Зерносушилка своими руками

Эта статья обязательно к прочтению всеми, кто планирует сделать зерносушилку своими руками или, проще говоря, самодельную зерносушилку. О чём мы поговорим в статье:

• Выбор типа сушилки

  Какой тип зерносушилки выбрать для изготовления своими руками?

• Чертежи

  Где взять чертежи самодельной зерносушилки?

• Теоретическая часть

  Теоретический расчет ёмкости бункера, вентиляторов и тепловой мощности зерносушилки.

• Видео

  В конце мы также разберем несколько показательных видео самодельных зерносушилок, посмотрим на их достоинства и недостатки.

Мы провели довольно большое исследование в Интернете как на украиноязычных, русскоязычных сайтах, так и в англоязычном сегменте. Однако, не нашли ничего, что могло бы помочь фермеру действительно сделать зерносушилку самому. Ведь везде умалчивается самое главное - как правильно рассчитать баланс воздуха, ёмкости шахты и вентиляторов!?

В общем, мы решили попробовать исправить эту ситуацию и предлагаем вам нашу статью. 

Тем, кто хочет сделать зерносушилку своими руками, статья эта ОБЯЗАТЕЛЬНА К ПРОЧТЕНИЮ. Тем не менее, имейте ввиду, что статья является необходимой, но не достаточной. Предлагаем внимательно изучать и другие материалы нашего сайта, ссылки на которые мы постараемся дать ниже по тексту.

Итак...

Прежде всего, нужно определиться с типом зерносушилки. Чем больше мы будем понимать про разные типы зерносушилок, тем легче нам будет понять как её изготовить и какие подручные/доступные материалы есть для её изготовления. Как указано в статье "Типы зерносушилок", мы делим их по следующим критериям.

Вектор движения зерна

Пожалуй, этот вопрос проще обсудить с самого начала. Направление движения зерна в зерносушилке есть двух типов - горизонтальное (как в конвейерных сушилках) и вертикальное (как во всех остальных). 

С нашей точки зрения, гораздо целесообразнее сделать в "домашних" условиях зерносушилку вертикального типа, чем горизонтального. 

Мы так считаем потому, что в зерносушилках вертикального типа зерно перемещается под действием силы тяжести. В горизонтальных сушилках зерна необходим дополнительный механизм (ворошитель, конвейер и т.п.), который будет принудительно перемещать зерно в горизонтальном направлении.

На изображении: слева - горизонтальная сушилка, справа - вертикальная. Сместите синий ползунок!

Мобильность

Как показывает практика, даже полностью автономные мобильные зерносушилки перемещаются с места на место крайне редко. Делать самодельную сушилку мобильной будет сложно и дорого. Мы в этом не видим смысла. Если такая задача и стоит, мы бы рекомендовали приобрести б/у шасси от старой мобильной зерносушилки.

Однако, мы рекомендуем обратить внимание на устройство бункерных мобильных зерносушилок.

На изображении: мобильная бункерная зерносушилка в разрезе. Зерно засыпается между двух перфорированных цилиндрических стенок, через которые горячий воздух проходит из середины внутреннего цилиндра, через зерно и наружу.

Режим сушки

Есть два режима сушки:1. Поточный.2. Порционный.

Если вы не знаете чем они отличаются, обязательно почитайте про них в наших специальных статьях на сайте.

На изображении: тепловая схема порционной зерносушилки шахтного типа.

Если вы делаете зерносушилку действительно своими руками и это первая ваша самодельная зерносушилка, мы рекомендуем остановиться на порционном режиме сушки. 

После того, как вы сможете отсушить хотя бы один сезон, у вас появится достаточно опыта для того, чтобы сделать автоматику для поточного режима сушки. Ведь в поточном режиме конечная влажность зерна контролируется скоростью разгрузки зерна из шахты, которая регулируется в зависимости от показаний датчиков температуры отработанного воздуха в вытяжном коробе и/или в зерновой колонне.

Также, для обеспечения круглосуточной беспрерывной работы зерносушилки в поточном режиме, вам понадобится обеспечить непрерывный поток зерна, круглосуточных операторов и дополнительные буферные емкости на случай непогоды, поломки комбайна и т.п.

Порционный режим гораздо более прост с организационной точки зрения. Кроме того, мы никогда не ошибёмся с влажностью. Зерно выгружается только после того, как достигнута нужная нам влажность.

Движение горячего воздуха

Здесь есть четыре типа зерносушилок: 1. Поперечного потока. 2. Противотока.3. Одностороннего потока.4. Смешанного потока. 

