ВЕНТИЛИРОВАНИЕ ЗЕРНА НАПОЛЬНЫМИ ТРУБАМИ И ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

 

Василий Дринча, д. т. н., проф., ООО «Агроинженерный инновационно-исследовательский центр»

 

Выбор устройств вентиляции зерновых насыпей обусловлен рядом факторов, доминирующими среди которых являются погодно-климатические условия, сложившаяся практика ведения зернового хозяйства, а также финансовые возможности хозяйств. Естественно, при достаточном количестве средств можно ориентироваться на технические решения, обеспечивающие прием зерна, его обработку и хранение при минимальных затратах труда и наименьших потерях.

Однако при нехватке средств и низкой рентабельности зернового производства особую значимость приобретают способы обработки, в частности вентилирования зерна, при которых капитальные вложения минимальны, а достигаемый эффект приемлемый.

Применение вентиляционных напольных труб (ВНТ) и более современной их разновидности - напольных вентиляционных установок - позволяет как в мелких, так и в крупных хозяйствах сохранить качество зерна путем его охлаждения и подсушки, а также поддерживать его в процессе хранения.

Размещение ВНТ в насыпи. Существенным фактором, влияющим на размещение ВНТ в хранилищах, является вид поверхности зерновой насыпи.

На практике различают в основном два вида поверхности: выровненную и конусообразную.

При выровненной поверхности зерновой насыпи ВНТ можно устанавливать как в продольном, так и в поперечном направлении. На практике чаще устанавливают каналы поперек насыпи, так как при этом они имеют меньшую длину, что позволяет в процессе загрузки при меньшем количестве зерна полностью покрывать их зерновым материалом. Это обеспечивает более эффективную работу вентиляторов на ранних стадиях загрузки (рис. 1).

 

 а

 

 

 б

 

Рис. 1. Установка вентиляционных напольных труб поперек насыпи: а - вид сбоку; б – вид спереди

            При очень широком хранилище может быть целесообразной установка ВНТ с обеих его сторон. В этом случае вентиляторы устанавливают по обе стороны здания и через адаптеры соединяют их с вентиляторными каналами. Такая схема позволяет не только вентилировать небольшие объемы зерна, но и применять каналы небольших поперечных сечений.

            Основные положения при выборе и расстановке ВНТ:

- длина труб не должна превышать 30 м при применении одного вентилятора;

- расстояние между трубами не должно превышать высоту зернового слоя;

- расстояние от стенок хранилища до труб не должно превышать половину высоты зернового слоя.

Одним из основных конструктивных критериев вентиляционных труб является их живое сечение. Для современных конструкций оно составляет 20-22%.

Другим важным конструктивным показателем является диаметр перфораций. Применение труб с отверстиями Ø 1,5 мм позволяет вентилировать как мелкосеменные культуры (рапс), так и зерно основных зерновых культур. В некоторых телескопических вентиляционных установках (ТВУ) перфорированная часть имеет отверстия с Ø 3 мм, что не позволяет их использовать для мелких семян.

            В хранилищах с конусообразной поверхностью зерновой насыпи вентиляционные каналы обычно размещают параллельно коньку крыши, т. е. вдоль насыпи. Если каналы разместить под углом 90° к коньку, то повышенный расход воздуха будет происходить вблизи стен хранилища, в то же время в зоне под коньком вентилирование будет недостаточным. На выбор количества каналов и расстояния между ними, как и при выровненной поверхности зерна, основное влияние оказывают высота слоя и ширина хранилища.

            При размещении ВНТ вдоль длинной оси хранилища изменение ширины хранилища несущественным образом влияет на отношение длинной и короткой траектории прохождения воздуха при постоянной высоте насыпи. Наоборот, это отношение увеличивается при уменьшении высоты стоек.

Применение ВНТ при восходящем потоке воздуха может быть проблематичным, так как полноценное вентилирование может происходить только при полностью загруженном хранилище. Единственным способом преодоления этой проблемы является применение вентиляционных телескопических установок или многоканальных вентиляционных систем.

