Система пространственно-распределённого электронагрева с полосовым электронагревателем для сушильных установок АПК тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат наук Гулько, Олег Дмитриевич

• Гулько, Олег Дмитриевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Гулько, Олег Дмитриевич

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЦЕЛЬ РАБОТЫ ИРЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ

1.1. Сушильные установки АПК и их особенности

1.2. Системы электрического нагрева сушильных установок,

их классификация и оценка

Выводы, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ВЫПОЛНЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПАРАМЕТРЫ ПОЛОСОВОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ (ПЭН) ДЛЯ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК АПК

2.1. Обоснование системы комбинированного пространственно-распределённого электронагрева сушильных установок

2.2. Конструктивное выполнение ПЭН для системы пространственно-распределённого электронагрева сушильных установок

2.3. Математическая модель и программа расчёта ПЭН для системы пространственно-распределённого электронагрева

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ПРОСТРАНСТВЕНО-РАПРЕДЕЛЁННОГОЭЛЕКТРОНАГРЕВА С ПЭН СУШИЛЬНЫХУСТАНОВОК АПК

3.1. Общие требования и классификация согласующих

преобразовательных устройств системы нагрева с ПЭН

3.2. Параметры системы нагрева электросушилок и сушильных шкафов с ПЭН малой и средней мощности для растительной продукции

3.3. Параметры системы нагрева сушильных камер с ПЭН

производственного назначения

Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-РАСПРЕДЕЛЁННОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВА С ПЭН

4.1. Параметры сушильной камеры

4.2. Управление мощностью электронагрева при сушке

4.3. Совместное управление температурным режимом

и продолжительностью сушки

Выводы по главе 4

ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СИСТЕМЫ

ПРОСТРАНСТВЕННО-РАСПРЕДЕЛЁННОГО ЭЛЕКТРОНАГРЕВА

С ПЭН ДЛЯ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК АПК

5.1. Конструктивное выполнение сушильных установок с ПЭН

5.2. Выбор и обоснование параметров теплоизоляции электросушилок

5.3. Оценка эффективности электросушилок оборудованных ПЭН

Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АПК - агропромышленный комплекс.

ВКП - вентильно-конденсаторный преобразователь.

ВПУ - вводное преобразовательное устройство.

ВУ - вводное устройство.

ДПЭ - дозированная передача энергии.

МКСУ - микропроцессорная система управления.

МТЗ - максимально-токовая защита.

ПДПЭ - преобразователь дозированной передачи энергии.

ПИП -первичный измерительный преобразователь (датчик).

ПРЭН - пространственно-распределённый электронагрев.

ПУ - преобразовательное устройство.

ПЭН - полосовой электронагреватель.

СИФУ - система импульсно-фазового управления.

СПК - силовой преобразовательный ключ.

СЭН - система электронагрева.

ТПН - тиристорный преобразователь напряжения.

УУ - устройство управления.

ФСУ -фазосмещающее устройство.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система пространственно-распределённого электронагрева с полосовым электронагревателем для сушильных установок АПК»

ВВЕДЕНИЕ

Электрическая энергия, преобразованная электронагревательными устройствами в тепловую, широко используется в агропромышленном комплексе (АПК) как в быту, так и в производстве для сушки различной растительной продукции и материалов с использованием стационарных сушилок, сушильных шкафов и камер [7, И, 15, 24, 33, 64, 71, 72, 76]. Связано это с доступностью преобразования электрической энергии в тепловую, с высокой экологичностью преобразования, с возможностью полной автоматизации процессов сушки и с высокими потребительскими качествами высушенной продукции. Для преобразования электрической энергии в тепловую применительно к сушильным установкам созданы и постоянно совершенствуются многочисленные электронагревательные системы с различным уровнем автоматизации, которые могут функционировать как по свободному графику, так и по принудительному с использованием всевозможных теплоаккумулирующих средств [9, 12, 15, 40, 41, 43, 48, 57, 69]. На рис.В.1 представлена обобщённая схема функциональной структуры сушильных установок с системой электрического нагрева (СЭН).

Рис.В.1. Схема функциональной структуры системы электронагрева сушильных установок: ВГ/У- вводное преобразовательное устройство, ЭНУ-электронагревательног устройство, УУ- устройство управления, Х- сигнал задания, У- сигнал выхода. Z- параметры загрузки и внешних возмущений.

