Потрібно зазначити, що після публікації цієї статті і завод Лубнимиш, і німці компанії Стела на нас “образилися“. Хоча й даремно. Адже на них ми посилалися виключно як на приклад надання дезорієнтуючої інформації. Насправді подібними прийомами користуються практично всі інші виробники та/або продавці зерносушарок.
Звичайно, ми знали, що вони не будуть задоволені. І були готові до будь-яких варіантів розвитку ситуації. Адже ми вважаємо, що для всіх буде правильно, якщо виробники зерносушарок перестануть розхвалювати свої товари, розповідаючи про неіснуючі витрати газу. Уявіть, яким буде розчарування клієнта, який розраховував у своєму бізнес-плані собівартість послуг, виходячи з цифр 0.8-0.9 м3/т%?
Передісторія питання
Чому ми вирішили написати цю статтю?
Останнім часом з’являється все більше і більше продавців зерносушарок, які заявляють про те, що їхня зерносушарка найекономніша. Вони заявляють таку витрату газу як 0,8-0,9 м3 на тонно-відсоток. (Тут у статті і далі скрізь маються на увазі Нм3 (нормальні метри кубічні)).
Хтось говорить про це клієнту тет-а-тет, хтось заявляє публічно.
Говорять про це як виробники простих модульних зерносушарок без системи рекуперації тепла, так і відомі українські заводи, наприклад, як компанія Лубнимаш (див. фото).
На фото: брошура компанії Лубнимаш. На момент публікації статті, витрата газу 0.81-0.91 м3/т% також заявлено на їх сайті.
Оновлення 2019:
Лубнимаш в інтерв’ю вже не згадує витрату газу як 0.81-0.91 м3/т%, а заявляє, що вона становить 0.9 м3/т%. Планка почала підніматися.
Оновлення 2023:
Сторінку з сайту було видалено. Але інтернет усе пам’ятає. Архівна сторінка тут.
А вже на новій сторінці про зерносушарки виробник вказав витрату газу 1.1-1.2 м3/т%. Ой, а що трапилось? Погіршили конструкцію зерносушарки? 🙂
І навіть компанії зі світовим ім’ям іноді заявляють про таку економічність. Хоча у німців цифри трохи вищі (0,86 м3/тонно-відсоток), а й калорійність газу (Hu) вказана нереальною для українських умов (10,0 кВт*год/м3 = близько 8600 ккал/м3). До речі, все це виявилося неправдою. Калорійність газу виявилася аж 8900 ккал/м3, а фактична витрата газу 1,0 м3/т%. Але про це ми поговоримо нижче.
На фото: виставковий стенд компанії Стела у 2020-му році.
Взагалі, такі заяви нам здаються дуже дивними, адже поняття питома теплоємність і прихована теплота пароутворення сучасні діти вивчають ще у 8-му класі й кожен може самостійно перевірити правдивість цих тверджень. (Посилання на підручник фізики за 8-й клас.)
Однак, не у всіх людей є час цим займатися. Тому ми зробили цей розрахунок публічним, щоб покупці зерносушарок самі змогли вирішити, де правда, а де брехня.
Розрахунок
Ми порахуємо скільки тепла необхідно для випаровування води при сушінні кукурудзи.
Вихідні дані
- Порахуємо скільки енергії нам знадобиться на випаровування води з 1 тонни кукурудзи за умови зниження вологості з 28% до 14%.
- Кількість води, що випаровується при зниженні вологості 1 тонни кукурудзи з 28% до 14%, розраховується легко за формулою Дюваля: 1 х (28-14)/100-14) = 162,8 кг.
- Калорійність газу приймемо за 8600 ккал/м3. Це дуже оптимістична цифра. Реальна калорійність газу в Україні набагато нижча. І зрозуміло, що чим нижча калорійність газу, тим вища витрата палива.
- Початкову температуру зерна вважатимемо оптимістичною: 15°С. (Насправді середньодобова температура в сезон сушіння кукурудзи буде, звісно, нижчою).
- Кінцева температура зерна на виході із зерносушарки зазвичай на 10°С вища за температуру навколишнього середовища. Тому ми вважаємо, що температура зерна на виході становитиме 25°С. (ПРИМІТКА: зерно в шахті нагрівається до більш високих температур, але ми вважаємо, що система рекуперації тепла відбирає це тепло і подає назад у зерносушарку. У зерносушарках без рекуперації тепла температура зерна на виході з зони сушіння буде вищою і тепле повітря не використовується повторно, а значить питома витрата газу буде більшою.)
