Economia de energia no grão de secagem por indução com método de aquecimento por indução
Anualmente, o Cazaquistão produz cerca de 17-19 milhões de toneladas de grãos em peso limpo, exporta cerca de 5 milhões de toneladas de grãos e o volume médio de consumo interno chega a 9-11 milhões de toneladas. O maior desenvolvimento da indústria de grãos e a promoção da exportação de grãos requerem o desenvolvimento da infraestrutura de armazenamento, transporte e secagem de grãos, incluindo a construção de novos e reconstrução dos antigos silos de grãos, construção de terminais portuários e compra de navios de carga seca e transportadores de grãos (Baum, 1983). É preciso modernizar o setor e a tarefa exige um intenso esforço dos produtores estaduais e nacionais de grãos.
Os participantes do Astana Kazakh Grain Forum V KAZGRAIN-2012 discutiram o estado atual do mercado de grãos, tendências e expectativas de preço, bem como questões desafiadoras em logística e infraestrutura. Notou-se que há 10 anos o Cazaquistão não podia ser considerado um exportador de grãos, embora atualmente as questões de exportação sejam reconhecidas como prioritárias. E a produção e secagem do grão ocupa um lugar de destaque tanto no complexo agroindustrial, quanto na economia como um todo.
A análise da experiência de muitas empresas de manufatura no processamento de grãos pós-colheita prova que a principal tarefa para garantir a segurança e a qualidade das sementes recém-colhidas é sua secagem. Aumento da importância da secagem dos grãos na zona úmida: atrasos na secagem ou na realização dessa operação com violação dos regimes tecnológicos acarretam inevitavelmente perdas de safra. De acordo com as pesquisas em 25-28% de umidade da pilha durante três dias a germinação diminui em 20%. E as perdas de matéria seca perfazem 0.7-1% por dia quando a umidade da pilha de grãos é de 37% (Ginzburg, 1973).
Os fatores importantes no uso eficiente dos secadores na agricultura são a oferta de grãos de maior qualidade, o aumento da largura de banda das unidades, bem como a redução dos custos de energia. A base para melhorar a eficácia dos secadores existentes na agricultura é garantir a remoção suficiente e estável de umidade de um metro cúbico nas câmeras dos secadores de grãos. Um dos motivos para evitar isso é que as unidades de resfriamento, integradas ao eixo de secagem, não criam condições ideais para o resfriamento de grão integral e, portanto, reduzem o volume efetivo do eixo de secagem e a remoção de umidade de um metro cúbico da câmera.
Já que a produção de trigo de 2010 demonstra uma tendência de crescimento estável: a área de cultivo aumentou 17%, o rendimento aumentou 25% e o rendimento total - 52%. A 1 de Janeiro de 2012 o Cazaquistão contava com 258 silos com capacidade de armazenamento de 14 771.3 mil toneladas e elevadores com capacidade de armazenamento de 14 127.8 mil toneladas. O aumento do rendimento e da colheita bruta requer uma tecnologia de secagem melhorada para evitar perdas de safra e manter a qualidade do grão.
O método mais prático para secagem de grãos e remoção de umidade é método de aquecimento por indução que permanece pouco estudado e raramente utilizado na prática devido às consideráveis imperfeições nas tecnologias de fabricação de conversores de frequência. Embora o equipamento de aquecimento por indução a produção está em desenvolvimento e o uso dessa prática de secagem de grãos torna-se mais preferível em comparação aos métodos tradicionais de aquecimento (Zhidko, 1982).
Atualmente, o aquecimento por indução é usado para o endurecimento superficial de produtos de aço, através do aquecimento para deformação plástica (forjamento, estampagem, prensagem, etc.), fusão de metal, tratamento térmico (recozimento, têmpera, normalização, têmpera), soldagem, soldagem, solda , metais. O aquecimento indireto por indução é usado para aquecimento de equipamentos tecnológicos (dutos, tanques, etc.), aquecimento de líquidos, secagem de revestimentos e materiais (por exemplo, madeira). O parâmetro mais importante das instalações de aquecimento por indução é a frequência. Para cada processo (têmpera superficial, por aquecimento) existe uma faixa de frequência ótima, proporcionando o melhor desempenho tecnológico e econômico. Freqüências de 50 Hz a 5 MHz são usadas para aquecimento por indução.