В АПК широкое развитие получили процессы сушки зерна, овощей, фруктов, картофеля и другой производимой продукции, а также на подсобных производствах широко применяют сушильные установки для сушки древесины, лакокрасочных покрытий после окрашивания и в ряде других вспомогательных производствах [2, 5-7, 9, 14, 18, 23, 24, 30, 57] Вместе с тем. использование электрического нагрева в сушильных установках сельского хозяйства, как правило, ограничивается бытовыми электросушилками, сушильными шкафами и небольшими сушильными камерами вспомогательных производств [14, 15, 40, 47, 64, 65, 69,7 1-73]. При этом используются самые различные системы электронагрева, которые в ряде еду чае в в применяемых сушильных установках не обеспечивают высокоэффективное преобразование электрической энергии в энергию выноса влаги из материала сушки из-за несовершенства применяемых способов электронагрева и самих систем электронагрева.

Известно, что картофель, плоды и овощи на 75...96% состоят из воды. Сушка удаляет из них значительное количество влаги, после чего влажность сушёного картофеля не превышает 12%, овощей - 14%, плодов разных видов - 16...25% и они становятся доступными для длительного хранения без потерь потребительских качеств. После сушки масса овощей, плодов и других продуктов существенно уменьшается. Например, овощи теряют 70...75% своей исходной массы, фрукты около 50% [24]. Это намного повышает экономичность их транспортировки к местам хранения и потребления В ряде случаев температурная сушка незаменима в ремонтном производстве АПК, например для сушки термореактивных лакокрасочных покрытий на различных изделиях для более эффективного предохранения их от коррозии из-за воздействия окружающей среды [57]. Значительный вклад в исследования процессов сушки и в проектирование систем нагрева сушильных установок внесли учёные: Атаназевич В.И., Богданов Е.С., Бородин И.Ф., Герасимович JI.C., Дубровин A.B., Захаров A.A., Копылов

С.И., Краусп В.Р., Кречетов И.В., Лебедев П.Д., Лыков А.В., Расстригин В.Н., Растимешин С.А. Филоненко Г.К., Шичков Л.П.и другие.

В сельскохозяйственном производстве и в быту сельского населения, как правило, используют наиболее доступные конвективные сушильные установки с отдельными или разнесёнными трубчатыми электронагревателями (ТЭН) или размещёнными в электрокалорифере, и реже — сушильные установки других видов электронагрева[2, 5-7, 11, 14, 61, 69]. Однако, сушильные установки с размещением генерирующих источников тепла в виде ТЭНов в ограниченном рабочем объёме сушилки являются недостаточно надёжными ч пожароопасными из-за высокой температуры поверхности ТЭН и их сосредоточенного размещения. Избежать указанных недостатков позволят сушильные установки, оснащённые низкотемпературным полосовым электронагревателем (ПЭН), установленным непосредственно в сушильной камере или сушильном шкафу по всему возможном их рабочему объёму с обеспечением более эффективного комбинированного электронагрева [57]. Применение наиболее рационального комбинированного электронагрева и способа подвода тепла ко всему объём материала сушки позволяет ускорить продолжительность разогрева материал? сушк^, обеспечить равномерность нагрева, сократить продолжительность сушки и уменьшить удельные энергозатраты. Поэтому цель рассматриваемого исследования состояла в разработке и обосновании параметров пространственно-рэспределённой системы комбинированного нагрева с полосовым электронагревателем для сушильных установок АПК.

Актуальность темы исследования. Использование электрического нагрева в сушильных установках сельского хозяйства, как правило, ограничивается бытовыми электросушилками, сушильными шкафами и сушильными камерами вспомогательных производств. В сельскохозяйственном производстве и в быту сельского населения, как правило, используют наиболее доступные электросушильные установки с

отдельными трубчатыми электронагревателями (ТЭН) или размещёнными в электрокалорифере. Однако, сушильные установки с размещением генерирующих источников тепла в виде ТЭНов в ограниченном рабочем объёме являются недостаточно эффективными и пожароопасными из-за высокой температуры поверхности ТЭН и их сосредоточенного размещения. Избежать указанных недостатков позволят электросушильные установки, оснащённые системой пространственно-распределённого электронагрева (ИРЭН) с низкотемпературным полосовым электронагревателем (ПЭН) изменяемой конфигурации, установленным непосредственно в сушильной камере или сушильном шкафу по всему рабочему объёму с обеспечением при сушке более эффективного комбиш-тоованчого терморадиационного и конвективного видов электронагрева. При этом можно целенаправленно измеи?ть соотношение видов злектронагрева изменением рабочей температуры поверхности ПЭН. Таким образом, обеспечение комбинированного ЗГ) электронагрева с помощью ПРЭН с ПЭН актуально, так как позволяет уменьшить потери тепла, интенсифицировать сушку и сократись расход электроэнергии

Степень разработанности темы исследования. Электросушильные установки, используемые в настоящее время в производстве и быту сельского хозяйства, в основном оснащаются системами централизованного или плоскостного электронагрева.

