Самая экономичная зерносушилка

Последнее время всё больше и больше продавцов зерносушилок, которые заявляют о том, что их зерносушилка самая экономная. Они заявляют такой расход газа как 0,8-0,9 м.куб. на тоннопроцент. (Здесь в статье и далее везде подразумеваются Нм3 (нормальные метры кубические).

Кто-то говорит об этом клиенту тет-а-тет, кто-то заявляет публично.

Говорят об этом как производители простых модульных зерносушилок без системы рекуперации тепла, так и известные украинские заводы, например, как компания Лубнымаш (см. фото).

На фото: брошура компании Лубнымаш. (На момент публикации статьи, этот расход газа также заявлен на их сайте)

Вообще, такие заявления нам кажутся очень странными, ведь понятия удельная теплоёмкость и скрытая теплота парообразования современные дети изучают ещё в 8-м классе и каждый может самостоятельно проверить правдивость этих утверждений. (Ссылка на учебник физики за 8-й класс.)

Однако, не у всех людей есть время этим заниматься. Поэтому мы сделали этот расчет публичным, чтобы покупатели зерносушилок сами смогли решить где правда, а где ложь. 

Исходные данные

● Посчитаем сколько энергии нам понадобится на испарение воды из 1 тонны кукурузы при условии понижения влажности с 28% до 14%.● Количество воды, которое испаряется при понижении влажности 1 тонны кукурузы с 28% до 14% рассчитывается легко по формуле Дюваля: 1 х (28-14)/100-14) = 162,8 кг.● Калорийность газа примем за 8600 ккал/м3. Это очень оптимистичная цифра. Реальная калорийность газа в Украине намного ниже. Чем ниже калорийность газа, тем выше расход топлива.● Начальную температуру зерна будем считать оптимистичной: 15°С. (На самом деле, среднесуточная температура в сезон сушки кукурузы будет, конечно, ниже).● Конечная температура зерна на выходе из зерносушилки обычно на 10°С выше температуры окружающей среды. Поэтому мы считаем, что температура зерна на выходе составит 25°С. (ПРИМЕЧАНИЕ: На самом деле, зерно в шахте нагревается до более высоких температур, но мы считаем, что система рекуперации тепла отбирает это тепло и подаёт обратно в зерносушилку. В зерносушилках без рекуперации тепла температура зерна на выходе будет выше, а значит удельный расход газа будет больше.)

Теплота, необходимая для нагрева воды до температуры испарения (Qн)

Вычисляется по формуле:

Qн = C x m x (t2 - t1)

Где:C - удельная теплоёмкость воды. По определению понятия калории — это 1 калория, т.е. энергия, необходимая для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия. Значит, для нагрева 1 килограмма воды на 1°С, нам понадобится 1 килокалория тепла.m - масса нагреваемой воды, которая будет испарена. Как мы вычислили выше, из одной тонны кукурузы нам нужно испарить 162.8 кг воды.t1 - 15°C, как задано в исходных данных.t2 - 45°C - средняя температура испарения воды с поверхности зерна.

По формуле получаем, что для нагрева 162.8 кг воды до 45°С нам понадобится:1 ккал/кг/1°С х 162.8 кг х (45°С - 15°С) = 4'884 ккал тепла на тонну влажного зерна кукурузы.

Теплота, уходящая с зерном влажностью 14% (Qз)

Зерно в зерносушилку заходит условно равное температуре окружающей среды. В процессе сушки оно нагревается, а потом попадает в камеру охлаждения, где из него удаляется остаточная влага.

Вычисляется по формуле:

Qз = C x m x (t2 - t1)

Где:C - удельная теплоёмкость зерна кукурузы влажностью 14%. Определяется по графику, установленному опытным путём, который покзан на фото. Этот график в кДж. Для расчета в килокалориях, ниже под графиком есть формула C = 0,296+0,071 x Wc. Для перевода в килокалории используем коэффициент 4,184. Таким образом, для нашего случая удельная теплоёмкость остаточной кукурузы с 14% влажностью составит (0,296 + 0,071 x 14) / 4,184 = 0,308 ккал/кг.m - масса нагреваемого зерна. Как мы вычислили выше, в одной тонне кукурузы находится 168,2 кг воды, которая будет испарена. Это значт, что на выходе из зерносушилки у нас останется (1000-162.8) = 837.2 кг кукурузы с влажностью 14%.t1 - Температура окружающей среды (15°C, как задано в исходных данных).t2 - 25°C - температура, до которой будет охлаждаться кукуруза после нагрева.

