Способ сушки и хранения грубых кормов и растительного сырья и устройство для его осуществления

 

Использование: в сельском хозяйстве, в частности в сушильных агрегатах. Сущность изобретения: способ включает укладку массы послойно на приточные каналы, ее вентиляцию и сушку. При этом подачу теплого воздуха чередуют с подачей охлажденного воздуха, а перед сушкой массу обрабатывают аммиаком. Слои массы разделяют воздушными прослойками. При сушке влажный воздух из массы удаляют, нагревая ее верхнюю часть и покрытие, которым укрыта масса. Устройство включает систему состоящую из каналов 1, 3, вертикальной трубы 2, солнечных торообразных труб 15 и 16. При этом труба 2 выполнена с окнами 7 и 8, вытяжным патрубком 9, теплонакопительной камерой 12, крышей 10, под которой расположена решетка 11. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 1 табл., 9 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для сушки и хранения растительных кормов.

Цель изобретения - уменьшение потерь питательных веществ и улучшение процесса сушки за счет повышения эффективности использования ветровой и солнечной энергии.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа сушки и хранения грубых кормов и растительного сырья, продольный разрез; на фиг. 2 - то же устройство, вид сверху; на фиг. 3 показаны нижние приточные каналы и вертикальная труба с дополнительными приточными каналами, крышей и вытяжной насадкой; на фиг. 4 - дополнительные приточные каналы и их связь с вертикальной трубой, вид сверху; на фиг. 5 изображен солнечный торообразный коллектор с частичным разрезом, вид с торцов; на фиг. 6 - тот же коллектор, вид сверху; на фиг. 7 - фрагмент зеркала; на фиг. 8 и 9 - солнечные коллекторы.

Способ сушки и хранения реализуется следующим образом.

П р и м е р 1. Клеверо-злаковую массу влажностью 51% укладывали послойно с трубчатыми горизонтальными приточными каналами, располагаемыми на всех уровнях и сообщаемыми между собой вертикальным приточным каналом. Сверху массу нагревали черной крышей, которая оснащена вытяжной трубой. При этом крыша установлена с зазором над кормом для того, чтобы влага не конденсировалась и не накапливалась в верхних слоях корма. Приточные каналы не фиксировались на вертикальном канале, т.е. масса уплотнялась под собственным весом. В нижние каналы подавался воздух. Причем производили чередование подачи теплового воздуха с подачей холодного воздуха. В дневное время в течение 5 ч подавался теплый воздух (36^оС), а затем наружный воздух без подогрева (19^оС), который пропускали до тех пор, пока масса не охладится до его температуры. Ночью и рано утром температура воздуха снижалась до +6^оС. Операции проводили и днем. Массу высушивали до влажности 15% и хранили на приточных каналах в течение 4 мес. Результаты представлены в таблице. Они свидетельствуют о том, что в отличие от прототипа в примере 1 уменьшены потери протеина и каротина при сушке, а также при хранении. В примере 1 масса продувалась во всех направлениях, а чередование подачи теплого и холодного воздуха уменьшает потери питательных веществ за счет улучшения перераспределения влаги от стеблей к листьям. Кроме того, при подаче в теплую массу холодного воздуха последний нагревается, что ведет к снижению его относительной влажности и ускорению сушки массы. При подаче теплого воздуха в холодную массу временно происходит конденсация влаги на поверхности корма, одна эта свободная влага быстро удаляется. Удаление влажного, более легкого воздуха ускоряется благодаря тому, что он скапливается под крышей и удаляется из ее полости вытяжной трубой, что создает дополнительную вентиляцию массы.

П р и м е р 2. Все операции проводились так же, как в примере 1, однако перед сушкой в массу в расчете на 1 т вводили 5 кг аммиака. Исследования показали, что сохраняемость питательных веществ повысилась (см. таблицу), поскольку подавлены процессы деземинирования аминокислот, связывается часть влаги, кроме того, аммиак легче воздуха усиливает восходящий ток, т.е. ускоряет процесс сушки.

П р и м е р 3. Все операции проведены так же, как в примере 2, но дополнительные приточные каналы закрепляли неподвижно так, что между слоями корма образовывались воздушные прослойки, т. е. масса располагалась на своеобразных трубчатых вешалах. Результаты показали, что потери каротина и особенно протеина резко уменьшились в процессе хранения, так как улучшается естественная вентиляция массы.