            Характеристики и применение телескопических вентиляционных установок. Принципиальное отличие ТВУ от всех существующих стационарных, напольно-переносных и переносных трубных систем состоит в том, что при вентилировании зерна с их помощью достигается почти полная механизация труда. Кроме того, при оборудовании складов телескопическими установками не нужно переделывать полы хранилищ.

В отличие от напольно-переносных установок телескопические вентиляционные системы не препятствуют передвижным машинам в складах и на площадках при погрузочно-разгрузочных работах с зерном.

Современные ТВУ позволяют осуществлять вентилирование насыпей высотой до 5 м.

После охлаждения зерна установки можно извлекать из-под неподвижного зернового массива и использовать в другом месте для вентилирования вновь поступающего зерна.

Современные промышленные телескопические установки представляют собой многозвенные телескопические трубы с перфорированной поверхностью. Количество звеньев в зависимости от производителя может меняться от 2 до 15, а рабочая длина - от 2 до 30 м (табл. 1).

 

Таблица 1. Основные характеристики модельного ряда ТВУ

Кол-во звеньев, шт.

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Макс. длина, м

3,92

5,84

7,76

9,68

11,60

13,52

15,44

17,36

19,28

Мин. длина, м

2,04

2,08

2,12

2,16

2,20

2,24

2,28

2,32

2,36

Вес, кг

42

60

75

90

103

117

129

140

150

При добавлении каждого последующего звена рабочая длина ТВУ увеличивается приблизительно на 2 м, а вес - на 12 кг. Т. е. при 15 звеньях максимальная рабочая длина трубы составит немного меньше 30 м, а вес - 214 кг.

Звенья трубы — полые цилиндры разного диаметра и примерно одинаковой длины. По концам звеньев с внешней стороны закреплены кольца. Во избежание попадания зерна в телескопические трубы через зазоры между звеньями эти зазоры закрыты войлочными уплотнителями.

Все звенья трубы, кроме первого, на одном конце снаружи имеют выступы-полозья, размещенные равномерно по окружности. С их помощью каждое последующее звено скользит по внутренней поверхности предыдущего при растягивании трубы и последующем совмещении ее звеньев.

В собранном виде все звенья трубы совмещены друг с другом. ТВУ в собранном виде занимают намного меньше места, чем полукруглые перфорированные сегменты (рис. 2).

 а

 

 б

Рис. 2. ТВУ в собранном виде: а – перед раздвижением; б – после извлечения

Габариты современных ТВУ в собранном виде следующие: длина около 2,5 м, внешний диаметр 300-500 мм.

Через все звенья ТВУ проходит гибкий стальной трос. Один конец его закрепляется за конец последнего звена, а другой — выходит за пре­делы первого и оканчивается петлей для набрасывания на крюк при вытягивании трубы из-под насыпи.

Для обеспечения оптимального охлаждения ТВУ должны обеспечивать расход 5-15 м3 воздуха на 1 м3 зерна.

Используются ТВУ следующим образом. К определенному месту площадки или хранилища, где предполагается вентилировать зерно, доставляют (перемещают) одну или несколько установок. Один рабочий при помощи крючков или веревочных петель захватывает конец последнего звена и растягивает установку на всю длину. Предварительно, перед растягиванием телескопической трубы, трос соединяют с крайним звеном и растягивают его (рис. 3).

 а

 б

Рис. 3. Установка (а) и изъятие (б) телескопических труб

 

После растягивания телескопической трубы на всю длину поправляют (если необходимо) положение ее отдельных звеньев, устанавливая их в одну линию. Это необходимо для исключения заклинивания звеньев при последующем изъятии их из-под массива. После этого ТВУ считается подготовленной к загрузке зерном.

Благодаря модульной системе ТВУ возможно ее удлинение или изъятие на требуемое расстояние, что позволяет вентилировать зерно и в условиях неполной загруженности.

