Prasa

Powrót

Warianty konstrukcji kanałów powietrznych w suszarce stropowo - szybowej w praktyce
__________________________________________________________________________

1. Podstawy
Suszenie kukurydzy i zbóż przeprowadzane jest za pomocą ciepłego powietrza. Ten klasyczny sposób jest prosty i przebił się już w gospodarstwach rolnych, ponieważ zapewnia on wydajne, wysokojakościowe i łagodne dla produktu suszenie. Koszty inwestycji wzg. utrzymania w porównaniu z innymi procesami jak suszenie zamrażaniem, próżniowe lub promieniami są mniejsze.
Powszechnie sprawdziła się konstrukcja tak zwanych suszarek stropowych. Szczegółowo polega to na tym, że doprowadzenie i odprowadzenie powietrza następuje przy użyciu horyzontalnych skierowanych do dołu szybów powietrznych w kształcie stropów. W pomieszczeniach środkowych sypie się produkt do suszenia przy użyciu siły ciężkości. Pionowe szyby produktu są przeciągnięte przez kanały cieplne i odprowadzające. Stropowa konstrukcja tych kanałów zapewnia równomierne dodawanie produktu.

 
                
           Zdjęcie 1                                Zdjęcie 2


Zdjęcie 1: Przekrój instalacji suszącej. Produkt do suszenia zostaje wsypany od góry (strzałka górna) do instalacji i za sprawą siły ciężkości przeprowadzony przez instalację (strzałka dolna).
Od prawej strony zostaje wprowadzone ciepłe powietrze (czerwony) do kolumny suszarki (żółty). Na lewo zostaje powietrze wzbogacone o wodę, usunięte z instalacji (zielony). W dolnym obszarze można rozpoznać strefę chłodzenia (niebieski).
Zdjęcie 2: Zasada działania suszarki stropowo - szybowej. Czerwone kanały symbolizują ciepłe powietrze, zielone wydalane powietrze. Pomiędzy znajduje się suszony produkt (żółty).

Kanały stropowe są otwarte do dołu na całej długości. Ciepłe powietrze płynie na czoło stropów z ciepłym powietrzem (czerwony) w kolumnach i przepływa następnie przez produkt (żółty). Przy tym ociepla się produkt i oddaje swoją wilgotność do przepływającego obok powietrza i dzięki temu się osusza. W zamian ochładza się powietrze i nabiera wilgoci w zależności od produktu do granicy nasycenia. Wilgotne powietrze uchodzi za pomocą sąsiadujących stropów odprowadzających (zielony). Dla zapewnienia wypływu wzg. wpływu powietrza, kanały powietrzne są na każdej stronie otwarte do odpowiedniego głównego kanału.
Po przeciwległej stronie są kanały zamknięte tak, że powietrze jest zmuszone podążać wyznaczoną drogą. Poprzez wentylatory zostaje to powietrze wyssane z suszarki. Zasada ta została opisana na zdjęciu 1 i 2.
Do tego dochodzą różne rodzaje technologii grzewczej, prowadzenia powietrza i powtrórnego wykorzystania ciepła itp. zastosowane przez producenta. Ważną cechą konstrukcji jest też forma klap powietrznych, stropów, które są produkowane przez producenta.

__________________________________________________________________________

2. Podstawowe formy stropów – stożkowa i prosta konstrukcja
W praktyce zadaptowały się dwie formy konstrukcji – stożkowa jak i prosta forma stropów.
 

Zdjęcie 3: po lewej stronie przedstawiono konstrukcję ze stożkowym dachem, po prawej z prostym. Czerwona strzałka symbolizuje wlot ciepłego powietrza, zielona jego wylot.
W stożkowej konstrukcji posiadają kanały powietrzne w kolumnie suszarki zmienny przekrój rozpatrując ponad głębokość suszarki. Po stronie z ciepłym powietrzem, gdzie powietrze zostaje wpompowane, zwęża się kanał wraz z rosnącą głębokością (patrz zdjęcie 3). W kanałach wylotowych, a więc po przeleceniu powietrza przez kruszec produktu jest dokładnie na odwrót; tutaj rozszerza się przekrój z rosnącą głębokością, aż osiągnie maksymalny przekrój po stronie wylotu.
W ten sposób strona, która skierowana jest w kierunku jednego z dwóch głównych szybów powietrza (wlot powietrza ciepłego i wylot powietrza, patrz zdjęcie 1) posiada maksymalną średnicę przepływu.
Instalacja susząca z prostą konstrukcją stropów wykazuje w kanałach powietrza przez całą głębokość instalacji równy przekrój poprzeczny. Zasada naprzemiennego otwierania stropów powietrza ciepłego i wylotu jest jak powyżej opisano (zdjęcie 3).