Способ сушки и хранения осуществляют с помощью устройства, которое имеет проточные каналы, выполненные в виде перфорированных труб 1, расположенных радиально в горизонтальной плоскости и закрепленных на центральной вертикальной перфорированной трубе 2, на которой установлены дополнительные приточные каналы 3, размещенные в параллельных плоскостях и сообщенные с полостью вертикальной трубы 2 с помощью коаксиально закрепленной на ней полой муфты 4. Вертикальная труба 2 для осуществления подачи воздуха через массу 5 снабжена внутренней перегородкой 6, над которой на двух уровнях выполнены окна 7 и 8. Причем окна 8 верхнего уровня размещены в поворотной ветровой вытяжной насадке 9, над которой закреплена коническая крыша 10. Для того, чтобы влага не конденсировалась в верхних слоях корма, а также для усиления вентилирования массы крыша 10 нижним основанием скреплена с решеткой 11, причем между первой и последней выполнено пространство 12, сообщающееся с окнами 7 нижнего яруса. Для усиления тяги крыша окрашена в черный цвет и выполнена из теплопроводного материала. Для улучшения использования для сушки энергии солнца и ветра ветровая насадка 9 закреплена на верхнем конце вертикальной трубы 2 коаксиально, при этом верхний торец последней заглушен и снабжен теплонакопительной камерой 12' , которая помещена в прозрачную оболочку 13 и в фокальном пространстве линзы 14. Труба 2, насадка 9, теплонакопительная камера 12' окрашены в черный цвет. Для уменьшения теплопотерь нижняя поверхность трубы 1 покрыта зеркальной пленкой.

Для улучшения использования солнечной энергии нижние приточные каналы в виде перфорированных труб 1 соединены с вентиляционным узлом, который выполнен в виде ветронагнетательных труб 15 и 16 с поворотными ветроулавливающими насадками 17 и 18. Часть ветронагнетательных труб 16 сообщена с трубами 1 с помощью соединительных трубчатых рукавов 19, выполненных, например, из полимерной пленки. Часть ветронагнетательных труб 15 сообщена с трубами 1 через солнечный коллектор, который выполнен в виде черных теплообменных труб 1, труб 20 и 21, размещенных в оболочках. Последние для улучшения улавливания солнечной энергии изготовлены также в виде труб, верхние половины которых выполнены в виде прозрачных полуцилиндрических оболочек 22, а нижние - в виде зеркал 23, т.е. соответственно из прозрачной и зеркальной пленки, закрепленной на каркасе (не показан). Между собой черные теплообменные трубы 21 соединены рукавами 24. При этом солнечный коллектор выполнен в виде трубчатых торообразных полуколец, размещенных на солнечной стороне (фиг. 1 и 2).

Для обеспечения перемещения устройства вместе с кормом на открытое пространство и к ферме и уменьшения теплопотерь приточные каналы, изготовленные в виде труб 1, установлены на опоры 25 в виде линз. Для повышения эффекта нижняя поверхность труб 1 покрыта светоотражающей зеркальной пленкой 26.

С целью повышения эффективности использования солнечной энергии с теневой стороны приточных каналов 1 на удалении от устройства, обеспечивающем хорошую освещенность, установлен дополнительный цилиндрический солнечный коллектор в виде черной трубы 27 и оболочки 28. Труба 27 соединена с одной из труб 1 с помощью гибкого рукава (фиг. 2).

Для обеспечения транспортировки устройства с кормом к ферме или на открытое пространство с наиболее благоприятным ветровым режимом каждая труба 1 нижних приточных каналов выполнена в виде полоза, т.е. ее конец загнут вверх в виде лыжи, одна из которых снабжена съемной серьгой 29. Это необходимо и для улучшения улавливания воздушных ветровых потоков. С этой же целью, а также для предотвращения попадания осадков торцы труб 1 нижних приточных каналов выполнены с наклоном под острым углом к горизонтальной плоскости, т.е. угол меньше 90^о. Это необходимо и для улучшения улавливания ветровых потоков при отсутствии ветронагнетательных труб 15 и 16, например, при хранении кормов в осенне-зимний период (фиг. 3).

С целью обеспечения эксплуатации устройства и укладки массы на приточные каналы 1 и 3 вертикальная труба 2 выполнена составной из секции, а дополнительные проточные каналы 3 зафиксированы на полых съемных муфтах 4, которые могут быть закреплены с помощью винтов или штырей 30 неподвижно на трубе 2. Для лучшей вентиляции и для того, чтобы масса удерживалась на дополнительных приточных каналах 3, последние между собой соединены перфорированными кольцевыми трубами 31 (фиг. 4).

