Archiv für Landtechnik: Band 5, Heft 3 [Reprint 2022 ed.] 9783112654286

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DEUTSCHE DEMOKRATISCHE R E P U B L I K DEUTSCHE AKADEMIE DER LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN ZU B E R L I N

ARCHIV FÜR

LANDTECHNIK » « »-4 W M

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Abb. 4b: Anpreßkraft A der Aufnahmewalze an den Boden (Schlag B ; Vorreinigungswalze py i moit nonSopKii ocTaiomerocH Ha nojie KapTocjäejiH. PeHTaöejibHOCTb 3Toro cnocoßa HOCTHraeTCH upH yßopoinoii njiomaan B 150 r a 3a KaMnaHHio H cßope npiiMepHO 6 U c r a . H3-3a ßojiee B B I C O K H X noTepb, c KOTopbiMH B HacTonmee BpeMJi eme pa50Tai0T KapTOiJtejreyöopoHHbie KOMÖaiiHH 3TH noKa3aTejiH 3HaiHTejii>H0 npeBwmaiOTCH. CTeneHb noHÖopa (oTHeceHHaH K OÖIIIHM noTepHM), Tai-t >Ke nan n p a pyqHOM nom6ope, B03pacTaeT TeM öojibine, iei« Jiyiurae ycjiOBHH HJIH CHHJKCHHH noj(3eMHbix noTepb C03Hai0TCH npejjBapHTejibHOM o6pa6oTKoii noiBbi (KyjibTHBauHH, 6opoHOBaHPie).

Ejiaronapn He3HamiTejibHOMy KOJiHiecTBy npHMeceft ( K O M K O B , 6OTBM, KaMHeii) coßpaHHbiit TaKHM cnocoöoM KapTO$ejib MOHteT cpa3y HanpaBJiHTbCH K 3anapHHKy. B pe3yjibTaTe npHMeHeHHH 3 T O H MauiHHbi, B 3 A B H C H M 0 C T H OT 3KcnjiyaTauH0HHbix ycjioBHti, B C P E R H E M 3 K O H O M H T C H 3 0 L E J I O B E K - I A C O B Ha r a . Summary Studies carried out on a functional model have shown that overground potatoes may be harvested by means of spearing tools. A mechanical collector, designed on the basis of these findings, was used, and it was found to be a mechanization much more economic than previous manual collecting of loss potatoes. The level of economy is reached if the per-hectare harvest in a possible harvest total of 150 hectare per season is six decimal tons (dt). This value is still exceeded because of much higher loss implied in the use of present potato harvesters. 15»