Кількість тепла, що необхідне
Щоб порахувати тепло, яке витрачається зерносушаркою в процесі сушіння зерна, нам необхідно визначити, куди і на що воно витрачається.
- Нагрівання тієї частини води, яка буде випарована.
- Енергія, яка витрачається на випаровування води.
- Тепло, яке йде із зерносушарки разом з охолодженим зерном вологістю 14% (адже ми фізично не можемо охолодити зерно до температури навколишнього середовища; зазвичай це +5-+10°С від температури навколишнього середовища).
- Тепло, яке викидається із зерносушарки разом із відпрацьованим повітрям.
- Тепло, яке йде в атмосферу через стінки зерносушарки.
Таким чином, загальну кількість тепла, яка необхідна для випаровування води, ми можемо порахувати за формулами з москальського підручника фізики за 8-й клас на стор.69 (див. посилання вище). У підручнику розрахунок наведено в Джоулях, ми ж використовуватимемо кілокалорії, як справжні зерносушарники.
Q = Qн + Qп + Qз + Qв + Qс
Де:
Q – Загальна необхідна теплота, ккал/тонну вологої кукурудзи.
Qн – Теплота, що необхідна для нагріву води до температури випаровування.
Qп – Прихована теплота пароутворення.
Qз – Теплота, що виходить із зерном із залишковою вологістю 14% (вологість, що залишилася в зерні наприкінці процесу сушіння).
Qв – Теплота, що виходить в атмосферу з відпрацьованим повітрям.
Qс – Теплота, що йде в атмосферу через стінки зерносушарки.
На скриншоті: Витяг з підручника фізики за 8-й клас.
Теплота, необхідна для нагрівання води до температури випаровування (Qн)
Обчислюється за формулою:
Qн = C x m x (t2 – t1)
Де:
C – питома теплоємність води. За визначенням поняття калорії – це 1 калорія, тобто енергія, що необхідна для нагрівання 1 грама води на 1 градус Цельсія. Отже, для нагріву 1 кілограма води на 1°С, нам знадобиться 1 кілокалорія тепла.
m – маса води, що нагрівається, яка буде випарована. Як ми вирахували вище, з однієї тонни кукурудзи нам потрібно випарувати 162.8 кг води.
t1 – 15°C, як задано у вихідних даних.
t2 – 45°C – середня температура випаровування води з поверхні зерна.
За формулою отримуємо, що для нагріву 162.8 кг води до 45°С нам знадобиться:
1 ккал/кг/1°С х 162.8 кг х (45°С – 15°С) = 4’884 ккал тепла на тонну вологого зерна кукурудзи.
Прихована теплота пароутворення (Qп)
Обчислюється за формулою:
Qп = L x m
Де:
L – Прихована теплота пароутворення води. Визначається за таблицями властивостей речовини. Для води становить 539.3 ккал/кг.
m – маса вологи, що випаровується. (162.8 кг води).
За формулою отримуємо, що для перетворення 162.8 кг води на пару, нам знадобиться:
Qп = 539.3 ккал/кг х 162.8 кг = 87 793 ккал тепла.
Теплота, що покидає систему з сухим зерном вологістю 14% (Qз)
Зерно в зерносушарку заходить умовно рівне температурі навколишнього середовища. У процесі сушіння воно нагрівається, а потім потрапляє в камеру охолодження, де з нього видаляється залишкова волога і частина температури.
Обчислюється за формулою:
Qз = C x m x (t2 – t1)
Де:
C – питома теплоємність зерна кукурудзи вологістю 14%. Визначається за графіком, встановленим дослідним шляхом, який показаний на фото. Цей графік у кДж. Для розрахунку в кілокалоріях, нижче під графіком є формула C = 0,296+0,071 x Wc. Для переведення в кілокалорії використовуємо коефіцієнт 4,184. Таким чином, для нашого випадку питома теплоємність залишкової кукурудзи з 14% вологістю становитиме (0,296 + 0,071 x 14) / 4,184 = 0,308 ккал/кг.
m – маса зерна, що нагрівається. Як ми вирахували вище, в одній тонні кукурудзи міститься 168,2 кг води, яка буде випарувана. Це означає, що на виході із зерносушарки у нас залишиться (1000-162.8) = 837.2 кг кукурудзи з вологістю 14%.
t1 – Температура довкілля (15°C, як задано у вихідних даних).
t2 – 25°C – температура, до якої охолоджуватиметься кукурудза після сушіння.