Для того, чтобы улучшить использование солнечной энергии для сушки, солнечные коллекторы выполнены так, чтобы верхние кромки зеркал 23 на каждом участке располагались на линии АВ, перпендикулярной направлению лучей солнца, т.е. кромки расположены по винтовым линиям АА₁ и ВВ₂. Такая конструкция солнечного коллектора легко выполняется из полимерной пленки (фиг. 5, 6 и 7). Такая конструкция позволяет практически полностью уловить солнечные лучи и увеличить активную поверхность солнечных коллекторов (фиг. 5-9).

Работает устройство следующим образом.

Устанавливается первоначально труба 1, жестко скрепленная с первой секцией вертикальной трубы 2. На трубы 1 могут быть уложены ветви деревьев или один из дополнительных приточных каналов 3 с кольцевыми трубками 31, на которых размещают первый слой влажной массы. После этого над ним закрепляют еще секцию трубы 2 и дополнительно приточные каналы 3 с кольцевыми трубками 31, затем таким же образом послойно укладывают остальные слои корма. В завершение устанавливают концевую секцию трубы 2 с крышей 10, решеткой 11, перегородкой 6, окнами 7, 8 и насадкой 9. После этого сформированный таким образом стог при необходимости транспортируют трактором на открытое пространство, используя для этого серьгу 29. Тяговое сопротивление в значительной степени снижается за счет линзообразных опор 25, которые к тому же предотвращают повреждение зеркальной пленки 26.

После установки стога на место сушки к торцам труб 1 подсоединяют солнечные кольцеобразные трубчатые солнечные коллекторы в виде соединенных друг с другом черных труб 20 и 21 с зеркалами 23 и прозрачными оболочками 22, а также ветронагнетальные трубы 15 и 16 с ветроулавливающими поворотными насадками 17 и 18. После этого в одну из ветронагнетательных труб 16 вводят аммиак. Под действием ветра насадки 17 и 18 автоматически устанавливаются раструбами навстречу ветру. Поэтому аммиак нагнетается в трубы 1 и 2 и приточные каналы 3, а из них в массу. Поскольку последняя влажная, то аммиак частично адсорбируется в ее тканях, подавляя развитие плесеней и замедляя процесс дезаминирования аминокислот. Поскольку аммиак легче воздуха, то он поднимается, усиливая тягу, создаваемую окончанием трубы 2 и насадкой 9, что ускоряет процесс сушки.

После обработки корма аммиаком насадки 18 ветронагнетательных труб 16, которые подсоединены непосредственно к трубам 1 нижних приточных каналов, закрываются, для этого можно их снять и раструбами надеть на трубы 16, т.е. закрыть воздухопроходные окна в них. В этом случае воздух ветром нагнетается в насадки 17 ветронагнетательных труб 15, откуда он поступает в теплообменные трубы 20 и 21, расположенные под прозрачными оболочками 22 в фокусе собирательных зеркал 23. Последние фокусируют солнечную энергию на трубы 20 и 21 и нагревают воздух в них.

Теплый воздух поступает в трубы 1 и 2, а из них в дополнительные приточные каналы 3 и в трубки 31. Благодаря тому, что трубы 1 устанавливают на опоры 25 и покрывают зеркальной пленкой 26, предотвращается их теплообмен с почвой и окружающей средой. Теплый воздух подсушивает массу, пронизывая ее снизу вверх и от центра к периферии. При этом перегородка 6 в трубе 1 предотвращает транзитное прохождение воздуха по последней и способствует вентилированию всей массы.

Влажный воздух легче сухого, поэтому, увлажняясь в массе, он поднимается, проходит через решетку 11, попадает в пространство 12 под крышей и поступает в самую верхнюю его часть, где расположены окна 7 нижнего уровня, через которые воздушный поток всасывается в верхнюю часть трубы 1 и выбрасывается через окна 8, так как ветер создает разрежение на конце раструба вытяжной насадки 9, которая автоматически под действием ветра устанавливается в противоположную сторону от него.