Предлагаемая автоматизированная система пространственно-распределенного электронагрева (ПРЭН) с использованием низкотемпературного полосового электронагревателя (ПЭН), изменяемой конфигурации и расположенного по всему рабочему объему сушилки ранее не рассматривалась.

Объект исследования. Пространственно-распределённая система комбинированного электронагрева с полосовым электронагревателем применительно к злектросуитильным установкам АПК.

Цель и задачи исследования. Разработка и обоснование параметров автоматизированной системы комбинированного пространственно-распределённого электронагрева с полосовым электронагревателем для сушильных установок АПК.

В связи с этим решались следующие основные задачи:

1. На основании анализа технологий электронагрева сушильных установок АПК обосновать возможность использования в качестве унифицированного средства комбинированного электронагрева пространственно-распределенный ПЭН, расположенный непосредственно в рабочем объёме сушильной камеры или сушильного шкафа.

2. Обосновать конструктивное выполнение ПЭН и схемотехническую реализацию системы пространственно-распределённого электронагрева с использованием ПЭН.

3. Разработать методику итерационного расчёта параметров системы пространственно-распределённого электронагрева с использованием ПЭН.

4. На основании методики итерационного расчета разработать алгоритм и программу компьютерного расчета системы комбинированного пространственно-распределённого электронагрева сушильной установки с ПЭН.

5. Обосновать и осуществить выбор средств автоматизированного управления системой пространственно-распределённого электронагрева с ПЭН.

6. Провести цикл экспериментальных исследований для апробации эффективных технологических режимов пространственно-распределённого электронагрева сушилок, оборудованных ПЭН.

7. Дать технико-экономическую оценку эффективности разработанной системы комбинированного пространственно-распределённого электронагрева для сушильных установок АПК.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана управляемая система ПРЭН комбинированного электронагрева с целенаправленным изменением соотношения мощностей терморадиационного и конвективного видов нагрева.

2. Разработана методика итерационного расчета ПРЭН с учетом изменения параметров ПЭН и реализация этой методики в виде алгоритма и программы автоматизированного расчета на ЭВМ.

3. На основании анализа параметров ПЭН установлена необходимость использования в составе системы ПРЭН согласующих преобразователей, которые в зависимости от мощности и принципа действия предложено классифицировать на параметрические, с дозированной передачей энергии и трансформаторные. Даны рекомендации по целесообразности применения соответствующих согласующих преобразователей, предложены их схемотехнические решения и расчётные соотношения по определению их конкретных параметров.

4. Установлено, что сушильная камера, оборудованная системой ПРЭН с ПЭН, представляет собой апериодическое звено первого порядка. Соответственно, наиболее доступно и с высокой точностью регулирование температуры системы ПРЭН с ПЭН может быть достигнуто путём дискретного управления мощностью электронагрева. При этом точность разработанного программного управления повышается с увеличением уровней контроля температуры от одного до трех.

5. В результате анализа функции суммарных затрат, связанных со стоимостью потерь электроэнергии на сушку и стоимостью теплоизоляции, получена формула по расчёту оптимальной толщины теплоизоляции электросушильной камеры для обеспечения минимальных затрат на процесс сушки.

Теоретическая и практическая значимость работы. Обоснованы, предложены математические модели и методы расчета, созданы и проверены на практике опытные системы ПРЭН с ПЭН в качестве ресурсосберегающей

системы электронагрева сушильных установок АПК. Технические решения и результаты, полученные в данной работе, позволяют развивать современные электротехнологии по эффективному использованию электронагрева в сушильных установках АПК. Установлено на практике, что применение системы комбинированного электронагрева в виде ПРЭН с ПЭН вместо электрокалориферной установки для сушки лакокрасочных покрытий на металлических изделиях установленная мощность электронагрева и, соответственно, потребление электроэнергии снижаются в 1,76 раза. Результаты исследования были использованы при проектировании, изготовлении и при лабораторных и производственных испытаниях опытных систем ПРЭН с ПЭН электросушильных установок, внедрённые в учебный процесс дисциплины «Силовая преобразовательная техника» кафедры ИЭСТ РГАЗУ и в производственный процесс на Митрофановском авторемонтном заводе Кантемировского ПО «Промавторемонт» Воронежского облагропрома, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

Методология и методы исследования. Базируются на законах и положениях электротехники, теплотехники, электротехнологии, автоматизации технологических процессов с применением микропроцессорных средств и компьютерной техники с современным программным обеспечением. При этом применялись теоретические и экспериментальные методы исследования в лабораторных и производственных условиях.