По формуле получаем, что для нагрева 837.2 кг кукурузы влажностью 14% с 15°С до 25°С нам понадобится:0,308 ккал/кг/1°С х 837.2 кг х (25°С - 15°С) = 2'581 ккал тепла на тонну влажного зерна.

Теплота, уходящая в атмосферу с отработанным воздухом (Qо)

Чтобы посчитать эту теплоту, возьмем для примера одну из самых эффективных зерносушилок, Scolari SR600. Эта зерносушилка производит 24.6 тонны влажной кукурузы в час при понижении влаги с 28% до 14% и выбрасывает в атмосферу 98'000 м3/час отработанного воздуха.

Вычисляется по формуле:

Qо = (0.29 x V x (t2 - t1))/P

Теплота, уходящая в атмосферу через стенки зерносушилки (Qс)

В принципе, в современных утеплённых зерносушилках, таких как мы рассматривали выше, этой теплотой можно было бы пренебречь.

Определяются эти потери по формуле:

Qс = (S x (t2 - t1) / R) / P

ИТОГО

Теперь мы можем вычислить, что для нагрева воды, зерна и испарения избыточной влаги, содержащейся в кукурузе, нам потребуется:Qн + Qп + Qз + Qо + Qс = 4'884 + 87'793 + 2'581 + 16'174 + 1'310 =

112'742 ккал тепла

С учётом калорийности газа, которая указана в исходных данных (8600 ккал/м3), для получения такого количества тепла, нам нужно сжечь не менее:112'742 ккал / 8600 ккал/м3 = 13,11 м3 природного газа на каждые 162.8 кг испаренной влаги или

13,11 м3 газа на 1 тонну зерна.

Так как влажность мы понижаем на 14% (с 28% до 14%), то получается, что минимально возможный расход газа для идеальных условий без учета потерь тепла составит:13,11 м3/тонну зерна / 14 пунктов (процентов) снятия влаги =

Простыми словами, для грамотного зерносушильщика это означает, что теоретически зерносушилка при заданных условиях не может тратить меньше газа, чем 0,94 м3/тоннопроцент, так как этого тепла будет недостаточно даже на тепловые потери, нагрев зерна, воды и превращения воды в пар. Однако, мы помним, что практика всегда хуже теории. Это значит, что реальный расход топлива в тех же условиях будет выше, чем теоретический. 

Т.е. все рассказы о расходе топлива 0.8 м3/тоннопроцент являются либо ложью, либо некомпетентностью.

Но вернёмся к расходу газа, который указала компания Stela на стенде на выставке, который был зафиксирован однажды уважаемой компанией DLG, которая проводит тестирования различных промышленных систем. 

Ознакомиться с этим отчётом №6511, из которого компания Stela сделала вывод о расходе газа 0,86 м3/ч, можно по этой ссылке на сайте компании. [Хо-хо! Компания Стела удалила этот отчет со своего сайта. Вероятно осознали, что в нем вскрывается их манипуляция. Но ничего страшного, ведь копия этого отчета есть также на сайте самой компании DLG по этой ссылке. Если и там удалят, то можно загрузить и отсюда.] Как видите, этот отчет относится к зерносушилке с технологией Stela Bi-Turbo (т.н. двузонная зерносушилка). (Хотя в Украине такие зерносушилки компании Стела практически не продаются. Вместо сушилок Bi-Turbo они в основном предлагают более дешевые версии сушилок, имеющих более высокий расход топлива, при этом показывая этот отчет).

Интересно, что реальный расход газа, который зафиксировала компания DLG в этом отчёте, составил не 0,86, а 1,0 м3/тоннопроцент. 

Кстати, это вполне нормальный показатель для всех двузонных зерносушилок. Например, зерносушилка Scolari (тоже двузонная) также декларирует расход топлива около 1.0 и3/т%. 

На снимке: Выдержка из отчёта DLG Fokus Test No. 6263F.

Однако, у той же компании DLG есть и другие отчёты по зерносушилкам Stela Bi-Turbo. Например, отчёт номер 6263F, с которым можно ознакомиться по этой ссылке. И этот отчёт показывает нам совсем другие числа.

Если мы поделим количество газа, потраченного на сушку одной тонны на количество удалённой влаги, то мы получим две цифры:1) 21,6 / 20,7 = 1,04 м3/тоннопроцент;2) 23,7 / 18,2 = 1,30 м3/тоннопроцент.

Надеемся, что теперь вы понимаете, как из 1,04 сделать 0,89? ;)

На снимке: Выдержка из отчёта DLG Fokus Test No. 6263F.