توفير الطاقة في تجفيف الحبوب بالحث الحثي مع طريقة التسخين بالحث الحثي
وتنتج كازاخستان سنويًا حوالي 17-19 مليون طن من الحبوب بالوزن النظيف، وتصدر حوالي 5 ملايين طن من الحبوب، ويصل متوسط حجم الاستهلاك المحلي إلى 9-11 مليون طن. وتتطلب زيادة تطوير صناعة الحبوب وتعزيز تصدير الحبوب تطوير البنية التحتية لتخزين ونقل وتجفيف الحبوب، بما في ذلك بناء صوامع جديدة وإعادة بناء صوامع الحبوب القديمة، وبناء محطات الموانئ وشراء سفن الشحن الجاف وناقلات الحبوب (Baum, 1983). هناك حاجة إلى تحديث الصناعة وتتطلب المهمة جهوداً مكثفة من الدولة ومنتجي الحبوب الوطنيين.
ناقش المشاركون في منتدى أستانا الكازاخستاني الخامس للحبوب KAZGRAIN-2012 الوضع الحالي لسوق الحبوب واتجاهاته وتوقعات الأسعار، فضلاً عن القضايا الصعبة في مجال الخدمات اللوجستية والبنية التحتية. وقد لوحظ أنه قبل 10 سنوات لم يكن من الممكن اعتبار كازاخستان دولة مصدرة للحبوب، بينما في الوقت الحالي تعتبر قضايا التصدير من القضايا ذات الأولوية. ويحتل إنتاج وتجفيف الحبوب أحد الأماكن الرائدة في كل من المجمع الصناعي الزراعي والاقتصاد ككل.
يثبت تحليل تجربة العديد من المؤسسات الصناعية في مجال معالجة الحبوب بعد الحصاد أن المهمة الأساسية في ضمان سلامة وجودة البذور المحصودة حديثًا هي تجفيفها. وتزداد أهمية تجفيف الحبوب في المنطقة الرطبة: فالتأخير في التجفيف أو تنفيذ هذه العملية مع انتهاك الأنظمة التكنولوجية يتسبب حتمًا في خسائر المحاصيل. ووفقًا للبحوث في الرطوبة 25-28% في كومة الرطوبة لمدة ثلاثة أيام ينخفض الإنبات بمقدار 20%. ويصل الفاقد من المادة الجافة إلى 0.7-1% يوميًا عندما تكون رطوبة كومة الحبوب 37% (Ginzburg, 1973).
وتتمثل العوامل المهمة في الاستخدام الفعال للمجففات في الزراعة في توفير جودة أعلى للحبوب، وزيادة عرض النطاق الترددي للوحدات، بالإضافة إلى خفض تكاليف الطاقة. تتمثل قاعدة تحسين فعالية المجففات الحالية في الزراعة في ضمان إزالة الرطوبة الكافية والمستقرة من متر مكعب واحد في كاميرات مجففات الحبوب. أحد الأسباب التي تمنع ذلك هو أن وحدات التبريد، المدمجة في عمود التجفيف، لا تخلق الظروف المثلى للتبريد الكامل للحبوب، وبالتالي تقلل من الحجم الفعال لعمود التجفيف وإزالة الرطوبة من المتر المكعب من الكاميرا.
ومنذ عام 2010، أظهر إنتاج القمح اتجاهاً مستقراً للنمو: فقد زادت مساحة المحصول بمقدار 171 ألف طن من القمح، وزاد المحصول بمقدار 251 ألف طن من القمح، وزاد إجمالي المحصول بمقدار 521 ألف طن من القمح. وفي الأول من يناير 2012 كان لدى كازاخستان 258 صومعة بسعة تخزينية تبلغ 14 771.3 ألف طن، ومصاعد بسعة تخزينية تبلغ 14 127.8 ألف طن. وتتطلب زيادة المحصول وإجمالي المحصول تحسين تكنولوجيا التجفيف لتجنب خسائر المحاصيل والحفاظ على جودة الحبوب.
أكثر الطرق المنظورة لتجفيف الحبوب وإزالة الرطوبة هي طريقة طريقة التسخين بالحث الحثي والتي لا تزال قليلة الدراسة ونادراً ما تستخدم في الممارسة العملية بسبب العيوب الكبيرة في تقنيات تصنيع محولات التردد. على الرغم من أن معدات التسخين بالحث الحثي يتطور الإنتاج حاليًا ويصبح استخدامه في ممارسة تجفيف الحبوب أكثر تفضيلًا مقارنةً بطرق التسخين التقليدية (زيدكو، 1982).
في الوقت الحالي يتم استخدام التسخين بالحث الحثي في تصلب سطح منتجات الصلب، من خلال التسخين للتشوه البلاستيكي (التشكيل، الختم، الكبس وما إلى ذلك)، صهر المعادن، المعالجة الحرارية (التلدين، التقسية، التطبيع، التبريد)، اللحام، اللحام، اللحام، اللحام، اللحام، المعادن. ويستخدم التسخين بالحث غير المباشر لتسخين المعدات التكنولوجية (خطوط الأنابيب، والخزانات، وما إلى ذلك)، وتسخين السوائل، وتجفيف المعاطف والمواد (مثل الخشب). أهم معلمة لتركيبات التسخين بالحث هي التردد. لكل عملية (تصلب السطح، من خلال التسخين) يوجد نطاق تردد مثالي، مما يوفر أفضل أداء تكنولوجي واقتصادي. وتستخدم الترددات من 50 هرتز إلى 5 ميجا هرتز للتسخين بالحث.