Положения, выносимые на защиту.

1. Система управляемого комбинированного электронагрева на основе ПРЭН с ПЭН.

2. Методика, алгоритм и программа итерационного расчета параметров ПЭН и сушильной камеры.

3. Структура и схемотехническое выполнение управляемой системы ПРЭН с ПЭН, дающей возможность целенаправленного изменения соотношения видов электронагрева.

4. Выполнение системы ПРЭН с ПЭН применительно к электросушильным установкам АПК, позволяющее повысить их экономичность

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментальными испытаниями, внедрением в производство и опытной эксплуатацией ПРЭН с ПЭН электросушильных установок, а также сопоставлением расчётных и опытных данных с использованием измерительных приборов с классом точности не ниже 0,5.

Основные результаты исследования рассматривались и получили одобрение на ежегодных научных и научно-практических конференциях, совещаниях и семинарах различных организаций, в том числе РГАЗУ (г. Балашиха), ВИЭСХ (г. Москва), МКТ-Групп (г. Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в одном описании к патенту РФ на полезную модель и в 3-х научных статьях в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 77 наименований и приложения; содержит 128 с машинописного текста Основной материал диссертации изложен на 117 с машинописного текста, вспомогательный в виде приложения - на 11 страницах.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЦЕЛЬ РАБОТЫ И

РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ

1.1. Сушильные установки АПК и их особенности

Сушкой является процесс, связанный с удалением жидкости в виде влаги из твёрдых, жидких и газообразных материалов. При сушке удаляется, как правило, влага, связанная с материалом физико-химически (адсорбционно и осмотически) и механически (влага макро и микрокапилляров). Химически связанная влага не может быть удалена путём сушки. Цель сушки - сохранение физико-химических свойств материалов, обеспечение во многих случаях сохранности материалов на продолжительный период, а также исключение перевозки балласта[5-7, 14, 30, 33, 74]. В технике наиболее распространена сушка влажных твёрдых материалов при их подготовке к переработке, использованию или хранению. Сушка этих материалов — процесс, сопровождающийся тепло- и массообменном между сушильным агентом (воздух, топочные газы и др.) и влагой высушиваемого материала. Давление паров жидкости на поверхности твёрдого материала с повышением температуры возрастает, и пары диффундируют в поток сушильного агента. Возникающий при этом градиент концентрации влаги в материале заставляет её перемещаться из глубинных слоев к поверхности со скоростью, зависящей от характера связи влаги с материалом. При естественной сушке в отсутствие принудительного движения сушильного агента (свободное испарение) процесс идёт медленно; он ускоряется при обтекании высушиваемого материала потоком подогретого сушильного агента, то есть при искусственной сушке.

Назначение, конструктивное выполнение и технологические особенности сушильных установок сельскохозяйственного назначения весьма разнообразны. По способу подвода тепла сушилки бывают: конвективные (высушиваемый материал омывается потоком предварительно

нагретого сушильного агента); контактные (непосредственный контакт высушиваемого материала с нагреваемой поверхностью); сублимационные (удаление влаги в замороженном состоянии под вакуумом); высокочастотные (удаление влаги под воздействием электрического поля высокой частоты); терморадиационные (высушивание под действием инфракрасного излучения). Из-за отраслевой особенности большинство сушилок АПК работают с конвективным подводом теплоты, которую генерируют либо огневые источники теплоты, за счёт сжигания твёрдого, жидкого или газообразного видов топлива, либо электрические источники, за счёт преобразования электрической энергии в тепловую [6, 7, 14, 24, 33, 40, 65-67].

Основные способы искусственной сушки продуктов и материалов, используемые в АПК, которым соответствует и подобная классификация сушилок по способу сушки, представлены на рис. 1.1.

Естественная

СУШКА

Искусственная

Рис. 1.1. Классификация способов сушки, используемых в сушильных

установках АПК.

По технологическим особенностям сушильные установки подразделяются на установки периодического действия и непрерывного

действия. В сушилках периодического действия загрузка в начале сушки и разгрузка в конце сушки осуществляют периодически. Они просты по устройству и получили наибольшее распространение, прежде всего, для продолжительной сушки, например, для сушки овощей, фруктов и другой растительной продукции в бытовых условиях, в условиях фермерских хозяйств и малых предприятий, а также для сушки древесины. Они просты по устройству и представляют собой закрытую камеру или сушильный шкаф, в которые периодически производится загрузка с использованием соответствующих технических средств. Например, для больших сушилок в виде этажной конструкции, перемещаемой по рельсовому пути, или набора горизонтальных дырчатых лотков для небольших сушилок. Сушильные установки непрерывного действия нашли применения в условиях крупного производства и характеризуются повышенной производительностью. В них просушиваемый материал или изделие непрерывно перемещается от загрузочной части сушилки к выгрузной в течение всего периода сушки [14, 33, 40, 66, 67].