__________________________________________________________________________

3. Porównanie obu systemów

a) Koszta produkcji i inwestycji

Zarówno stożkowa forma stropów, jak i prosta jest z reguły taka sama dla wszystkich kanałów. Nie ma różnicy pomiędzy kanałem z ciepłym powietrzem ,a kanałem odprowadzającym. Wielkim atutem stożkowych kanałów jest łatwiejsza możliwość gromadzenia stropów podczas produkcji jak i transportu. Stropy pozwalają się łatwo wsunąć jeden w drugi i redukują tym całkowitą pojemność stosu i tym samym koszty transportu i składowania. To jest jedynie w ograniczonym stopniu możliwe w przypadku stropów prostych, można je jedynie odwrócić do siebie i wsunąć jeden w drugi.
Tak samo w montażu stropy stożkowe okazują się być tańszą konstrukcją. Stropy te mogą prosto przez ściany kolumny suszarki zostać wsunięte do środka. Wielu producentów nakłada na szyby za pomocą znajdujących się na nich nakładkach na sanie będące na ścianach kolumny suszarki, poprzez proste zagięcie zrobione młotkiem lub wciśnięcie klinu lub czegoś podobnego. Na otwartej stronie o największym przekroju zostają nakładki tak samo zagięte lub zaklinowane. Często zostaje ta strona dodatkowo umocowana w łatwy sposób (śruby lub podobne).
Konstrukcje z prostymi stropami wymagają trochę większego wysiłku, ponieważ nie można ich po prostu przymocować przez otwory kanałów do ścian. Kompletnie przygotowane kanały zostają pojedynczo od środka przy montażu elementu kolumny przymocowane za pomocą wielu elementów wzmocnienia (nity przeciw rozchodzeniu się lub podobne).
Sposób montażu stropów prostych oraz duża ilość wykorzystywanych elementów wzmacniających powiększa naturalnie nakłady podczas produkcji i tym samym koszta. Pod tym względem stożkowa konstrukcja jest wyraźnie tańsza.

__________________________________________________________________________

b) Stabilność

Właśnie rodzaj umocowania, który wariant stożkowy czyni bardziej opłacalny stanowi jej największą mechaniczną wadę: brak stabilności.
Poprzez zagięcie młotkiem nakładki nie powstaje mocne połączenie pomiędzy kanałem a płytą frontową i przez to elementy kolumny nie są tak stabilne jak w wariancie prostym. W tym wypadku osiąga się stabilność każdego elementu kolumny łącząc go z płytą frontową. Stabilność ta odbija się na całej konstrukcji. W wariancie stożkowym możliwe by było polepszenie stabilności poprzez stałe przymocowanie szybów ze ścianami. Z powodu braku precyzji przy samym montażu, można przeprowadzić konieczne dla umocowania nawiercenia, jednak nie będą one dokładne. Poza tym traci się decydującą zaletę jaką są koszta.

__________________________________________________________________________

c) Równomierność wyników suszenia

Najpierw wytłumaczenie pojęcia “wysokość kruszca”. Jako wysokość kruszca rozumiane jest droga prądu powietrza od kanału z ciepłym powietrzem przez produkt do kanału wylotowego na każdej pozycji w kolumnie suszącej. Można to zaobserwowac na zdjęciu 2 jako droga powietrza przez produkt ukazana strzałką.

Zdjęcie 4: przy stożkowych stropach przekrój przez głębokość elementu jest zmienny, przy stropach prostych zawsze stały. W środku kolumny wariantu stożkowego przekątne jego kanałów z ciepłym powietrzem i wylotowe są równe. Na płycie frontowej, gdzie wystepuje najmniejszy możliwy przekrój, różnica ta będzie zawsze największa. (zdjęcie 4). Przekrój jest w ten sposób zmienny w stosunku do głębokości.
Przez stożkowo uformowane stropy powstaje w kolumnie suszącej odnosząc się do głębokości stropów nierównomierna wysokość produktu. W prostych stropach przekrój jest zawsze ten sam i przez to wysokość. Oznacza to, że w konstrukcjach stożkowych w środku (rozpatrując od strony głębokości) wysokości kruszca jest mniejsza niż na płycie frontowej.Jeżeli wysokość jest mniejsza oznacza to także, że na każdy metr elementu przypada mniej materiału.
Jeżeli założyć, że roznoszenie produktu jest równe, odnosząc się do jego ilości (założenie to jest trafne patrząc od strony głębokości), to sypie się produkt w środku suszarki szybciej, niż na jej obrzeżach. Przez to cały czas obróbki w instalacji się skraca. Mniejszy czas obróbki odbija się automatycznie na wyższej wilgotności końcowej produktu, ponieważ mniej wody zostanie odprowadzonej z produktu, niż zamierzano. Praktyczne pomiary wskazały tu różnice w końcowej wilgotności wynoszące +/- 3% (suszenie kukurydzy z 35% na 15%).
Problem ten nie pojawia się w kolumnach o prostych stropach, ponieważ w tym wypadku wysokość jest równa. Należy tylko się upewnić, że zastosowany system separatora rozprowadza równomiernie produkt z instalacji, co nie zawsze jest takie pewne.
Dodatkowym problemem w wielu instalacjach suszących jest jednostronny mechanizm roznoszenia. Separator wielu instalacji nie pracuje na różne strony, ale tylko na jedną (mechanizm klapowy). Oznacza to, że materiał wysypuje się szybciej ze stony, na której znajduje się owarta klapa. W ten sposób znajdują się w suszarce obszary, w których materiał został za mało i za bardzo wysuszony. Konstrukcje te nie są koniecznie określone przez stropy, ale najczęściej spotyka się je ze stropami stożkowymi.

