Urządzenia do suszenia ziarna w grubej warstwie

Oto najważniejsze urządzenia do suszenia ziarna w grubej warstwie – w silosie lub magazynie płaskim:

  1. Wentylator.
  2. Urządzenia doprowadzające sprężone powietrze z wentylatora do masy ziarna – kanały wentylacyjne i perforowana podłoga.
  3. Sterownik do wentylacji ziarna (SWZ) z sondami pomiarowymi.
  4. Podgrzewacz powietrza.

Przykład przedstawiono na rysunku 1.

img-4

Rysunek 1. Przykład urządzeń do suszenia nasion rzepaku w silosie. STZ – sonda temperatury ziarna, WPa i TPa – sonda wilgotności i temperatury powietrza atmosferycznego, TPk – sonda temperatury powietrza w kanale doprowadzającym powietrze do grubej warstwy nasion.





Zalecane dawki powietrza niezbędne do doboru wentylatora do suszenia ziarna w grubej warstwie znacznie się różnią w krajach o odmiennym klimacie. W klimacie Polski wartości potencjału suszącego powietrza atmosferycznego są wartościami pośrednimi między tymi w mokrym klimacie morskim i suchym kontynentalnym. Zgodnie z wynikami badań przeprowadzonych przez autorów, należy zapewnić następujące podstawowe warunki, aby suszenie było bezpieczne:

  1. Wydajność wentylatora nie powinna być mniejsza niż 0,07 metra sześciennego na sekundę na każdy metr kwadratowy powierzchni podłogi, czyli 252 metrów sześciennych na godzinę na każdy metr kwadratowy powierzchni podłogi.
  2. Na trudne sytuacje pogodowe należy zapewnić maksymalną moc podgrzewacza na poziomie 0,42 kW/(metr kwadratowy powierzchni podłogi).
  3. Nie wolno zbyt intensywnie podgrzewać powietrza wdmuchiwanego do grubej nieruchomej warstwy ziarna. Dlaczego? Ponieważ intensywnie podgrzane powietrze wchłonie zbyt dużo wody w warstwach na wlocie powietrza i po schłodzeniu w warstwach na wylocie powietrza dojdzie do skraplania się pary wodnej i nawilżania tych warstw. Najlepsze jest powietrze o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia, o ile jego wilgotność względna nie jest wyższa od bezpiecznej dla ziarna wilgotności powietrza, zbliżonej do wilgotności równowagowej WR.
  4. Wilgotność względną powietrza można obniżać do bezpiecznego dla ziarna poziomu przez podgrzewanie tylko wtedy, gdy jest to konieczne. Podgrzewanie powinno być dozowane na minimalnym wymaganym poziomie, za pomocą SWZ (sterownika do wentylacji ziarna).
  5. Grubość warstwy ziarna i zalecane dawki powietrza zależą od wilgotności ziarna w chwili rozpoczęcia suszenia i nie powinny przekraczać wartości podanych w tabeli.

Tabela. Dopuszczalne grubości warstwy ziarna i dawki powietrza dla ziarna podstawowych zbóż o danej wilgotności początkowej; a) pozorna prędkość powietrza (pomiar anemometrem), b) wydajność wentylatora w przeliczeniu na 1 metr kwadratowy przekroju komory suszenia, c) dawka powietrza w przeliczeniu na ziarno pszenicy o gęstości 0,76 ton na metr sześcienny.

img-5

Badania przeprowadzono na podstawie cogodzinnych danych meteorologicznych z 17 lat ze stacji Poznań-Ławica. Dla wszystkich badanych lat czas suszenia najwilgotniejszych warstw ziarna był krótszy od czasu bezpiecznego przechowywania, wyznaczanego według kryterium stopnia rozwoju pleśni.

Następnym ważnym urządzeniem jest SWZ, czyli sterownik do wentylacji ziarna. Pytamy: jak najprościej wyjaśnić działanie SWZ? Istnieje kilka strategii sterowania dotyczących suszenia ziarna w grubej warstwie. Ich cechą wspólną jest to, że decyzja o zakończeniu tego suszenia, które jest bardzo powolne, bo trwa kilka – kilkanaście dni, podejmowana jest przez człowieka, który to suszenie nadzoruje, a w sposób automatyczny sterowany jest proces wentylacji ziarna.

Najprostszy sposób sterowania wentylacją ziarna polega na czuwaniu, by wilgotność powietrza suszącego wdmuchiwanego pod dolną warstwę ziarna, nie wzrosła ponad ustaloną stałą wartość, zwaną wilgotnością przełączania. Idea ta przedstawiona na rysunku 2 jest następująca: wentylator pracuje w sposób ciągły, a podgrzewacz załączany jest tylko wtedy, gdy wilgotność powietrza otoczenia stwarza ryzyko nawilżenia ziarna tzn., gdy jest wyższa od wilgotności przełączenia. Można tutaj nadmienić, że podgrzanie powietrza otoczenia o 1 stopień Celsjusza (w zakresie wartości występujących w okresie pożniwnym) powoduje zmniejszenie wilgotności względnej powietrza o około 4,5%.

img-6

Rysunek 2. Najprostsze sterowanie wentylacją ziarna w celu jego suszenia za pomocą sterownika SWZ, który działa podobnie jak humidostat.





Teraz postawmy sobie kolejne pytanie: jaka powinna być wartość wilgotności przełączania? Po pierwsze, nie powinna być wyższa od wilgotności równowagowej powietrza, żeby uniknąć nawilżania ziarna. Im będzie niższa, tym częściej będzie załączany podgrzewacz. Po ustaleniu zbyt niskiej wartości podgrzewacz będzie włączony na stałe, a to (jak sygnalizowaliśmy wcześniej) niesie ze sobą ryzyko zepsucia najwilgotniejszych warstw ziarna i niepotrzebnie zwiększa zużycie energii. Podobnie jak poradnik dla farmerów brytyjskich autorstwa Ken McLean’a zalecamy, by dla humidostatów wilgotność przełączania ustalać na wartości o ok. 3% niższej niż wartość wilgotności równowagowej powietrza WR, którą można odczytać z odpowiednich wykresów, na przykład takich, jakie są zamieszczone w poradniku Dobrze przechowane zboże.

Łatwiej dla obsługującego jest wtedy, gdy wartość wilgotności przełączania jest automatycznie wyznaczana przez sterownik SWZ, który ma możliwość obliczania on-line wartości wilgotności równowagowej WR na podstawie zależności matematycznych wpisanych w jego pamięć. Wtedy tabele lub wykresy dotyczące WR są zbędne. SWZ powinien mieć też możliwość wyłączania wentylatora i podgrzewacza podczas opadów deszczu lub gdy wystąpi mgła.

Autorzy: prof. dr hab. inż. Antoni Ryniecki i dr hab. inż. Jolanta Wawrzyniak są pracownikami Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu

Tekst powstał na podstawie poradnika „Dobrze przechowane zboże” © MR INFO Poznań

Powrót do spisu artykułów