Выбор типа сушилки и её конструкции зависит от ряда факторов. К ним относятся: продолжительность сушки., агрегатное состояние вещества, рабочая температура нагрева, взрыво- и пожароопасность, токсичность, загрязнение и др., а также свойства высушиваемого материала; требования к равномерности сушки и т. д. Если при взаимодействии высушиваемого материала с влагой не образуется агрессивная среда, сушилку выполняют с использованием широко распространённых теплоизоляционных и строительных материалов. Например, на основе бетонных и железобетонных строительных плит и панелей с дополнительной теплоизоляцией или без неё с обшивкой внутренней части сушилки оцинкованной сталью. В противном случае, используются специальные материалы и легированная нержавеющая сталь [33, 47].

По особенностям циркуляции агента сушки сушилки соответственно подразделяются на соответствующие виды.

С естественной циркуляцией, возникающей в результате разности плотности нагретого и охлажденного сушильного агента. Горячий агент сушки, более легкий, стремится вверх, охлажденный, более тяжелый, опускается вниз. Следовательно, направление движения агента сушки в камерах с естественной циркуляцией в основном вертикальное

С принудительной циркуляцией, достигаемой при помощи осевого или радиального центробежного вентилятора. Направление циркуляции в этом случае может быть выбрано любое в зависимости от технологических и конструктивных особенностей камеры и режимов сушки.

Стандартизованная классификация сушильных установок изложена в ГОСТ 28115-89 -«Аппараты и установки сушильные. Классификация».

Наибольшее распространение в сельском хозяйстве получила конвективная сушка с использованием соответствующих калориферных установок, которые снабжены теплообменными аппаратами, предназначенными для нагрева агента сушки, и поэтому могут быть вынесены за пределы рабочей зоны сушилки. По используемому виду первичного теплоносителя калориферные установки бывают [2, 6, 14, 33, 49]:

• паровыми - первичный теплоноситель пар;

• водяными - первичный теплоноситель нагретая вода;

• электрическими - первичный теплоноситель электронагревательные элементы, как правило, в виде соответствующих ТЭНов;

• боровыми - первичный теплоноситель топочные газы, проходящие по специальному, чаще всего кирпичному теплообменнику - борову;

• жаровыми - первичный теплоноситель топочные газы, проходящие по специальному металлическому теплообменнику.

К достоинствам калориферных установок следует отнести:

- совмещение нагрева и принудительной подачи агента сушки в рабочий объём сушилки;

- возможность размещения вне рабочей зоны сушилки;

- доступность автоматизации процесса сушки;

- универсальность применения.

Вместе с тем, им свойственны существенные недостатки:

- высокая стоимость;

- низкий КПД из-за значительных тепловых потерь в трубопроводах и в напорном воздуховоде;

- наличие шума при работе и для электрических и огневых калориферов -повышенная пожароопасность.

Наиболее универсальными и доступными в применении являются калориферные установки с электрическим нагревом сушильного агента, которые классифицируются как электрокалориферы. Их отличает большая номенклатура промышленного выпуска и широкий диапазон мощностей от единиц до нескольких сотен кВт. Так электрокалориферные установки серии СФОЦ с радиальными центробежными вентиляторами охватывают диапазон мощностей от 16 до 250 кВт, и широко используются в составе различных сушильных установок конвективной сушки. Для сушилок конвективной сушки выпускаются также и специализированные электрокалориферные установки, например серии УВС Костромского калориферного завода мощностью от 40 до 105 кВт [41, 43, 48, 69, 76].