__________________________________________________________________________

d) Zużycie energii

W tym przypadku należy rozpatrywać dwa zapotrzebowania na energię. Są to energia elektryczna i grzewcza.
Instalacje ze stożkowymi stropami wykazują z reguły niższe zapotrzebowanie na energię elektryczną, niż porównywalne suszarki z prostymi stropami. Głównym konsumentem energii w instalacji są wentylatory. W ten sposób można powiedzieć, że zużycie energii podyktowane jest ruchami powietrza.
Zastanówmy się nad różną geometrią stropów o stożkowej formie (patrz punkt c). Dzięki różnej wysokości kruszca występują różne opory powietrza w kolumnie. Można rozróżnić miejsca z mniejszym i większym oporem. Ponieważ większość powietrza porusza się przez obszary o niższym oporze, posiada ta kolumna susząca w sumie o wiele niższy opór, niż instalacja z równymi stropami. Ale mniejszy opór wymaga mniejszej mocy wentylacji i mniejszej energi elektrycznej.

Jeżeli rozpatrzymy energię grzewczą zauważymy, że praktycznie nie ma różnic pomiędzy tymi dwoma systemami. Zużycie jest podyktowane przede wszytkim przez drugożędne urządzenia (urządzenia grzewcze itp.). Wariant stożkowy wykazuje większe zużycie energii jeżeli musimy doprowadzić końcową wilgoć (patrz c) do wartości średniej za pomocą dodatkowego suszenia. Robimy to aby uczynić produkt zdolnym do składowania. W sumie może na końcu rachunku wyjść że instalacja o prostej konstrukcji stropów okaże się tańsza, ponieważ koszty energi przedstawiają zawsze największą pozycje w rachunku.

__________________________________________________________________________

e) Materiał

W gruncie żeczy mamy do czynienia z dwoma materiałami, które uzywane są dzisiaj do konstrukcji suszarek: ocynkowana blacha i aluminium. Najwiekszą wadą ocynkowanej balchy jest to, że w instalacjach suszących kukurydze ściera się cynk po krutkim czasie. W tych miejscach pojawia się następnie korozja. Suszarki z aluminium nie mają żadnego problemu z korozją.
Niektóre z tych ocynkowanych instalacji są produkowane w kombinacji ocynkowanej blachy zesalą chromowaną, przy czym stal chromowana znajduje się w najbardziej narażonych obszarach. Na pierwszy rzut oka jest to lepsze rozwiązanie. Jednak tylko na pierwszy rzut oka, ponieważ dzięki zastosowaniu drugiego materiału w połączeniu z kwasami produktu, szczególnie przy wilgotnej kukurydzy powstają w instalacji główne komórki (“Leclanché-Element”). Tak jak przy każdej baterii powstaje tu z jednego metalu anoda, znaczy się koroduje on. W ten sposób efekt korozji objawia się na częściach niewykonanych ze stali chromowej jeszcze silniej niż w przypadku instalacji jednolitej ocynkowanej.
W praktyce udowodniono, że podczas suszenia kukurydzy od wartości 35% jak np.suszy się w Niemczech, instalacje ocynkowane lub ocynkowane z elementami stali chromowej po pięciu latach zostają w niektórych obszarach przeżarte rdzą.
Co ma to wspólnego z porównaniem stożkowych i prostych form stropów?
W praktyce praktycznie nie ma instalacji suszących wykonanych ze stropów stożkowych, które były by wykonane z aluminium. Zależy to od rodzaju montażu, który wymaga zastosowanie stali. Jeżeli metoda montażu zakładająca naginanie zaostała by zastosowana w połączeniu z aluminium czła instalacja stała by się dodatkowo jeszcze mniej stabilna.
__________________________________________________________________________

4. Podsumowanie

W praktyce stosuje się oba warianty instalacji suszącej. Każdy z tych wariantów ma swoje zalety w stosunku do drugiego. Zalety te można podzielic na handlowe i te związane z samym procesem.
W tym miejscu nleży nadmienić, że forma stożkowa posia zalety handlowe. Można ją taniej wyprodukować niż wariant z prostymi strzechami. Koszta zakupu są przeważnie mniejsze.
Zalety związane z procesem suszenie znajdują się wyrźnie po stronie instalacji z prostą formą. Wynik suszenia jest bardziej jednolity, instalacje suszące są bardziej stabilnie zbudowane w tym wypadku jest też możliwość wyboru pomiędzy materiałami i możliwość wybrania aluminium.