As vantagens do aquecimento por indução incluem o seguinte:
- A transmissão de energia elétrica diretamente para o corpo de aquecimento permite a implementação de aquecimento direto de materiais, portanto, a taxa de aquecimento é
- A transmissão de energia elétrica diretamente para o corpo de aquecimento não requer dispositivos de contato. Isso é útil para linha automatizada
- Quando um material de aquecimento é um dielétrico, por exemplo, grãos, a energia é distribuída uniformemente por todo o volume do material de aquecimento. Consequentemente, este método de indução fornece aquecimento rápido de
- O aquecimento por indução na maioria dos casos pode aumentar a produtividade e melhorar as condições de trabalho. O dispositivo de indução pode ser considerado uma espécie de transformador, quando o enrolamento primário (indutor) é conectado à fonte de alimentação CA, e o material de aquecimento serve como o secundário
A redução do custo de toda a instalação requer o desenvolvimento e a implementação de aquecedores por indução de design simples.
A principal diferença entre o aquecimento por indução e os métodos tradicionais de secagem reside no aquecimento volumétrico. O calor penetra no produto (material) não a partir da superfície; se forma no volume inteiro de uma só vez, esse processo permite a secagem do grão de forma eficaz com baixo consumo de energia. A distribuição uniforme de umidade ocorre em um material seco durante o processo de indução de aquecimento. A indução não pressupõe a transferência de calor do aquecedor para um material. Embora o uso de outros métodos de secagem exija o aquecimento do ar, transfira o calor do ar quente para o material. Em cada estágio - aquecimento do ar, seu transporte e transferência de calor para os produtos - as perdas de calor são inevitáveis.
Hoje em dia, as empresas no Cazaquistão praticamente não usam aquecedores por indução, pois são muito caros. Modelos antigos de lâmpadas de máquinas de aquecimento por indução estão desatualizados e não são fabricados.
Secagem de grãos por aquecimento indutivo. Secagem na camada descendente
Sugerimos o método de aquecimento por indução de secagem de grãos (Figura 1) onde o material de grão passa, impulsionado pela força da gravidade, através do eixo de secagem. No topo do secador, o grão é carregado por transportadores de baldes ou outros dispositivos de transporte; então o grão entra na torre de secagem. Na câmera da torre de secagem o indutor, conectado ao conversor de frequência, cria um campo eletromagnético (fluxo) de alta frequência.
Secagem em camada descendente. A camada decrescente representa o fluxo de grãos em movimento gravitacional altamente descarregado, parcialmente compensado pelo fluxo ascendente de gás (frenagem aerodinâmica). A verdadeira concentração de grãos aumenta com o decorrer do movimento. Secagem em camada suspensa. O estado de suspensão do grão é alcançado no fluxo crescente de gás ao aumentar a velocidade de fornecimento de energia. No processo, toda a superfície do grão é envolvida na troca de calor e umidade com o gás. O tempo de permanência do grão no tubo pneumo não ultrapassa alguns segundos; a temperatura do agente de secagem faz 350-400 ° C. No entanto, a redução da umidade chega a uma fração por cento. Portanto, os aparelhos com camadas pesadas de grãos são usados não como um secador separado, mas como um elemento de secador combinado de múltiplas câmaras.
Conclusão
Hoje, as empresas agrícolas e elevadores são equipados principalmente com secadores de eixo de fluxo direto. Esses secadores sugerem um desnível considerável no aquecimento e na secagem dos grãos, o que, por sua vez, causa custos substanciais de secagem térmica. O principal motivo aqui é a imperfeição no fornecimento do agente secante e ar atmosférico para as camadas desidratantes dos grãos.
Uma condição importante para o trabalho de qualidade dos secadores de grãos é um resfriamento eficiente dos grãos secos. De acordo com o plano, os dispositivos de resfriamento dos secadores de grãos são projetados de forma que a temperatura do grão na saída não ultrapasse a temperatura do ar atmosférico em mais de 10 ° C. Porém, na prática, esse valor chega a mais de 12 ° C quando a temperatura do ar é superior a 15 ° C. Além disso, os modernos secadores de grãos oferecem considerável irregularidade no resfriamento das camadas individuais de grãos. No contexto discutido, a aplicação de secagem por aquecimento por indução pode ser a forma mais adequada em termos de produtividade, qualidade e eficiência de custos.
Referências
Baum, A., 1983. Secagem de grãos [em russo], Moscou: Kolos
Ginzburg, A., 1973. Essentials of theory and technology in cleaning of foodstuffs [in Russian], Moscow: Food industry
Zhidko, V., 1982. Secagem de grãos e secadores de grãos [em russo], Moscou: Kolos