Подробнее о каждом из них вы сможете почитать по ссылкам, размещенным по тексту ниже.

На изображении: Четыре типа сушилок зерна по направлению движения воздуха.

Для общего развития и размышлений, рекомендуем ознакомиться подробнее с зерносушилками одностороннего потока, однако, применять их на практике не рекомендуем. Ведь обеспечить обратный поток воздуха (сверху вниз) не так то и просто.

Зерносушилки противотока достаточно просты в изготовлении (зерно в силосе движется сверху вниз, а горячий воздух снизу вверх). Но в таких сушилках сложно контролировать влажность зерна в потоке. (Ведь влажность зерна на выходе влияет на влажность зерна на входе.).

Кроме того, в потоке мы не можем поднять температуру до желаемых 120°C, так как уже сухое зерно снизу силоса будет перегреваться и ухудшать своё качество. 

Поэтому зерносушилки противотока нужно делать своими руками только порционного типа.

Известно, что самый эффективный тип зерносушилок с точки зрения минимального расхода топлива - это зерносушилки смешанного потока. Однако, они самые сложные с точки зрения изготовления. Ведь эту сушилку отличает от других максимально равномерная подача воздуха через слои зерна. Для этого шахта зерносушилки по всей высоте оснащена воздуховодами, расположенными в шахматном порядке. 

Изготовление таких воздуховодов уже само по себе - дело муторное. Нам кажется, что делать их своими руками нецелесообразно. В конечном итоге, цена сушилки может оказаться дороже готовых заводских образцов. (Не забудьте в статье про воздуховоды также прочитать про материалы, из которых их изготавливают!)

Сушилки устроены в виде модуля или башни (как американские зерносушилки) или в виде бочки (как итальянские мобильные бункерные зерносушилки). 

Зерно в таких сушилках располагается между внешней и внутренней перфорированной стенкой. Для зерна кукурузы и других крупных культур, диаметр внешней перфорации составляет 2.5 мм. Если же вы планируете сушить мелкосемянные культуры (рапс, горчица и т.п.), нужно подумать о более мелкой сетке, диаметром около 1.5 мм. 

Более мелкая сетка будет не так эффективна на кукурузе и её нужно чаще чистить. Но с более крупной сеткой мелкосемянные культуры будут просто вылетать из сушилки.

По рекуперации тепла

Система рекуперации тепла - это очень полезная функция. Считается, что зерносушилки с системами рекуперации тепла могут экономить от 20 до 40% при сушке кукурузы. Просто представьте себе сколько топлива можно сэкономить за сезон!? Хватит на новую зерносушилку.

Однако, нужно учесть три момента:

1. Поточный процесс. Системы рекуперации тепла предназначены только для работы с поточными зерносушилками.В порционных сушилках процесс сушки и охлаждения зерна разделены на разные этапы, а значит мы не можем для сушки использовать теплый воздух, образовавшийся в процессе охлаждения на более позднем этапе. Если вы делаете порционную зерносушилку, пропустите этот раздел. (Примечание: На самом деле, итальянская компания Ravaro использует дифференцированную систему рециркуляции тепла для порционных сушилок. Но это не совсем то же самое, что рекуперация тепла. Об этой системе мы ещё напишем отдельную статью. Подписывайтесь на наши уведомления в Фейсбуке.)

2. Организация системы рекуперации тепла в поточной зерносушилке колонкового типа - достаточно сложное и неэффективное мероприятие. Ведь в этом случае нам понадобится разделить шахту почти на две части, что уменьшит зону сушки. Другое дело - организовать систему рекуперации тепла в шахтной сушилке. Если вы всё же решили делать зерносушилку смешанного потока, а не поперечного, рекомендуем подробнее ознакомиться с типами систем рекуперации тепла в зерносушилках.

3. Система рекуперации тепла подаёт воздух обратно в зерносушилку, где он разбавляется с горячим воздухом от нашей горелки или теплогенератора. Здесь возникает два важных момента. 1) Безопасность. Зерновая пыль, которая поступает из зоны охлаждения, при неправильной организации системы рекуперации тепла может загореться. Особенно в случае использования газовой горелки. 2) Теплообменник (для дизельных и твердотопливных генераторов тепла). Если мы разбавляем горячий воздух холодным, то для получения температуры рабочего агента на входе в зерно, температура воздуха на выходе из теплообменника должна быть намного выше, чем требуемые нам 120°C. Около 200-250°C, в зависимости от соотношения потоков воздуха рекуперации и горячего воздуха. При таких температурах теплообменник типа воздух-воздух скорее всего долго не проработает.

