Лекція 3 характеристика зернових мас, як об’єктів зберігання

1.Состав зернової маси і характеристика її компонентів.

2.Фізіческіе властивості зернової маси: сипкість, самосортування, скважистость.

3.Сорбціонние властивості: рівноважна вологість і теплофізичні характеристики зерна

1. Партії зерна, що зберігаються в насипах, прийнято називати зер-новими масами. Термін «зернова маса» слід розуміти як технічний, прийнятний для зерна або насіння культур будь-якого сімейства або роду, які використовуються на різноманітні потреби.

Будь-яка зернова маса складається з: 1) зерен (насіння) основної культури, складових як за обсягом, так і за кількістю основу будь-якої зернової маси; 2) домішок; 3) мікроорганізмів.

Різноманітна конфігурація зерен і домішок, їх різні розміри призводять до того, що при розміщенні їх в ємностях обра-ся порожнечі (свердловини), заповнені повітрям. Він істотно впливає на всі компоненти зернової маси, відоіз-змінюється сам і може істотно відрізнятися за складом, темпе-ратурі й супроти від звичайного повітря атмосфери. У зв'язку з цим повітря міжзернових просторів також відносять до компонентів, що становлять зернову масу. Крім зазначених постійних компонентів, в окремих партіях зерна-можуть бути комахи і кліщі. Оскільки зернова маса «служить для них середовищем, в якому вони є і впливають на її стан», їх вважають п'ятим додатковим і вкрай небажану-них компонентом зерновий маси.

Таким чином, будь-яку зернову масу при її зберіганні та про-розробці слід розглядати насамперед як комплекс живих організмів. Кожна група цих організмів або окремі представники за певних умов можуть в тій чи іншій мірі проявляти життєдіяльність і, отже, впливати на стан і якість інформації, що зберігається зернової маси.

2. Вивчення властивостей зернової маси показало, що за своєю при-роді вони можуть бути розділені на дві групи: фізичні і фізіологічні. Багато з властивостей кожної групи взаємопов'язані, і тільки з урахуванням цих зв'язків може бути найбільш раціонально організовано зберігання зернових мас.

Для практики зберігання становлять інтерес наступні фі-зические властивості зернової маси: сипкість і самосортування, скважистость, здатність до сорбції і десорбції різних па-рів і газів (сорбційна ємність) і теплообмінні властивості (тепло-провідність, температуропровідність, термовлагопроводность і теп-лоемкость) .

Сипучість. Зернова маса досить легко заповнює ємність будь-якої конфігурації і за певних умов може спливати з неї. Велика рухливість зернової маси - її сипучість - пояснюється тим, що вона в основі своїй складається з окремих дрібних твердих частинок - зерен основної культури і різних домішок. Так, в 1 т зернової маси пшениці налічується 30-40 млн. Зерен, а в 1 т проса - 150-190 млн. Зерен. Хороша сипкість зернових мас має величезне практиче-ське значення. Так, зернові маси можна легко переміщати за допомогою норій, транспортерів і пневмо-транспортних установок, завантажувати в різні за розмірами і формою транспортні засоби (автомашини, вагони, суду) ре-ніліща (засіки, склади, траншеї, силоси елеваторів). Нарешті, вони можуть переміщатися самопливом. Це властивість широко викорис-товують при зберіганні, обробці зернових мас і вантажно-розвантажувальних роботах; на ньому заснована вся поточность процесів на елеваторах, млинах і круп'яних заводах. Сипучість зернової маси характеризують кутом тертя або кутом природного укосу. Знаходяться в зерновій масі домішки, як правило, поні-жають її сипучість. Кут природного укосу у вівса може бути від 31 до 54 °, у ячменю - 28-45 °, у пшениці - 23-38 °, у проса - від 20 до 27 °.

Самосортування спостерігається і в процесі завантаження зернової маси в сховища. При цьому самосортування сприяє парусність - опір, який чиниться повітрям переме-щенію кожної окремої частки.

Скважістость. При характеристиці зернової маси вже отме-чалось, що в ній є міжзернові простору - свердловини, заповнені повітрям. Свердловини складають значну частину обсягу зернового насипу і справляють істотний впливав-ня на інші її фізичні властивості і відбуваються в ній фізіо-логічні процеси.

Величина Скважістость зернової маси залежить в основному від чинників, що впливають на натуру зерна. Так, зі збільшенням вологість-ності зменшується сипкість, а отже, і щільність укладання. Великі домішки зазвичай збільшують скважистость, дрібні легко розміщуються в міжзернових просторах і зменшують її. Зер-нові маси, що містять великі і дрібні зерна, мають мень-шей скважістостью. Вирівняні зерна, а також шорсткі або зі зморщеною поверхнею укладаються менш щільно. Знаючи обсяг, яку він обіймав зер-нової масою, і її скважистость, легко встановити обсяг знаходячи-щегося в свердловинах повітря. Це кількість повітря при актив-ном вентилировании приймається за один обмін.

Скважістость (S) визначають за формулою:

S = W-v / W * 100, де W- загальний обсяг зернової маси; v- істинний обсяг твердих частинок зер-нової маси.