Тяга и скорость воздушного потока резко усиливаются благодаря тому, что черная крыша 10 нагревается, т.е. в самой верхней части пространства 12 находится самый теплый воздух. При этом нагревается и верхняя часть корма, что улучшает удаление из пор влаги. Этот эффект резко возрастает, поскольку теплонакопительная камера 12' с водой нагревается лучами, собираемыми линзой на ее поверхность, т.е. на торце трубы 1 и окон 8 воздух также подогревается. Этому способствует и уменьшение теплообмена камеры 12' благодаря наличию прозрачной оболочки 13.

Решетка 11 и пространство 12 предотвращают конденсацию влаги в верхних слоях массы, что предотвращает ее порчу. Крыша 10 предотвращает попадание осадков и росы на массу и является своеобразным теплоулавливателем, усиливающим тягу воздуха через массу.

Через некоторое время, когда масса нагреется до температуры воздуха, поступаемого из солнечных коллекторов, ветронагнетательные трубы 15, соединенные с последними, закрывают, а ветронагнетательные трубы 16, сообщенные непосредственно с трубами 1, открывают. В результате масса обрабатывается более холодным воздухом, охлаждаясь при этом. Холодный воздух, проходя через тепловую массу, расширяется и нагревается, при этом относительная влажность его резко уменьшается, что способствует ускорению сушки массы. После охлаждения последней снова подключаются солнечные коллекторы. При контакте теплого воздуха с холодной массой в первый момент может происходить конденсация свободной влаги на поверхности листьев и стеблей, однако эта влага легко удаляется при последующей продувке воздухом.

В ранние утренние часы наружный воздух имеет самую низкую температуру и самую низкую влажность, хотя относительная влажность достигает максимума. В связи с этим в ранние утренние часы массу продувают холодным воздухом. Для этого открывают трубы 16. Поскольку в камере 12' накопилось тепло, то создается усиленная тяга, что способствует охлаждению и сушке массы. В дневное время опять производят чередование подачи нагретого и наружного воздуха.

После сушки объем стеблей и листьев уменьшается, между слоями массы и дополнительными приточными каналами 3 образуют воздушные прослойки (пространства). Высушенная масса находится на своеобразных вешалах, поэтому сено хорошо продувается ветром, а ее влажность не повышается.

После сушки трубы 16 и 17 и солнечные коллекторы могут быть убраны или использоваться для сушки сена, соломы или льнотресты в скирдах. Однако и в этих случаях ветер хорошо улавливается наклонными раструбами торцов труб 1, причем осадки не попадают в полость последних, так как торцы выполнены с наклоном под острым углом к горизонтальной поверхности.

В зимний период происходит продувка растительного сырья холодным воздухом, что предотвращает развитие в нем плесеней и гнилостных процессов.

Для транспортировки к ферме устройство подсоединяют серьгой 29 к трактору. При этом первый рывок осуществляют в боковом направлении, что в десятки раз снижает усилие на срыв устройства с места. Это в значительной степени обусловливается наличием линзообразных опор, резко снижающих силы адгезии и трения. При этом исключаются потери сена, поскольку нет остожья и верхнего испорченного слоя.

Следует отметить, что конструкция солнечных коллекторов обеспечивает очень эффективное использование солнечной энергии для сушки, поскольку солнечные коллекторы выполнены в виде трубчатых последовательно соединенных полуколец, образованных черными торообразными трубами 20 и 21, размещенными в фокусе торообразных оболочек, нижняя обращенная к солнцу внутренняя поверхность которых выполнена в виде собирательных зеркал 23, а верхняя - в виде прозрачных оболочек 22. При этом последние уменьшают теплообмен, а первые фокусируют лучи на черные трубы 20.

Торообразные солнечные коллекторы работают в этом случае следующим образом. Лучи, расположенные в плоскости поперечного сечения (фиг. 5), проходят через оболочку 22, падают на цилиндрическую полосу зеркала 23, фокусируются на черную трубу 20. При этом благодаря тому, что отверстие зеркала 23, т.е. линия, соединяющая кромки последнего, направлено перпендикулярно лучам солнца, обеспечивается максимальная освещенность зеркала 23 и максимальное нагревание трубы 20 (фиг. 5 и 6).

Лучи, находящиеся в продольной или другой плоскости, падающие на зеркало 23 с отклонением от плоскости его поперечного сечения (фиг. 8), в конечном счете также направляются на черную трубу 20. При этом лучи падают на зеркало под углом , отражаются под этим углом и направляются под углом на черную трубу. Поскольку угол больше угла , т.е. угол ближе к 90^о, то черная труба 20 хорошо поглощает их. Непоглощенные лучи, отражаясь от трубы 20, направляются на зеркало 23 под углом ₁, от которого они переотражаются снова на трубу 20 под углом ₁, причем угол ₁ больше угла ₁ и , что способствует еще лучшему поглощению солнечной энергии и тепла.