На рис. 1.2 представлена типовая конструктивно-технологическая схема электрокалориферной установки, используемой в составе конвективной сушилки. Воздухонагреватель 1 представляет собой каркас прямоугольного сечения, внутри которого рядами расположены трубчатые электронагреватели (ТЭН) из коррозионно-стойкой стали, которые обтекаются наружным воздухом, засасываемым центробежным радиальным вентилятором 5 с электродвигателем его привода 6. Для предотвращения

перегрева ТЭНов и возможного вследствие этого оплавления их алюминиевого оребрения и возможного возгорания на корпусе воздухонагревателя 1 устанавливают температурное реле типа ТВ-130, ТР-200 или аналогичное, отключающее электрический воздухонагреватель при превышении температуры его корпуса свыше допускаемого значения. Такое состояние возможно по причине уменьшения потока наружного воздуха из-за возросшего аэродинамического сопротивления воздуховода или при отсутствии воздушного потока из-за случайной остановки вентилятора 4. Равномерное распределение нагретого воздушного потока по рабочему объему сушильной камеры достигается соответствующей системой воздуховодов, оснащаемых шиберными заслонками, а также соответствующим расположением материалов загрузки.

Рис. 1.2. Типовая конструктивно-технологическая схема электрокалориферной установки: 1-электрический воздухонагреватель, 2-диффузор, 3-мягкая вставка, 4-напорный воздуховод, 5-центробежный вентилятор, 6-электродвигателъ, 7-виброгаситель, 8-рамное основание, 9-ящик управления, 10-линия электропитания и управления.

Перепад температур выходящего и входящего воздуха в разных типах электрических калориферов составляет в номинальном режиме работы от 30°С до 65°С. Работа электрокалориферной установки (ЭКУ) при воздухопроизводительности меньшей, чем указана в её паспорте

производителем, не допускается, так как это вызовет недопустимый перегрев ТЭНов воздухонагревателя и их преждевременный выход из строя.

Кондуктивная, терморадиационная, высокочастотная и вакуумная виды сушки нашли в АПК крайне ограниченное применение и в основном для бытовых сушилок небольшой производительности или в составе установок комбинированной сушки. Так терморадиационная сушка, несмотря на её глубинный и качественный прогрев материала сушки, имеет низкий тепловой КПД и малый срок службы инфракрасных излучателей, особенно высокотемпературных (светлых). Высокочастотная, индукционная косвенная и вакуумная сушки требуют больших первоначальных и эксплуатационных затрат и в основном используются в лабораторных условиях и в тех случаях, когда другие виды сушки недопустимы, например при сушке коконов тутового шелкопряда при получении натуральной шёлковой нити [14, 23].

1.2. Системы электрического нагрева сушильных установок,

их классификация и оценка

Системы электрического нагрева, используемые в составе сушильных установок АПК, можно по количеству зон нагрева, охватываемой отдельным источником электронагрева, в которых происходит непосредственное преобразование электрической энергии в тепловую энергию, подразделить на следующие основные группы: централизованные, распределённые, плоскостные и пространственные.

Централизованные системы электронагрева содержат единственный источник электрического нагрева. К такой системе относятся установки конвективной сушки с одиночным электрокалорифером, рис. 1.2. Поэтому для равномерного распределения нагретого воздушного потока по рабочему объёму сушилки используется дополнительная система распределительных воздуховодов. Соответственно, центробежный вентилятор такой электрокалориферной установки должен быть высоконапорным, обычно

радиальным [43]. Другим примером централизованной системы электронагрева являются сушилки конвективной и инфракрасной (терморадиационной) сушки с единственным источником тепла, чаще всего в виде ТЭН. На рис. 1.3 представлен пример типовой сосредоточенной системы электронагрева многих бытовых шахтных электросушилок для растительной продукции [73, 74]. Из анализа конструкции рис. 1.3 следует, что для снижения теплового воздействия на дно основания 1 и распределения теплоты от высокотемпературного трубчатого электронагревателя 3 (ТЭН) дополнительно используется тепловой экран 2 и сверху дополнительно устанавливается рассеиватель нагретого воздушного потока, рис. 1.36. Затем над системой нагрева следует установка решетчатых лотков (рис.1.3в) с высушиваемой продукцией. Обычно от одного до пяти лотков. Температура сушки поддерживается на заданном технологическом значении с помощью биметаллического термовыключателя с самовозвратом, который отключает нагрев при превышении заданного значения температуры и вновь включает нагрев при снижении температуры ниже заданного значения. При этом точность регулирования, как правило, не превышает ±5°С.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гулько, Олег Дмитриевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. A.C. № 1670811 (СССР). Устройство для нагрева пространственных тел / Шичков Л.П. // Б.И. 1991 №30.

2. Акишенков С.И., Корнеев В.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов: 3-е изд., перераб. и доп. - СПб: ЛТА, 1992. - 88 с.

3. Алиев И.И. Электротехнический справочник. - М.: ИП РадиоСофт, 2000. -384 с.

4. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. 4.1. М.: Энергия, 1970.-592 с.

5. Атаназевич В.И. Сушка зерна. - М.: ДеЛипринт, 2007. - 480 с.