За формулою отримуємо, що для нагріву 837.2 кг кукурудзи вологістю 14% з 15°С до 25°С нам знадобиться.
0,308 ккал/кг/1°С х 837,2 кг х (25°С – 15°С) = 2’581 ккал тепла на тонну вологого зерна.
Теплота, що йде в атмосферу з відпрацьованим повітрям (Qв)
Щоб порахувати цю теплоту, візьмемо для прикладу одну з найефективніших зерносушарок, Scolari SR600. Ця зерносушарка виробляє 24.6 тонни вологої кукурудзи на годину при зниженні вологи з 28% до 14% і викидає в атмосферу 98’000 м3/год відпрацьованого повітря.
Обчислюється за формулою:
Qв = (0.29 x V x (t2 – t1))/P
Де:
0,29 – коефіцієнт для отримання результату в ккал.
V – Обсяг відпрацьованого повітря, що викидається в атмосферу.
t1 – 15°C, як задано у вихідних даних.
t2 – Температура відпрацьованого повітря, що викидається в атмосферу. Зазвичай таке повітря має температуру 40-45°С і вище, залежно від типу зерносушарки. У найкращих зерносушарках він може опускатися до 30°С і нижче. Для розрахунку візьмемо дуже хороший показник 29°С. (Хоча, у звіті по сушарці Stela, температура відпрацьованого повітря вказується як 40 і 42°С – див. стр. 6 звіту.)
P – Продуктивність зерносушарки, тонн на годину.
Тоді, за формулою отримуємо, (0,29 х 98’000 м3/год х (29°C-15°C) / 24.6 = 16’174 ккал тепла на тонну вологого зерна.
Теплота, що йде в атмосферу через стінки зерносушарки (Qс)
У принципі, в сучасних утеплених зерносушарках, таких як ми розглядали вище, цією теплотою можна було б знехтувати.
Визначаються ці втрати за формулою:
Qс = (S x (t2 – t1) / R) / P
Де:
S – площа стінок поверхні, яка стикається з атмосферою.
t1 – температура довкілля (15°C, як задано у вихідних даних).
t2 – Температура всередині стінок зерносушарки.
P – Продуктивність зерносушарки, тонн на годину.
Детальніше також можна почитати в нашій статті “Витрата повітря зерносушаркою“.
Тут потрібно обмовитися, що в будь-якій зерносушарці є різні теплові зони з різною внутрішньою температурою: короби гарячого повітря, зернова колона (секції), зона подачі повітря рекуперації тепла, холодні зони тощо. Робити повний розрахунок у рамках цієї статті ми не будемо, оскільки цифри все одно дуже незначні, але їх буде дуже багато.
Ми порахували, що для вищезгаданої зерносушарки Scolari, Qc складе близько 1’310 ккал на тонну вологого зерна.
Щоб було зрозуміло як це мало, переведемо це у витрату газу: 1’310 ккал/т / 8600 ккал/м3 / 14 = 0.01 м3/тонно-відсоток.
Примітка: Майте на увазі, що не всі зерносушарки утеплені мінеральною ватою. Деякі сушарки утеплені повітряними прошарками, як, наприклад, Bonfanti. Інші взагалі не мають утеплення (деякі польські і майже всі американські сушарки). У таких сушарках втрати тепла будуть істотно більшими. Детальніше – у нашій статті “Утеплення зерносушарок“.
Але, оскільки ми розглядаємо гіпотетичну ідеальну сушарку, отриманий результат нас цілком влаштовує.
Підсумок:
Тепер ми можемо обчислити, що для нагріву води, зерна і випаровування надлишкової вологи, що міститься в кукурудзі, нам буде потрібно: Qн + Qп + Qз + Qв + Qс = 4’884 + 87’793 + 2’581 + 16’174 + 1’310 =
112’742 ккал тепла
З урахуванням калорійності газу, яка вказана у вихідних даних (8600 ккал/м3), для отримання такої кількості тепла, нам потрібно спалити не менше: 112’742 ккал / 8600 ккал/м3 = 13,11 м3 природного газу на кожні 162.8 кг випаруваної вологи або
13,11 м3 газа на 1 тонну зерна.
