Статьи ➨ Зерносушилки ➨ Разное ➨ Зерносушилка с расходом газа 0,8 м3/тоннопроцент
Самая экономная зерносушилка или самый низкий расход газа
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.
Мы посчитаем сколько тепла необходимо для испарения воды при сушке кукурузы.
● 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.)
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.
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.
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
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.
ВЫВОД:Зерносушилка с расходом топлива менее 0,94 м3/тоннопроцент влажной кукурузы приравнивается к изобретению вечного двигателя.
Т.е. все рассказы о расходе топлива 0.8 м3/тоннопроцент являются либо ложью, либо некомпетентностью.
Расчет проводился для кукурузы с начальной влажностью 28%. Кто-то может подумать, что при меньшей начальной влажности удельный расход природного газа будет меньше. Но это не так. Ведь мы меряем не снятие влаги, а количество тепла, необходимое на испарение воды. Вы можете самостоятельно пересчитать расход газа для кукурузы с начальной влажностью 24% или любой другой и убедиться, что цифры не уменьшатся, а даже увеличатся (ведь кукурузу и воду всё равно нужно нагревать!).
Те же процессы будут происходить не только с кукурузой, но и с другими типами зерна.
Подсолнечник - более легкая культура, из неё нужно испарять меньше влаги и сушится она на низких температурах. Поэтому многим кажется, что при сушке семян подсолнечника расход топлива должен быть ниже. Однако, это не так. Ведь у нас всё равно есть потери тепла, нам на испарение воды из семян всё равно необходима тепловая энергия и при этом всём, производительность сушилки при сушке подсолнечника с влажности 12% до 7% будет ниже, чем при сушке кукурузы с влажности 28% до 14%.
Если мы проведем расчёт по подсолнечнику аналогичный тому, который мы сделали для кукурузы, то мы прийдем к цифрам несколько меньшим. Но совсем немного: 0.92 т/м3.
Мы слышали этот аргумент. И действительно, мы вполне можем снять 0.5-2% влаги из зерна просто обдувая его холодным воздухом. Значит ли это, что наши расчёты неверны?
Отнюдь! Представьте, что вы выходите из теплой морской воды на теплый солнечный пляж. Но погода сегодня очень ветреная и ваше мокрое тело обдувает сильный ветер. Конечно, ваше тело сразу начнет охлаждаться, и вы почувствуете, что начинаете замерзать. Точно так же и с зерном. Когда вы обдуваете его потоком воздуха температурой окружающей среды, оно испаряет какое-то количество влаги, но взамен зерно охлаждается, так как процесс испарения (как видно из формул выше) - это очень энергозатратный процесс. Таким образом, нам опять понадобится газ на то, чтобы нагреть зерно обратно до температуры испарения влаги.
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.
Если уже говорить о самых экономичных газовых зерносушилках, то таковыми по праву признаны двузонные зерносушилки (зерносушилки с двумя горелками, которые обслуживают две независимые сушильные зоны). Связано это с тем, что такие сушилки оснащены не только системой рекуперации тепла (восстановление тепла из охлаждаемого зерна), но и системой рециркуляции горячего воздуха (повторное использование горячего воздуха из нижней зоны охлаждения в верхней зоне). Таким образом, в этих сушилках температуры отработанного воздуха могут достигать значений меньше 40°С (порой меньше 30°С).Подробнее об этих зерносушилках можно прочитать здесь: Двузонные зерносушилки.
А двузонные зерносушилки, которые мы поставляем в Украину, можно найти в списке ниже: