea.org/reports/tracking-industry-2020
  2. Ononogbo, C., Nwufo, O. C., Nwakuba, N. R., Okoronkwo, C. A., Igbokwe, J. O., Nwadinobi, P. C., Anyanwu, E. E. (2021). Energy parameters of corn drying in a hot air dryer powered by exhaust gas waste heat: An optimization case study of the food-energy nexus. Energy Nexus, 4, 100029. doi: https://doi.org/10.1016/j.nexus.2021.100029
  3. Beigi, M. (2016). Energy efficiency and moisture diffusivity of apple slices during convective drying. Food Science and Technology, 36 (1), 145–150. doi: https://doi.org/10.1590/1678-457x.0068
  4. Wang, H., Mustaffar, A., Phan, A. N., Zivkovic, V., Reay, D., Law, R., Boodhoo, K. (2017). A review of process intensification applied to solids handling. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 118, 78–107. doi: https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.04.007
  5. Amer, B. M. A., Hossain, M. A., Gottschalk, K. (2010). Design and performance evaluation of a new hybrid solar dryer for banana. Energy Conversion and Management, 51 (4), 813–820. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2009.11.016
  6. Ononogbo, C. (2020). Equipment Sizing and Method for the Application of Exhaust Gas Waste Heat to Food Crops Drying Using a Hot Air Tray Dryer. Indian Journal of Science and Technology, 13 (5), 502–518. doi: https://doi.org/10.17485/ijst/2020/v13i05/145593
  7. Alit, I. B., Susana, I. G. B., Mara, I. M. (2021). Thermal characteristics of the dryer with rice husk double furnace - heat exchanger for smallholder scale drying. Case Studies in Thermal Engineering, 28, 101565. doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101565
  8. Burdo, O., Bezbakh, I., Kepin, N., Zykov, A., Yarovyi, I., Gavrilov, A. et. al. (2019). Studying the operation of innovative equipment for thermomechanical treatment and dehydration of food raw materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (11 (101)), 24–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.178937
  9. Chan, C. W., Siqueiros, E., Ling-Chin, J., Royapoor, M., Roskilly, A. P. (2015). Heat utilisation technologies: A critical review of heat pipes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 50, 615–627. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.05.028
  10. Carvajal-Mariscal, I., De León-Ruíz, J. E., Belman-Flores, J. M., Salazar-Huerta, A. (2022). Experimental evaluation of a thermosyphon-based waste-heat recovery and reintegration device: A case study on low-temperature process heat from a microbrewery plant. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 49, 101760. doi: https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101760
  11. Mathew, A. A., Thangavel, V. (2021). A novel thermal energy storage integrated evacuated tube heat pipe solar dryer for agricultural products: Performance and economic evaluation. Renewable Energy, 179, 1674–1693. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.07.029
  12. Mustaffar, A., Phan, A., Boodhoo, K. (2018). Hybrid heat pipe screw dryer: A novel, continuous and highly energy-efficient drying technology. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 128, 199–215. doi: https://doi.org/10.1016/j.cep.2018.04.035
  13. Gaponiuk, I. (2017). Improvement of grain drying technology through the rapid grain heating and heat recuperation of wet gases. Ukrainian Journal of Food Science, 5 (1). doi: https://doi.org/10.24263/2310-1008-2017-5-1-7
  14. Tiusanen, M. J., Jokiniemi, H. T., Hautala, M. I. (2013). Grain dryer temperature optimisation with simulation and a test dryer. IFAC Proceedings Volumes, 46 (18), 12–17. doi: https://doi.org/10.3182/20130828-2-sf-3019.00025
  15. Ropelewska, E. (2018). Effect of grinding on thermal properties of wheat grain. Journal of Consumer Protection and Food Safety, 14 (2), 139–146. doi: https://doi.org/10.1007/s00003-018-1200-y
  16. GOST ISO 712-2015. Cereals and cereal products. Determination of moisture content. Reference method. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200124060

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-30

Як цитувати

Безбах, І. В., Зиков, О. В., Мординський, В. П., Осадчук, П. І., Філіпова, Л. Ю., Бандура, В. М., Яровий, І. І., & Маренченко, О. І. (2022). Розробка конструкції і визначення режимних характеристик зерносушарки на базі термосифонів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8 (116), 54–61. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253977

Номер

Том 2 № 8 (116) (2022): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Igor Bezbah, Aleksandr Zykov, Vsevolod Mordynskyi, Petr Osadchuk, Lyudmila Phylipova, Valentyna Bandura, Igor Yarovyi, Elena Marenchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.