В этой статье хотелось бы немного затронуть тему аспирации в сельском хозяйстве. Система аспирации комплекса централизованная и обеспечивает:
— удаление легковитаемого сора из состава семян в процессе их движения по рассевам;
— удаление пыли из семян, поступающий на пневмовибростол;
— удаление пыли, сора и пустых семян непосредственно с деки пневмовибростола;
— удаление пыли перед ссыпанием семян в протравливатель.
В начале, несколько слов об аспирации как таковой.
Существующие сегодня основные приемы по удалению сора от зерна за счет взаимодействия с воздушным потоком (аспирации) реализуются в противотоке – падающее зерно обдувается встречным вертикальным потоком воздуха и частички, скорость витания которых ниже скорости потока, уносятся воздухом вверх из потока падающего вниз зерна. Рассмотрим движение двух зерен разной плотности в восходящем потоке воздуха при условии, что в силу разной плотности зерен скорость витания одного зерна выше скорости потока, а второго ниже. Тяжелое зерно будет падать, т.к. поток не в силах его поднять, а легкое будет, хоть и сопротивляться движению вверх (Земля-то его притягивает), но воздух это сопротивление переборет и поднимет легковесное зерно.
Можно считать задачу выполнили – отделили от зерна легковитаемый сор. Если не задаться вопросом: зачем мы потратили деньги (читай электроэнергию на привод вентилятора) на преодоление сопротивления тяжелого падающего зерна. А энергии потратили немало. В этом легко убедиться, если сопоставить мощности приводов для колебания рассевов различных машин (БСХ, БИС, «Петкус» и т.д.) и мощности приводов вентиляторов для аспирации легковитаемого сора у этих машин – воздушный поток требует в 5-8раз большей мощности. Такой способ аспирации энергозатратный, ибо воздух с большой скоростью обдувает все зерно ради удаления легковитаемой примеси, доля которой занимает 3-5% от массы зерна. Энергия движущегося воздуха при этом бесполезно тратится на формирование пограничных слоев на падающих зернах. Именно пограничный слой на твердых поверхностях «съедает» энергию потока, которая расходуется на трение между струйками, движущимися с различными скоростями от «0» на поверхности зерна до скорости потока на границе пограничного слоя. Экономическая эффективность такого способа очень низкая. При этом быстро падающий сплошной поток зерна нарушает равномерность воздушного потока, который и без того в узком канале имеет высокую неравномерность скорости (скорость у стенки канала равно «0»), что и приводит к низко эффективной аспирации.
На ОМФ для отбора пыли и другого легковитаемого сора применен эффективный способ аспирации с использованием естественной самоаспирации – расслоения зерна по плотности при колебании рассевов в гравитационном поле.
Сепарация по плотности в гравитационном поле происходит по той причине, что в процессе вибрации (особенно если вибрация под углом к радиусу Земли) с частотами 14–16 колебаний в секунду, тяжелое зерно быстро занимает нижние уровни на колеблющейся поверхности, а легкие сорные частички вынужденно оказываются на зерне, и для их удаления требуется гораздо меньше расхода воздуха.
Воздушный поток при заданном перепаде давления пронизывает весь слой зерна (сканирует) с малыми скоростями, а перед всасывающим устройством, где и находится легковитаемый сор, скорость увеличивается. Таким образом, существенно снижаются затраты на удаление сора из зерна. Поскольку пыли в составе зерна после основной аспирации осталось сравнительно немного, воздушный поток из сканеров пропускается через воздушные фильтры для окончательного удаления пыли, ибо никакие другие ухищрения не позволяют удалить частички менее 30-40 мкм.
Эффективность аспирации, как процесса удаления пыли и легковитаемого сора из семян различных культур, прежде всего, определяется разностью в плотности сора и самих семян.
При насыпной плотности 0,7 – 0,8 (пшеница, ячмень, кукуруза, рис, горох, соя, рапс и т.д.) эта задача легче, чем при плотности 0,45 (подсолнечник и другие легковесные семена). Поэтому, устройства для удаления легковитаемого сора должны иметь глубокое регулирование, позволяющее при переходе с одного вида зерна на другой устанавливать оптимальный режим очистки.
Для оценки эффективности аспирации на каждом канале отвода сора устанавливаются устройства для отбора пробы удаляемого материала, которые работают следующим образом.
Поток воздуха с сором, проходя через устройство, замедляется в самом широком сечении канала (А-А) пропорционально увеличению площади (согласно уравнению расхода G= c ρ F =const) и частички, скорость витания которых выше скорости движения воздуха в сечении А-А попадают в сборник, стенки которого выполнены из акрила, и, в зависимости от того, что мы видим в сборнике, позволяет нам заслонкой регулировать режим аспирации. Для более строгого анализа отбираемый материал легко извлекается из устройства без изменения режима работы. Отобранная пыль, задержанная воздушными фильтрами, отводится через шлюзовой затвор.
Аспирация, как обязательный этап очистки зернового вороха от пыли и легковитаемого сора, крайне необходима в технологии очистки по той причине, что именно пыль и легковитаемый сор содержат наибольшее количество плесневых грибов. Особенно их много в пыли, отобранной системой аспирации, об этом было подробно сказано в предыдущих статьях.
Как уже было сказано, в случае поступления влажного зерна сушка его необходима. Прежде чем перейти к устройству предлагаемой сушки, рассмотрим процесс влагоудаления из зерновой массы под воздействием потока нагретого воздуха.