Загрузка телескопической установки зерном может осуществляться различными способами. Если, например, труба размещена на площадке, на которую могут заезжать автомобили, то она может быть засыпана на некоторую высоту непосредственно автомобилями- самосвалами, которые высыпа­ют зерно прямо на трубу.

Обычные автомобили могут также вплотную подъезжать к трубе и сбрасывать на нее зерно через открытые борта.

В складе трубы можно засыпать посредством сбрасывающей тележки верхней транспортной галереи или любых других загрузочных средств.

При засыпке зерном телескопической установки необходимо стремиться к тому, чтобы насыпь имела возможно большую высоту, конек (вершина) насыпи располагался вдоль трубы, а сама труба была как бы осью насыпи.

Зерно желательно загружать по всей длине трубы с тем, чтобы можно было сразу же после засыпки всей поверхности установки начать вентилирование, не дожидаясь окончательного формирования насыпи.

            Расстояние между трубами обычно рекомендуется производителем, оно учитывает их специфику и, естественно, должно применяться на практике. Например, фирма Schmelzer рекомендует следующую зависимость (табл. 2).

 

Таблица 2. Расстояние между осями телескопических

труб Schmelzer при их расстановке

Высота насыпи, м

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Расстояние между трубами, м

2,00

2,25

2,50

2,75

3,00

3,25

3,50

 

            Следует заметить, что ТВУ может быть как полностью, так частично изъятой из зерновой насыпи, что позволяет осуществлять частичное вентилирование насыпи в процессе выгрузки (рис. 4).

 

Рис. 4. Частичное изъятие ТУ и дальнейшее вентилирование возможно

 

            В случае стесненных условий ТВУ могут быть изъяты из насыпи при помощи лебедок или трактора с дополнительными роликами (рис. 5).

 

 

а

 

 

 

б

Рис. 5. Изъятие ТВУ с помощью ручных лебедок (а), трактора и роликов (б)

 

При собранной трубе вытяжной трос в свернутом виде помещается в начале первого звена.

Одним из главных технологических показателей ТВУ, а также других вентиляционных устройств является скорость продувки насыпи и ее распределение в продольном и поперечном направлениях.

Известны данные сравнительных испытаний (европейского сообщества с/х техники ENTAM, DLG-test focus, 2007, протокол № 5666F) ТВУ и полукруглых каналов. В результате их проведения было установлено, что современные ТВУ отвечают требованиям равномерности распределения воздушного потока в такой же степени, как и полукруглые каналы (рис. 6).

Рис. 6. Распределение скорости воздушного потока над зерном

при вентилировании ТВУ (а) и полукруглыми каналами (б)

Разница между средними значениями скоростей при использовании ТВУ и полукруглых каналов небольшая - в последних она выше на 0,2-.0,4 см/с (рис. 7).

                    1                          2                    3                     4                     5

Рис. 7. Средняя скорость воздуха вдоль хранилища на расстоянии: 1 – 2 м от центрального канала слева; 2 - 1 м от центрального канала слева; 3 – в центральном канале; 4 - 1 м от центрального канала справа; 5 - 2 м от центрального канала справа

Основная причина состоит в том, что живое сечение в ТВУ составляет 0,25 м2 на 1 м (длина) зерна, а в полукруглых каналах - 0,29 м2 на 1 п. м. При этом сопротивление воздушному потоку в ТВУ также больше, чем в полукруглых каналах.

Таким образом, применение телескопических вентиляционных установок в сравнении с другими напольно-переносными вентиляционными устройствами имеет следующие преимущества:

- их можно изымать из-под провентилированной насыпи до перегрузки последней и использовать вновь для обработки других формируемых зерновых партий;

- после изъятия установки она не препятствует передвижным машинам и механизмам при погрузочно-разгрузочных работах с зерном;

- они могут быть использованы не только на площадках, но и в складах;

- установки мобильны, просты в устройстве и эксплуатации.