Те боковые лучи, которые не попали на зеркало 23, падают на черную трубу 20 под углом . Лучи, не поглощенные последней, отражаются на зеркало 23 под углом и направляются им на трубу 20 под углом ₁, который больше угла и т.д. Все это в конечном счете превращает солнечные коллекторы в ловушку солнечной энергии.

Расположение солнечных коллекторов в виде полуколец на солнечной стороне устройства позволяет уменьшить их габариты, увеличив их протяженность, и усилить тем самым нагрев воздуха в трубах 20.

При полном освобождении устройства от растительной массы дополнительные приточные каналы 3 с кольцевыми трубками 31 опускаются на трубы 1, для этого вынимаются штыри 30. Вертикальная труба 2 демонтируется, а ее секции укладываются на приточные каналы 3, сверху устанавливается секция с крышей 10.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ сушки и хранения растительного сырья и устройство для его реализации обеспечивают лучшее сохранение качества сырья, снижают потери питательных веществ и затраты энергии.

Формула изобретения

1. Способ сушки и хранения грубых кормов и растительного сырья, включающий укладку массы в виде стога на приточные каналы, подачу подогретого с помощью солнечного коллектора воздуха снизу вверх, чередование подачи теплого и холодного воздуха, укрытие стога сверху от осадков, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь питательных веществ и снижения затрат энергии за счет повышения эффективности использования ветровой и солнечной энергии, приточные каналы располагают радиально на параллельных горизонтальных уровнях, сообщая их друг с другом, при этом сырье укладывают послойно на горизонтальных приточных каналах, а перед сушкой его обрабатывают аммиаком, причем при сушке воздух дополнительно подают в горизонтальном направлении с выходом его от центра в атмосферу, а влажный воздух собирают над верхней поверхностью стога и удаляют с помощью вытяжной трубы, дополнительно нагревая покрытие и верхнюю часть стога и используя энергию солнца и ветра, причем между покрытием и кормом выполняют воздушную полость.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между слоями растительной массы выполняют воздушные прослойки.

3. Устройство для сушки и хранения грубых кормов и растительного сырья, содержащее приточный канал и солнечный коллектор, выполненный в виде внутренней черной трубы, размещенной внутри прозрачной оболочки, вентиляционный узел, отличающееся тем, что приточные каналы изготовлены в виде перфорированных труб, расположенных радиально в горизонтальной плоскости и жестко прикрепленных к центральной вертикальной перфорированной трубой, на которой в параллельных плоскостях установлены съемные дополнительные приточные каналы, соединенные друг с другом кольцевыми трубками, при этом вертикальная труба в верхней части снабжена перегородкой и поворотной ветровой вытяжной насадкой, причем в упомянутой трубе над перегородкой выполнены окна, над которыми в насадке выполнены дополнительные окна, при этом под насадкой на трубе коаксиально установлена коническая крыша, которая основанием прикреплена к решетке, коническая крыша и решетка установлены с образованием полости, которая сообщена с окнами нижнего уровня.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что ветровая насадка закреплена на трубе коаксиально, при этом верхний торец последней заглушен и оснащен теплонакопительной камерой, размещенной в прозрачной оболочке и собирательной линзе, причем крыша, насадка и верхняя часть трубы окрашены в черный цвет, а нижняя поверхность труб нижних проточных каналов покрыта зеркальной пленкой и снабжена опорами линзообразной формы.

5.Устройство по п.3, отличающееся тем, что вентиляционный узел выполнен в виде ветронагнетательных труб с поворотной ветроулавливающей насадкой, соединенных с солнечными коллекторами и приточным каналом нижнего уровня.

6.Устройство по п.3, отличающееся тем, что солнечный коллектор выполнен в виде трубчатых торообразных полуколец, соединенных последовательно друг с другом и размещенных на солнечной стороне, при этом нижняя часть внешней оболочки выполнена в виде зеркала.

7.Устройство по п.3, отличающееся тем, что каждый нижний приточный канал выполнен в виде полоза с загнутым вверх концом, при этом торец последнего изготовлен с наклоном под острым углом к горизонтальной плоскости, причем один из торцов снабжен съемной серьгой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10