Промежуточные выводы

Плохая новость: к сожалению, в Интернете вы не найдете рабочих чертежей, достаточных для изготовления зерносушилки. И это понятно - все производители держат их в секрете.

Поэтому, чертить и производить зерносушилку вам придется полностью самостоятельно. И в этом мы вам не сможем помочь.

Однако, если у вас есть руки и голова, то это самая небольшая проблема. Гораздо важнее правильно определиться с типом зерносушилки и подобрать правильное рабочее оборудование (вентиляторы, горелки, систему разгрузки и т.п.)

На рис.: Общий чертёж зерносушилки Ravaro в AutoCAD.

На видео можно увидеть очень показательную работу одной из лучших серийных итальянских зерносушилок Scolari. Красивый плотный пар является прямым свидетельством эффективного удаления влаги из зерна. 

Не каждая даже шахтная зерносушилка может похвастаться такой восхитительной картиной. Это возможно только благодаря достижению максимального баланса трех важнейших элементов:

1. Наличие бункера определенной ёмкости, в котором сушится зерно.
2. Наличие достаточного потока воздуха.
3. Возможность подогревать этот поток воздуха до нужной температуры.

Ёмкость зернового бункера (шахты)

Зерну нужно время для того, чтобы нагреться и выпустить из себя влагу. Например, при сушке зерна кукурузы с 28% до 14%, хорошая сбалансированная сушилка будет удалять около 4.0 - 4.5% влаги в час при температуре окружающей среды 15°C, температуре сушки 120°C и относительной влажности окружающей среды до 60%.

Таким образом, ёмкость зерновой шахты напрямую влияет на производительность зерносушилки, которую мы делаем своими руками. И наоборот, по желаемой нами производительности, мы сможем определить ёмкость зерносушилки. Давайте этим и займёмся.

Допустим, мы хотим порционную зерносушилку ёмкостью 10 м3. Как известно, порционные зерносушилки работают циклами, каждый цикл состоит из 4-х этапов: 1) загрузка, 2) сушка, 3) разгрузка, 4) охлаждение.

Скорости загрузки и разгрузки будут зависеть от конвейерных механизмов (норий, конвейеров), которыми будет оснащена ваша сушилка. Нам они неизвестны. Но давайте предположим, что их фактическая производительность будет составлять 15 тонн в час (20 м3 в час при плотности кукурузы 0.75 тонн/м3). Тогда общее время одного цикла составит:

1. Загрузка: 0.5 часа (= 10 м3 / 20 м3/ч)
2. Сушка: 3.11 часа (с учетом того, что удаляем 4.5% влаги в час = (28-14)/4.5)
3. Разгрузка: 0.5 часа (также, как и загрузка, так как осуществляется тем е механизмом = 10 м3 / 20 м3/ч)
4. Охлаждение: зависит от многих факторов, обычно принимается равным 1 часу.

Итого, имеем 5.11 часа на каждый цикл. Это означает, что за сутки мы сможем высушить зерно 24/5.11 = 4.7 раз. Каждый раз по 10 м3. Плотность кукурузы принимается равной 0.75 тонн/м3. Таким образом, суточная производительность нашей гипотетической сушилки составит 4.7 раз х 10 м3 х 0.75 тонн/м3 = 35.2 тонн в сутки.

Итак, зная ёмкость сушилки и другие параметры, мы рассчитали её ориентировочную производительность. Но вам, скорее всего, нужно обратное: рассчитать требуемую ёмкость шахты, зная производительность зерносушилки. Никаких проблем! Просто делаем обратный расчёт. Для вашего удобства, ниже мы сделали калькулятор ёмкости шахты. Введите сюда производительность транспортного оборудования (в тоннах в час), желаемую производительность зерносушилки и процент снятия влажности в час (по кукурузе с 28% до 14%):

В вышеприведенном калькуляторе расчёта ёмкости зерносушилки, мы рекомендуем не устанавливать такие агрессивные показатели скорости съема влаги в час, как 4.5%. Как было сказано выше, 4.5% это показатель для тёплой и сухой погоды, который используют некоторые производители для своих расчетов.

Но жизнь не такая радужная. Кроме того, зерносушилка собранная своими руками наверняка не сможет быть такой идеально сбалансированной, как заводская европейская сушилка.

