Физико-механические свойства зерна, о которых нужно знать

Физико-механические свойства зерна, о которых нужно знать

Объемная масса.
Сушильное оборудование, как правило, используют вместе с другими установками и машинами для послеуборочной обработки зернового урожая, а также ре­зервными и компенсирующими зерновыми емкостями. В зерносушильных комплексах, как правило, используют емкости для влажного (буферного сырого хранения) с конусным дном. Линейки недорогих силосов для хранения зерна будут опубликованы позднее. Зерносушилки — в приоритете…

Для расчета производительности сушильного оборудова­ния, вместимости приемных, резервных и компенсирующих емкостей необходимо знать объемную массу подлежащего обработке зернового материала, т.е. отношение массы мате­риала к занимаемому ею объему. В литературе можно встре­тить различные названия этого показателя: плотность зерно­вой массы, натура, насыпная масса и др. Объемную массу (В) обычно выражают в килограммах или тоннах материала в 1 м3 емкости. На величину объемной массы влияют форма, размеры и плотность отдельных зерен, а также состояние их поверхности. Если поверхность оболочки зерна шерохова­тая, то зерновая масса может иметь менее плотную укладку, чем при гладкой поверхности, а следовательно, и более низ­кую величину объемной массы. С изменением влажности зерна изменяется плотность укладки и зерновок, что оказы­вает влияние на объемную массу. Характер этого влияния у отдельных культур и даже сортов различен. Как правило, при снижении влажности зерна объемная масса повышается (у зерна пшеницы при снижении влажности с 30 до 15% объем­ная масса повышается на 12-15%). В таблице приведены данные по объемной массе предварительно очищенного зерна различных культур в диапазоне влажности материала 15-30%. Пределы колебания этого показателя обусловлены сортовыми особенностями и изменением влажности мате­риала в указанном диапазоне. При расчете размеров емко­стей для временного хранения зерна необходимо ориентиро­ваться на данные по преобладающим культурам (наимень­шую объемную массу имеют овес и подсолнечник, наиболь­шую — просо, клевер, горох).

 Объемная масса В и угол естественного откоса а зерна различных культур

Культура В, кг/м3 а , град
Влажность зерна, %
15-30 15-16 25-30
Пшеница 650-800 28-30 35-38
Ячмень 550-700 30-32 38-42
Рожь 650-800 25-30 35-38
Овес 400-550 32-35 40-45
Пpoco 750-850 20-22 25-29
Рис 450-750 30-32 38-42
Подсолнечник 300-450 32-35 42-45
Горох 700-850 28-30 30-35
Кукуруза 650-800 30-32 35-40
Клевер 750-850 25-30 30-35

 

Величина объемной массы зависит от способа засыпания зерна в емкость, обусловливающего различную плотность его укладки (различие может достигать 10-12%). Поэтому конструкция лабораторного прибора «пурки» для определе­ния объемной массы зерна — сосуда вместимостью 1 л — обеспечивает эталонный способ равномерного засыпания материала в емкость.

Засоренность зернового вороха также оказывает сущест­венное влияние на его объемную массу. При этом на величи­ну объемной массы влияет не только количество примесей, но и их качественный состав. Крупные примеси могут способ­ствовать разрыхлению зерновой массы, а мелкие — уплот­нять ее (за счет заполнения межзернового пространства). Существенное значение имеют также влажность и плотность частиц примесей.

Сыпучесть.
Важнейшим свойством зерновой массы явля­ется ее сыпучесть, которая характеризуется углом естест­венного откоса а и углом трения о различные поверхности. С понижением влажности зерновой массы уменьшается угол ее естественного откоса, т.е. угол между основанием и обра­зующей конуса при свободном падении зерновой массы на горизонтальную плоскость. Зависимость величины угла есте­ственного откоса от влажности зерновой массы различных культур иллюстрируется данными таблицы …

С повышением засоренности материала и плотности его укладки возрастает угол естественного откоса. Например, сильно засоренный зерновой ворох высокой влажности, уп­лотненный от встряхивания в кузове автомашины, может иметь угол естественного откоса 70-80 град.

Многие операции послеуборочной обработки зернового вороха предусматривают перемещение материала по раз­личным поверхностям: по трубам и лоткам, транспортерной ленте и т.п. В связи с этим важно знать величины углов тре­ния зерновой массы по различным поверхностям и их зави­симость от влажности материала. Диапазоны изменения уг­лов трения зерна в интервале влажности 15-35% составляют по металлическим поверхностям 22-35 град, по транспортер­ной ленте — 25-40.

При монтаже транспортирующих устройств следует ис­пользовать данные по углам наклона самотечных труб и их сечениям.

Углы наклона и диаметр самотечных труб для зерна и отходов

Назначение труб Самотечная труба
угол наклона, град диаметр, мм
Для перемещения зерна влажностью, %:    
до 20 35 150-200
более 20 45 150-200
Для отходов от предвари­тельной очистки 60 200-250

 

* С учетом засоренности зернового вороха после предварительной очи­стки.

 

Сопротивление зернового слоя воздушному потоку.
При подборе вентиляторов для сушки и вентилирования зер­на необходимо знать величину аэродинамического сопротивления зернового слоя S. Эта величина зависит от толщины зернового слоя б, скорости движения воздуха через зерновую массу V и аэродинамических свойств зерновой массы. Coпротивление зернового слоя можно определить по формуле

S = А • б • Vn,

где А и n коэффициенты, зависящие от вида зерна.

Культура Коэффициенты формулы (1.4) Расчетные величины сопротивления зерно­вого слоя толщиной 1 м при скорости движе­ния воздуха V, м/с
Пшеница А n 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
1410 1,43 0,51

52,0

1,38

140,7

2,48

252,8

3,74

381,2

5,13

522,9

Рожь 1760 1,41 0,67

68,3

1,78

181,4

3,16

322,1

4,75

484,2

6,5

662,6

Овес 1640 1,42 0,61

62,2

1,63

166,2

2,91

296,6

4,39

447,5

6,02

613,7

Ячмень 1440 1,43 0,52

53,0

1,41

143,7

2,53

257,9

3,82

389,4

5,25

533,2

Кукуруза 670 1,55 0,19

19,4

0,54

55,0

1,02

104,0

1,59

162,1

2,24

228,3

Просо 2340 1,38 0,95

96,8

2,49

253,8

4,37

445,5

 

На величину S влияют плотность укладки зерновой массы при ее засыпке, степень уплотнения зернового слоя в процессе сушки, засоренность материала, а также его влаж­ность, параметры воздуха и др. Особенно большое влияние имеют способ засыпки материала и его засоренность. При неблагоприятном воздействии этих факторов аэродинамиче­ское сопротивление зернового слоя может возрасти на 30- 50%. Для уменьшения этого воздействия целесообразно: при выборе средств загрузки вентилируемых емкостей и сушильных камер отдавать предпочтение тем, которые обес­печивают равномерную рыхлую укладку материала;

перед вентилированием и сушкой зерновой массы прово­дить предварительную очистку исходного материала с обя­зательным выделением мелких примесей;

применять «гасители» скорости зерна при его загрузке.

… продолжение следует …