Оскільки вологість ми знижуємо на 14% (з 28% до 14%), то виходить, що мінімально можлива витрата газу для ідеальних умов без урахування втрат тепла становитиме:13,11 м3/тонну зерна / 14 пунктів (відсотків) зняття вологи =
0,94 м3/тонно-відсоток
Що означає ця цифра?
Простими словами, для грамотного зерносушарника це означає, що теоретично зерносушарка за заданих умов не може витрачати менше газу, ніж 0,94 м3/тонно-відсоток, тому що цього тепла буде недостатньо навіть на теплові втрати, нагрів зерна, води та перетворення води на пару. Однак, ми пам’ятаємо, що практика завжди гірша за теорію. Це означає, що реальна витрата пального за тих самих умов буде вищою, ніж теоретична.
ВИСНОВОК:
Зерносушарка з витратою палива менше 0,94 м3/тонно-відсоток вологої кукурудзи прирівнюється до винаходу вічного двигуна.
Іншими словами, всі розповіді про витрату палива 0.8 м3/тонно-відсоток є або брехнею, або некомпетентністю, або маніпуляцією.
Контраргументи
При сушінні з меншою початковою вологістю потрібно менше газу
Розрахунок проводився для кукурудзи з початковою вологістю 28%, як це прийнято в странах східної Європі (за виключенням Оркостану, де вони і досі міряють планові тонни). Хтось може подумати, що за меншої початкової вологості питома витрата природного газу буде меншою. Але це не так. Адже ми вимірюємо не зняття вологи, а кількість тепла, необхідного на випаровування води. Ви можете самостійно перерахувати витрату газу для кукурудзи з початковою вологістю 24% або будь-якою іншою і переконатися, що цифри не зменшаться, а навіть збільшаться (адже кукурудзу і воду все одно потрібно нагрівати!).
Схожі процеси відбуватимуться не тільки з кукурудзою, а й з іншими типами зерна.
Інші культури потребують менше газу
Соняшник – легша культура, з неї потрібно випаровувати менше вологи і сушиться вона на низьких температурах і на зменшених потоках повітря. Тому багатьом здається, що при сушінні насіння соняшнику витрата палива має бути нижчою. Однак, це не зовсім так. Адже у нас все одно є втрати тепла. На випаровування води з насіння нам однаково необхідна теплова енергія, і при цьому всьому, продуктивність сушарки при сушінні соняшнику з вологості 12% до 7% буде нижчою, ніж при сушінні кукурудзи з вологості 28% до 14%.
Якщо ми проведемо розрахунок по соняшнику аналогічний тому, який ми зробили для кукурудзи, то ми прийдемо до цифр дещо менших. Але зовсім небагато: 0,92 т/м3.
І, крім того, розрахунки компанії Stela проводилися саме на вологій кукурудзі.
Іноді газ для сушіння взагалі не потрібен
Ми чули цей аргумент. І справді, ми цілком можемо зняти 0.5-2% вологи із зерна просто обдуваючи його холодним повітрям. Чи означає це, що наші розрахунки неправильні?
Аж ніяк! Уявіть, що ви виходите з теплої морської води на теплий сонячний пляж. Але погода сьогодні дуже вітряна і ваше мокре тіло обдуває сильний вітер. Звісно, ваше тіло одразу почне охолоджуватися, і ви відчуєте, що починаєте замерзати. Точно так само і з зерном. Коли ви обдуваєте його потоком повітря температурою довкілля, воно випаровує якусь кількість вологи, але натомість зерно охолоджується, оскільки процес випаровування (як видно з формул вище) – це дуже енерговитратний процес. Таким чином, нам знову знадобиться газ на те, щоб нагріти зерно назад до температури випаровування вологи, щоб продовжити процес сушіння.
Витрата газу в зерносушарці Stela
Але повернемося до витрати газу, яку вказала компанія Stela на стенді на виставці, який був зафіксований одного разу шанованою компанією DLG, яка проводить тестування різних промислових систем.