Учтите также, что работать вы в основном будете, когда на улице будет +5°C - +10°C, а не +15°C, как указано в нормальных условиях. Поэтому скорость извлечения влаги из кукурузы (и другого зерна) будет меньше. Наша рекомендация: для базовых расчётов рассматривайте удаление 3.0-3.5% влаги в час. Не ошибётесь. (Почему так? Потому, что на самом деле всё сложнее).

Поток воздуха

Здесь очень важно, чтобы поток воздуха был точно сбалансирован.

Если поток воздуха будет слишком слабым, то процесс сушки будет очень длительным и неэффективным потому, что зерно не будет хорошо прогреваться, а воздуха может быть недостаточно для эффективного удаления образовавшейся влаги. Такая сушилка вам не нужна.

С другой стороны, если поток воздуха будет слишком сильным, то во-первых, возможно выдувание зерна и зернового мусора сквозь отверстия перфорации или из шахты, особенно легких и мелких культур, а во-вторых, воздух не будет успевать отдать зерну своё тепло и впитать влагу. В таком случае, расход топлива будет расти логарифмически.

Каким же должен быть поток воздуха? Он должен быть таким, чтобы скорость воздуха внутри зерносушилки была достаточно низкой и достаточно высокой одновременно. Поэтому, поток воздуха зависит от ёмкости зерновой шахты.

Наша рекомендация:

Например, если мы хотим сделать зерносушилку ёмкостью 10 м3 по принципу бочковых итальянских (поперечного потока), то поток воздуха должен быть не менее 16.000 м3/час. Если же мы делаем добротную шахтную зерносушилку ёмкостью 10 м3 со множеством воздуховодов по всей высоте шахты, то поток воздуха не должен быть ниже чем 11.000 м3/час.

Как же рассчитать поток воздуха? Никак. Поток воздуха берётся из паспортных данных вентиляторов. Он зависит от давления, которое должен преодолевать воздух, проходя сквозь зерно. Обычно потери давления в сушилке составляют 500-600 Па. Далее, по диаграмме вентилятора вы сможете определить его ожидаемый воздушный поток.

Мощность источника тепла

Еще один немаловажный вопрос - какой мощности должна быть горелка, теплогенератор, теплообменник или другой источник тепла?

Зная расход воздуха, начальную и конечную температуру, мы можем рассчитать сколько калорий нам нужно для его подогрева.

Если мы возьмем нашу самодельную гипотетическую зерносушилку ёмкостью 10 м3, для которой мы выше уже рассчитали объем воздуха как 16.000 м3/час, то мы увидим, что для нагрева воздуха указанного количества с температуры -10°C до +120°C (т.е. мы поднимаем температуру на 130°C), нам понадобится энергия в количестве Q = 0,278 х с х G (Tк-Tн), где,

Q - теплота, необходимая для нагревания воздуха в Ватах;
с - удельная теплоёмкость воздуха (принимаем 1.0056 кДж/(кг*С);
G - количество воздуха, проходящего через зерносушилку в кг/ч;
Tн - температура окружающей среды (принимаем экстримальные условия, -10°C);
Tк - температура рабочего агента, т.е. температура горячего воздуха (120°C - сушим кукурузу).

Для преобразования воздуха из м3/ч в кг/ч используем формулу: G = Gv * 1.225.

Получается, что нашей сушилке понадобится горелка или теплогенератор мощностью 0.278 x 1.0056 x 16'000 x 1.225 x (120 - (-10)) = 712'310 Вт

Для преобразования энергии из Ватт в Ккал/ч используем следующую формулу: Qk = Q x 0.85985.

Итак, для нашей зерносушилки вполне хватит горелки мощностью Qk = 712'310 x 0.85985 = 612'480 ккал/час.

Конечно, мы рекомендуем брать некоторый запас по мощности горелки. Ведь никто не знает фактические потери давления в вашей зерносушилке. А это значит, что и поток воздуха будет величиной приблизительной.

Ниже мы приводим несколько видео самодельных зерносушилок и наши комментарии к ним. 

Мы ни в коем случае не хотим обидеть владельцев этих сушилок своими комментариями. Мы просто хотим дать почву для размышления новому поколению мастеров-фермеров, которые собираются сделать сушилку своими руками и помочь им избежать некоторых ошибок, вопросов.

Видео 1 - сушилка поперечного потока

На видео представлена самодельная стационарная порционная зерносушилка поперечного потока, выполненная в виде цилиндрического бункера с твердотопливным генератором.

По видео видно, что теплогенератор работает на температуре до 100°C, что в общем-то достаточно для сушки кукурузы (хотя в условиях Украины желательно иметь все 120°C).

Сушилка оснащена норией рециркуляции. Это лучше, чем шнек, так как нория существенно меньше повреждает зерно.

В принципе, по внешнему виду к сушилке нет особых нареканий. Но на 01:04 вы можете увидеть, что теплогенератор фактически разваливается. Его подперли поленьями, но как долго он простоит в таком виде нам неизвестно. Оно и понятно - сделать качественный теплогенератор можно далеко не с первого раза.

Видео 2 - барабанная сушилка

На этом видео фермер сделал горизонтальную (барабанную) порционную мини-сушилку поперечного потока.

Прежде всего бросается в глаза какое-либо отсутствие пара, как на видео выше, например. Это может свидетельствовать либо о том, что горелка не даёт требуемую температуру сушки, либо вентиляторы недостаточно мощно продувают воздух через сушилку. Судя по внешнему виду мы можем предположить скорее как первое, так и второе.

Также, для сушилки сделанной своими руками, здесь очень много движущихся частей. Такая конструкция со временем непременно будет ломаться и требовать внимания.

Для самодельных конструкций, мы все-таки рекомендуем рассмотреть зерносушилки вертикального типа.

Видео 3 - горизонтальная сушилка

Это видео - очень интересное. Фермеру, который сделал эту зерносушилку можно дать медаль. 

На видео изображена горизонтальная поточная зерносушилка поперечного потока. В серийных промышленных горизонтальных зерносушилках механизм перемещения зерна - это обычно либо конвейер, либо механический ворошитель. Здесь же фермер пошел другим путем и перемещает зерно путем создания возвратно-поступательных движений (колебаний; вибраций). К такому механизму у нас, конечно, есть пара вопросов: контроль скорости продвижения зерна (очень важно для поточных сушилок), травмирование зерна. Но сама идея безусловно имеет право на жизнь.

Видео 4 - как нельзя делать

Еще одно интересное видео. Из интересного в этом видео - то, как нельзя делать.

На видео мы видим шнековый транспортер, который поднимает зерно в кузов грузовика. В процессе подъема зерна, оно обдувается горячим воздухом, генерируемым связкой, состоящей из газовой мини-горелки и вентилятора. Так что же здесь не так?

Видео 5 - двойное дно в грузовике

Сушилка бобов сои в виде кузова автомобиля с двойным дном.

Хорошо в этой сушилке то, что она сушит сою. А, как известно, соя это не кукуруза, которая любит температуры 90-120°C. Соя любит низкотемпературную сушку: 35/45/55/65 градусов.

Поэтому тех двух маленьких горелочек сушилке хватает, чтобы она немножко парила. Если бы автор дал большую температуру, качество нижних слоёв сои начало бы ухудшаться, так как сушилка не оснащена никакой системой перемешивания. Это, кстати, приведет к неравномерной конечной влажности сои, ведь нижние слои намного лучше прогреваются, по сравнению с верхними.

Видео 6 - похвально!

А вот это видео заслуживает восхищения! Человек не поленился и выбрал шахтный тип зерносушилки. 

Конечно, по его словам, воздуховоды он заказал в сторонней организации. Но сушилка получилась отличная!

Одно непонятно. Судя по видео, в сушилке есть три секции. В две верхние подаётся горячий воздух от теплогенератора. А в нижнюю подаётся холодный воздух из окружающей среды. Значит, сушилка вполне могла бы работать в поточном режиме.

Но на видео мы видим только одну норию! Это говорит о том, что сушилка используется только в порционном режиме.

Но тогда зачем нам секция охлаждения?! Ведь в порционной сушилке мы охлаждаем зерно по окончании процесса сушки путем простого выключения теплогенератора...

Произвести зерносушилку своими руками можно. 

Конечно, заводское решение всегда более отработанное, сбалансированное и гарантированно работающее. Однако, не всегда есть средства и возможности купить даже украинскую сушилку (чего уж говорить про хорошую импортную!?). Поэтому тем фермерам, у которых есть золотые руки, толковая голова, время и возможности, можно посоветовать изготовить зерносушилку своими руками.

Здесь, однако, важно понимать объемы газа, которые будет тратить ваша новая сушилка зерна. 

В любом случае, будем рады слышать ваши вопросы и запросы по телефону:

(067) 111-6666