6. Атаназевич В.И. и др. Установки для сушки пищевых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1986.

7. Атаназевич В.И. Сушка пищевых продуктов. - М. ДеЛи, 2000.

8. Бар В.И. Электротехнологические установки и их источники питания. -Тольятти - 2002. - 105 с.

9. Баранов Л.А., Захаров В.А. Светотехника и электротехнология. - КолосС, 2006. - 344 с.

10. Болотов A.B., Шепель Г.А. Электротехнологические установки: Учеб. для вузов. - М.: Высшая школа, 1988. - 336 с.

11.. Бородин И.Ф. СВЧ энергия в сельскохозяйственных электротехнологиях // Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья: Материалы шестой Всесоюзной науч.-техн. конф.-М.: 1989.-С.95-98.

12. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. - М.: КолосС, 2003. - 344 с.

13. Булатов О.Г., Царенко А.И., Поляков В.Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии.-М.: Энергоатомиздат, 1989200 с.

14. В. Мальтри, Э. Пётке, Б. Шнайдер. Сушильные установки сельскохозяйственного назначения. Пер. с нем. / Под ред. В.Г. Евдокимова. - М.: Машиностроение, 1979. - 525 с.

15. Герасимович JI.C. Низкотемпературный поверхостно-распределённый электронагрев в сельском хозяйстве. - Минск: БелНИИТИ, 1980. - 48 с.

16. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.

17. Горбунов А.Н. и др. Теоретические основы электротехники. - М.:УМЦ «ТРИАДА», 2003. - 304 с.

18. Гуляев Г.А. Автоматизация процессов послеуборочной обработки и хранения зерна. - М.: Агропромиздат, 1990. - 240 с.

19. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 608 с.

20. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках. / Абрамович М.И. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 432 с.

21. Дьяконов В. MATHCAD 8/2000: специальный справочник - СПб: Питер 2001.-592 с.

22. Жарковский Б.И. Приборы автоматического контроля и регулирования -М.: Высш. шк., 1989 - 336 с.

23. Живописцев Е.К., Косицын O.A. Электротехнология и электрическое освещение. - М.: Агропромиздат, 1990. - 284 с.

24. Захаров A.A. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1986. - 288 с.

25. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники. - Новосибирск: НГТУ, 2000. - 197 с.

26. Кароян Г.С. Разработка и исследование тиристорно-конденсаторных преобразователей для электротехнологических установок. Автореферат

дисс. на соиск. ученой степени кандидата технических наук. - 2007. - 20 с.

27. Клауснитцер Г. Введение в электротехнику: Пер. с нем. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 480 с.

28. Козлов A.B. Автоматизация управления технологическим процессом сушки зерна - залог надёжности, энергосбережения и качества. / Энергообеспечение и энергосбережение в с.х. / Труды 7-ой Международной науч.-техн. конф., часть 2. М.: ВИЭСХ, 2010. С. 195 -199.

29. Крамарухин Ю.Е. Приборы для измерения температуры. - М.: Машиностроение, 1990. - 208 с.

30. Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. - М.: Лесная пром-сть, 1987. -328 с.

31. Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 200 с.

32. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 500 с.

33. Лебедев П.Д. Расчёт и проектирование сушильных установок. М-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 320 с.

34. Лихачев В.Л. Электротехника: Справочник. Том 2. -М.: СОЛОН-Пресс, 2003.-448 с.

35. Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. -М.: Додэка, 2000.-608 с.

36. Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. М.: Высш. шк., 1986.

37. Накопители энергии. /Д.А. Бут, Б.Л. Алиевский, С.Р. Мизюрин, П.В. Васюкевич; Под ред. Д.А. Бута. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 400 с.

38. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / Под ред. A.C. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 1989.-368 с.

39. Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие / Под ред. В.В.Смирнова. - Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 656 с.

40. Оборудование для сушки пищевых продуктов. / О.В.Чагин, Н.Р.Кокина, В.В.Пастин. - Иваново: ИХТУ, 2007. - 138 с.

41. Околович Г.А. Нагрев и нагревательные устройства. Барнаул: АлтГТУ, 2010.- 172 с.

42. Патент №2415505 РФ/ Шичков Л.П., Струков А.Н. Преобразователь с дозированной передачей энергии и питанием от сети переменного тока. Приоритет от 27.03.2011.

43. Расстригин В.Н. Основы электрификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве. - М.: Агропромиздат, 1988. - 256 с.

44. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.: Энергоатомиздат, 1992. 296 с.

45. Руденко С.В., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники. - М.: Высш. шк., 1980. - 424 с.

46. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. / Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 400 с.

47. Справочник по сушке древесины / Е.С.Богданов, В.А.Козлов, В.Б.Кунтыш, В.И.Мелехов / Под ред. Е.С.Богданова. - 4-е изд, перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 304 с.

48. Справочник инженера - электрика сельскохозяйственного производства. - М.: Информагротех, 1999. - 536 с.

49. Тиристоры (технический справочник). Пер. с англ. Под ред. В.А.Лабунцова и др. М.: Энергия, 1971. - 560 с.

50. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. -М.: Мир, 1982. - 512 с.

51. Шичков Л.П. Силовые полупроводниковые преобразователи напряжения в электрифицированных сельскохозяйственных установках: Автореферат

диссертации на соискание ученой степени д-ра техн.наук: 05.20.02. -М., 1993.- 37 с.

52. Шичков Л.П. Электрический привод. - М.: КолосС, 2006. - 279 с.

53. Шичков Л.П., Башкирев А.П.,Мохова О.П.,Струков А.Н.,Гулько О.Д.Источник тока для специальных электротехнологий.Вестник Курской ГСХА, вып.№2, 2012. С. 131-134.

54. Шичков Л.П., Гулько О.Д.. Выбор рациональной теплоизоляции электросушильных камер. / Вестник РГАЗУ. Научный журнал, №1(6). -М.: РГАЗУ, 2006.

55. Шичков Л.П., Гулько О.Д., Струков А.Н. Программная автоматизация установок электронагрева. / Вестник РГАЗУ. М.: РГАЗУ, 2010 ч.1, №0421000045\0036.

56. Шичков Л.П., Коломиец А.П. Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники. - М.: Колос, 1995. - 368 с.

57. Шичков Л.П., Мохова О.П., Гулько. Сушилка с полосовым электронагревателем. / ж.Сельский механизатор, №3, 2006.

58. Шичков Л.П., Мохова О.П., Гулько.Математическая модель и программа расчётасушильных камер с полосовьгмэлектронагревателем. / Энергообеспечение и энергосбережение в с.х. / Труды 8-ой Международной науч.-техн. конф., часть 3. М.: ВИЭСХ, 2012. С.393-398.

59. Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов / Под ред. Ю.К. Розанова. - М.: Информэлектро, 2001. - 420 е.: ил.

60. Электротехника и электроника. / Под ред. В.В. Кононенко. - Ростов на Дону: Феникс, 2004. - 752 с.

61. Электротехнология / В.А.Карасенко, Е.М.Заяц, А.Н.Баран, В.С.Корко. -М.: Колос, 1992.-304 с.

62. Энергетическая электроника. Справочное пособие: Пер. с нем. / Под ред. В.А. Лабунцова. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 464 с.

Интернет-ресурсы

63. http://dic.academic.ru/dic.nsf7bse/84974 - Диэлектрический нагрев.

64. http://medicunion.ru/katalog/l 17-produkciia-kasimovskogo-zavoda/1377-sushilnvi-shkaf-vympel.html - Бытовой сушильный шкаф "Вымпел".

65. http://tm.fromby.ru/indexyp 13.htm - Камеры с естественной циркуляцией воздуха.

66. http://www.gostedu.ru/28572.html - ГОСТ 28115-89 - Аппараты и установки сушильные. Классификация.

67. http://www.kami-kuban.ru/news/show?id=406# - Виды и классификация сушильных камер.

68. http://www.kipservis.ru/pribory owen/termoreguliator trm 1 .htm -Терморегулятор ОВЕН 2ТРМ1.

69. http://www.kkz.ru/catalog/68/ - Калориферный завод: Установка воздухонагревательная для сушилок.

70. http://www.owen.ru/catalog/87619182 - Микропроцессорное реле времени двухканальное ОВЕН УТ-24.

71. http://www.prosushka.ru/77-infrakrasnyi-sushilnyi-shkaf-universal-sd-4.htm 1Инфракрасный сушильный шкаф «Универсал-СД-4.

72. http://www.prosushka.ru/1588-infrakrasnaya-yelektrosushilka-vympel.htinl -Инфракрасная электросушилка Вымпел.

73. http://www.prosushka.ru/21 -domashnyaya-sushka-ovoshhei.html - Домашняя сушка овощей.

74. http://www.prosushka.ru/68-texnologiya-sushki-pishhevyx-produktov.html -Технология сушки пищевых продуктов.

75. http://www.roskip.ru/?id=298 — Универсальные таймеры.

sushki.html - Классификация способов сушки.

sposobov