3.Сорбціонние властивості. Зерно і насіння всіх культур і зерно-ші маси в цілому є хорошими сорбентами. Вони здатні поглинати з навколишнього середовища пари різних речовин і гази. При відомих умовах спостерігається зворотний процес - виокрем-лення (десорбція) цих речовин в навколишнє середовище.

У зернових масах спостерігаються такі сорбційні явища, як адсорбція, абсорбція, капілярна конденсація і хемосорбция. Їх значна здатність до сорбції пояснюється двома причинами: капілярно-пористої колоїдної структурою зерна або насіння і скважістостью зернової маси.

Дослідження структури зерна і насіння різних культур показало, що між їх клітинами і тканинами є макро- і мікрокапіляри і пори. Діаметр макропор дорівнює 10 -3 -10 -4 см, а мікропор - 10 -7 см. Стінки макро- і мікрокапілярів у внут-ренних шарах зерна є активною поверхнею, беру участь-щей в процесах сорбції молекул парів і газів. Крім того, за системою макро- і мікрокапілярів переміщаються зріджені пари.

Прийнято, що активна поверхня зерна пшениці та жита перевищує його дійсну приблизно в 20 разів.

Рівноважна вологість. Влагообмен між зерновою масою і стикаються з нею повітрям в тій чи іншій мірі йде безперервно. Залежно від параметрів повітря (його вологості і температури) і стану зернової маси влагообмен происхо-дит в двох протилежних напрямках: 1) передача вологи від зерна до повітря; таке явище (десорбція) спостерігається, коли парціальний тиск водяної пари у поверхні зерна більше парціального тиску водяної пари в повітрі; 2) зволоження зерна внаслідок поглинання (сорбції) вологи з навколишнього повітря; цей процес відбувається, якщо парціальний тиск водяної пари у поверхні зерна менше парціального тиску водяної пари в повітрі.

Влагообмен між повітрям і зерном припиняється, якщо пар-соціальне тиск водяної пари в повітрі і над зерном однаково. При цьому настає стан динамічної рівноваги. Вологість-ність зерна, що відповідає цьому стану, називається рав-новесной. Інакше кажучи, під рівноважної розуміють вологість, сталу при даних параметрах повітря - його насичених вологою, температурі і тиску.

У зв'язку з різними умовами дозрівання і різної сорбційною ємністю вологість зерна і насіння при збиранні врожаю і перед їх зберіганням коливається від 7 до 32-36%.

Теплофізичні характеристики. Уявлення про них необхідно для поняття явищ теплообміну, що відбуваються в зерно-вої маси, які необхідно враховувати при зберіганні, сушінні та активному вентилювання.

Теплоємність. Питома теплоємність абсолютно сухого віщо-ства зерна приблизно 1,51 -1,55 кДж / (кг ° С). Зі збільшенням вологість-ності зерна зростає і його питома теплоємність. Так, при вологість-ності зерна пшениці 20% його питома теплоємність дорівнює 2,22 кДж / (кг ° С). Теплоємність враховують при тепловій сушці зерна, так як витрата тепла залежить від початкової вологості зерна.

Коефіцієнт теплопровідності зернової маси знаходиться в межах 0,42-0,84 кДж / (м. Ч. ° С), а окремо взятого зерна пше-ниці - 0,68 кДж / (м. Ч. ° С). Низька теплопровідність зернової маси обумовлена ​​її органічним складом і наявністю віз-духу, коефіцієнт теплопровідності якого всього лише 0,084 кДж / (м.ч. ° С). Зі збільшенням вологості зернової маси її теплопровідність зростає (коефіцієнт теплопровідності води 2,1 кДж / (м.ч. ° С), але все ж залишається порівняно низькою. Для порівняння нагадаємо, що у хороших провідників тепла коефіцієнт теплопровідності дорівнює у міді 1190 -1430 кДж / (м.ч. ° С) або у заліза 168-252 кДж / (м.ч. ° С). Погана теплопровідність зернових мас, так само як і низька температуропровідність, грає при зберіганні і позитивну, і негативну роль .

Коефіцієнт температуропровідності характеризує швидкість зміни температури в матеріалі, його теплоїнерційною свій-ства. Швидкість нагрівання або охолодження зернової маси визна-ляется величиною коефіцієнта температуропровідності:

де L - коефіцієнт теплопровідності зерна, кДж / (ч м ° С); с - питома тепло-ємність, кДж / (кг ° С); у - об'ємна маса зерна, кг / м 2.

Термовлагопроводность. Вивчення виникнення і розвитку процесу самозігрівання, показало, що волога в зерновій масі переміщається разом з потоком тепла. Таке явище міграції вологи в зер-нової масі, обумовлене град-те температури, отримало назву термовлагопроводності.

У зернових масах, що володіють поганий тепло- і температуропроводностью в окремих ділянках, особливо провінцій-них (поверхню насипу, частини насипу, прилеглі до стін або підлоги сховища), відбуваються перепади температур, приво-дящие до міграції вологи (головним чином у вигляді пари) по на-правлінню потоку тепла.