Ознайомитися з цим звітом №6511, з якого компанія Stela зробила висновок про витрату газу 0,86 м3/ч, можна за цим посиланням на сайті компанії. [Хо-хо! Компанія Стела видалила цей звіт зі свого сайту; Ймовірно усвідомили, що в ньому розкривається їхня маніпуляція. Але нічого страшного, адже копія цього звіту є також на сайті самої компанії DLG за цим посиланням. Якщо і там видалять, то можна завантажити і звідси.] Як бачите, цей звіт стосується зерносушарки з технологією Stela Bi-Turbo (так звана двозонна зерносушарка). (Хоча в Україні такі зерносушарки компанії Стела практично не продаються. Замість сушарок Bi-Turbo вони здебільшого пропонують дешевші версії сушарок, що мають вищу витрату пального, при цьому показуючи цей звіт).
Цікаво, що реальна витрата газу, яку зафіксувала компанія DLG у цьому звіті, склала не 0,86, а 1,0 м3/тонно-відсоток.
До речі, це цілком нормальний показник для всіх двозонних зерносушарок. Наприклад, зерносушарка Scolari (теж двозонна) також декларує витрату палива близько 1.0 і3/т%./т%..
Однак, цифри 0,86 м3/т% у цьому звіті немає взагалі! Ба більше, випробування проводилися не на природному газі, а на ЗВГ (пропан-бутановій суміші), у якого зовсім інші показники теплової калорійності!
А звідки ж узялася цифра 0,86 м3/тонно-відсоток? Вона була отримана виключно шляхом математичних обчислень, у процесі яких вона була знижена з 1,0 до 0,86 м3/тонно-відсоток.
Завісу таємниці трохи приспускає анотація до звіту, в якій зазначено, що калорійність газу розрахована виходячи з 10,35 кВтг/м3 (у перерахунку це становить 8900 ккал/м3). А на світлині зі стенду компанії Стела вище, вказана калорійність газу 10,000 кВтг/м3 (8600 ккал/м3).
Ну і де ви бачили в нашій країні газ калорійністю 8900 ккал/м3?!
Загалом, якими способами в процесі цих перерахунків вдалося знизити витрату газу аж на 16% ми можемо лише здогадуватися, тому що процедура розрахунку у звіті не наведена. Зрозуміло лише, що обчислена вона була виходячи з кількості необхідної теплової енергії, яку було перераховано на “стандартні умови”.
Однак, у тієї ж компанії DLG є й інші звіти по зерносушарках Stela Bi-Turbo. Наприклад, звіт номер 6263F, з яким можна ознайомитися за цим посиланням (якщо посилання недоступне, тисніть сюди). І цей звіт показує нам зовсім інші числа.
Якщо ми поділимо кількість газу, витраченого на сушіння однієї тонни, на кількість видаленої вологи, то ми отримаємо дві цифри:
- 21,6 / 20,7 = 1,04 м3/тонно-відсоток;
- 23,7 / 18,2 = 1,30 м3/тонно-відсоток.
Сподіваємося, що тепер ви розумієте, як з 1,04 зробити 0,89? 😉
На знімку: Витяг зі звіту DLG Fokus Test No. 6263F.
Про німецькі зерносушарки Stela
Проте не можна не визнати, що німецька зерносушарка Stela, хоч і є нашим прямим конкурентом, – це хороша сушарка! Вона має збільшений обсяг шахти, потужні пальники та вентилятори. Ви можете переконатися в цьому на прикладі порівняння зерносушарок Stela та італійської Bonfanti. (Див. порівняння за цим посиланням).
У цій статті ми лише розглядали питання можливості витрати газу 0,86 м3/тонно-відсоток.
Найекономніші зерносушарки
Найекономнішими газовими зерносушарками вважаються зерносушарки, які оснащені не тільки системою рекуперації тепла, але і системою рециркуляції тепла. Щоб це стало можливим, зазвичай зерносушарку оснащують двома незалежними зонами сушіння (і, як наслідок, двома пальниками). Детальніше про те, як вони працюють, можна дізнатися в нашій статті про Двозонні зерносушарки.
В Україні, Казахстані, Молдові та Грузії ми представляємо італійські двозонні зерносушарки:
Залишилися запитання? Зв’яжіться з нами!
У коментарях під цією статтею
Поставте своє запитання або напишіть коментар наприкінці цієї статті. Реєстрація не потрібна.
За допомогою форми зв’язку
Напишіть нам, використовуючи форму зв’язку внизу цієї сторінки.