تشمل مزايا التسخين بالحث الحثي ما يلي:
- يسمح نقل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى جسم التسخين بتنفيذ التسخين المباشر للمواد، وبالتالي يكون معدل التسخين
- لا يتطلب نقل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى جسم التسخين أجهزة تلامس. وهذا مفيد للخط الآلي
- عندما تكون مادة التسخين عازلة، مثل الحبوب على سبيل المثال، يتم توزيع الطاقة بالتساوي على كامل حجم مادة التسخين. وبالتالي، توفر طريقة الحث هذه تسخينًا سريعًا لـ
- يمكن أن يؤدي التسخين بالحث في معظم الحالات إلى زيادة الإنتاجية وتحسين ظروف العمل. يمكن اعتبار جهاز الحث نوعًا من المحولات، عندما يتم توصيل الملف الأولي (المحرِّض) بمصدر طاقة التيار المتردد، وتعمل مادة التسخين بمثابة المادة الثانوية
يتطلب خفض تكلفة التركيب بأكمله تطوير وتنفيذ سخانات تحريضية بسيطة في التصميم.
يكمن الاختلاف الرئيسي بين التسخين بالحث عن طرق التجفيف التقليدية في التسخين الحجمي. حيث تتغلغل الحرارة في المنتج (المادة) وليس من السطح؛ وتتشكل الحرارة في الحجم كله دفعة واحدة، وتسمح هذه العملية بتجفيف الحبوب بفعالية مع استهلاك منخفض للطاقة. يحدث توزيع متساوٍ للرطوبة في المادة المجففة أثناء عملية الحث الحراري بالتسخين. لا يفترض الحث الحثي انتقال الحرارة من السخان إلى المادة. بينما يتطلب استخدام طرق التجفيف الأخرى تسخين الهواء، ثم نقل الحرارة من الهواء الساخن إلى المادة. وفي كل مرحلة - تسخين الهواء، ونقله، ونقل الحرارة إلى المنتجات - لا يمكن تجنب فقدان الحرارة في كل مرحلة - تسخين الهواء، ونقله ونقل الحرارة إلى المنتجات.
في الوقت الحاضر، لا تستخدم الشركات في كازاخستان عمليًا السخانات الحثية لأنها باهظة الثمن. نماذج المصابيح القديمة من آلات التسخين بالحث الحثي عفا عليها الزمن ولم يتم تصنيعها.
تجفيف الحبوب بالتسخين الحثي. التجفيف في الطبقة المتساقطة
نقترح طريقة التسخين الحثي لتجفيف الحبوب (الشكل 1) حيث تمر مادة الحبوب، مدفوعة بقوة الجاذبية، عبر عمود التجفيف. وفي الجزء العلوي من المجفف يتم تحميل الحبوب في الجزء العلوي من المجفف بواسطة دلو ناقل أو أجهزة نقل أخرى؛ ثم تدخل الحبوب إلى برج التجفيف. في كاميرا برج التجفيف، يقوم المحرِّض المتصل بمحول التردد بإنشاء مجال كهرومغناطيسي (تدفق) عالي التردد.
التجفيف في الطبقة المتساقطة. تمثل الطبقة المتساقطة تيار الحبوب المتحرك بالجاذبية الشديدة التفريغ، ويقابلها جزئيًا التدفق الصاعد للغاز (الكبح الهوائي). يزداد التركيز الحقيقي للحبوب في مسار الحركة. التجفيف في طبقة معلقة. تتحقق الحالة المعلقة للحبوب في تيار رفع الغاز عند زيادة سرعة إمداد الطاقة. في هذه العملية يشارك سطح الحبوب بالكامل في التبادل الحراري والرطوبة مع الغاز. لا يتجاوز وقت بقاء الحبوب في الأنبوب الهوائي بضع ثوانٍ؛ وتبلغ درجة حرارة عامل التجفيف 350-400 درجة مئوية. ومع ذلك، فإن انخفاض الرطوبة يصل إلى جزء في المائة. لذلك، لا يُستخدم الجهاز المزود بطبقات موزونة من الحبوب كمجفف منفصل، ولكن كعنصر من المجفف متعدد الغرف المدمج.
الخاتمة
واليوم يتم تجهيز الشركات الزراعية والمصاعد الزراعية في الغالب بواسطة مجففات عمود التدفق المباشر. وتشير هذه المجففات إلى وجود تفاوت كبير في تسخين وتجفيف الحبوب مما يسبب بدوره تكاليف تجفيف حراري كبيرة. والسبب الرئيسي هنا هو القصور في إمداد عامل التجفيف والهواء الجوي لطبقات الحبوب المجففة.
أحد الشروط المهمة لجودة عمل مجففات الحبوب هو التبريد الفعال للحبوب المجففة. ووفقًا للخطة، يتم تصميم أجهزة التبريد في مجففات الحبوب بحيث لا تزيد درجة حرارة الحبوب عند الإخراج عن درجة حرارة الهواء الجوي بأكثر من 10 درجات مئوية. ومع ذلك، تصل هذه القيمة عمليًا إلى أكثر من 12 درجة مئوية عندما تكون درجة حرارة الهواء أعلى من 15 درجة مئوية. كما أن مجففات الحبوب الحديثة توفر تفاوتًا كبيرًا في تبريد طبقات الحبوب الفردية. في السياق الذي تمت مناقشته يمكن أن يكون تطبيق التجفيف بالتسخين الحثي الطريقة الأنسب من حيث الإنتاجية والجودة وكفاءة التكلفة.
المراجع
باوم، أ.، 1983. تجفيف الحبوب [بالروسية]، موسكو: كولوس
جينزبورغ، أ.، 1973. أساسيات النظرية والتكنولوجيا في تجفيف المواد الغذائية [باللغة الروسية]، موسكو: الصناعات الغذائية
زيدكو، ف.، 1982. تجفيف الحبوب ومجففات الحبوب [باللغة الروسية]، موسكو: كولوس