222

SOTJCEK und PLÖTKEK, Ernte oberirdisch liegender ICartoffeln

The degree of collecting (related to the total loss) is improved — as it is in manual collecting — as underground losses are brought to the surface by preparatory operations (digging, harrowing). The percentage of admixtures (clots, leaves, stones) is very low, and the potatoes harvested may, therefore, be immediately transferred to a damper. Average savings expected from the use of this machine are 30 labour hours per hectare, according to the conditions of application. Literatur [1] ALBRECHT, W . U. F . MABTEN: Über den Entwicklungsstand der Kartoffelnachsammelmaschinen. — Dtsch. Agrartechn. 1964, S. 129—132. [2] B A G A N Z , K., W . N O A C K U. W . R Ö S E L : Vergleichsprüfung von Kartoffel-Erntemaschinen im J a h r e 1960. — Dtsch. Agrartechn. 1961, S. 78 — 85. [3] KOSTMANN, H . : Problematik der Rübennachsammelgeräte. — Dtsch. Agrartechn. 1964, S. 4 2 2 - 4 2 4 . [4] LAMPE, K . : Entwicklung u n d Erprobung einer Methode zur Bestimmung der Widerstandsfähigkeit von Kartoffelknollen gegen Beschädigungen. — Diss. Bonn 1959; Landtechn. Forsch. 1959, S. 5 0 - 5 4 . [5] PLÖTNER, K . U. H . LUCAS: Untersuchungen an einer Versuchs-Kartoffelnachsammelmaschine. Große Belege u n d Diplomarbeiten a m I n s t i t u t f ü r Landmaschinentechnik der T U Dresden (unveröffentlicht). [6] PLÖTNER, K . : Vorrichtung zur Aufnahme, Reinigung u n d Abstreifung von Hackfrüchten. DDR-Patentauslegeschrift 42901, K l 45c, 33/10 vom 5. 11. 1965 [7] RIBBENTROP, K . : Abstreifkamm f ü r Krautauflesemaschinen u n d Sammelvorricht u n g f ü r R ü b e n k r a u t mit einer mit Dornen oder dergleichen besetzten Walze oder einem ebensolchen endlosen Fördermittel. D R P 247792 (45—19/03); D R P 262029 ( 4 5 c - 1 9 / 0 3 ) . [8] R Ö S E L , W . : Ergebnisse der P r ü f u n g eines Kartoffelsammelroders f ü r schwere Einsatzbedingungen. — Dtsch. Agrartechn. 1962, S. 469—472. [9] ULJANOW, A. U. M. BORISOW: Abtrennen der Kartoffelknollen von Bodenkluten durch Anstechen. — Technika sel'skom chozjajstve, Moskva 1962, S. 79 — 83. Aufnahmegerät f ü r Kartoffeln. Sowjetischer Urheberschein Nr. 130266; Deutsche Patentklasse 45c 17/06, Dtsch. Agrartechn. 1965, S. 87. [10] ZIEMS, K . : Vergleichsprüfung einiger Kartoffelnachsammelgeräte unter schwierigen Einsatzbedingungen. — Dtsch. Agrartechn. 1966, S. 1 2 4 — 1 2 7 . [11] ZIEMS, K . : Berichte über die Vergleichsprüfung von Kartoffelnachsammelmaschinen 1963 u n d 1964 des Inst, für Mechanisier, der Landtechn. Potsdam-Bornim (unveröffentlicht). [12] ZIEMS, K . : Vorstudie — Kartoffelnachsammelmaschine. Inst, f ü r Mechanisier, der Landtechn. Potsdam-Bornim 1961 (unveröffentlicht). [ 1 3 ] Z I E M S , K . : Aus der Entwicklungsarbeit. Betriebszeitschrift Rudolf Sack, Leipzig 1937.

223 Aus dem Institut für Mechanisierung der Landwirtschaft, Potsdam-Bornim der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin

WERNER MALTRY

Einige Untersuchungen zur Aufklärung des Verhaltens von Getreide im Dächer-Schachttrockner Eingegangen: 10. 5. 1966

1.

Stand der Technik und Aufgabenstellung

Als Vorstufe zur Automatisierung des Prozesses der Warmluft-Getreidetrocknung erwies es sich als notwendig, zunächst die Vorgänge der Warmlufttrocknung selbst zu klären. Hierzu gehörte u. a. die quantitative Ermittlung des Einflusses verschiedener Betriebsparameter (Lufttemperatur, Luftmenge, Anfangswassergehalt, Anfangstemperatur, Schichtstärke) auf den Trocknungsverlauf. Um die einzelnen Einflüsse isoliert herausarbeiten zu können, wurden die Versuche größtenteils an Modellen im Laboratorium durchgeführt. Dadurch konnte eine recht hohe Meßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit erreicht werden. Die größte Abweichung der Versuchsbedingungen von den Verhältnissen der Praxis besteht darin, daß das Gut im kontinuierlich arbeitenden Trockner fließt, bei den Versuchen jedoch ruht. Aus der Literatur der letzten Jahre seien die Arbeiten von N. D I E T R I C H [2] und von L. J A E S C H K E [ 4 ] hervorgehoben. In beiden Fällen wurden die Ergebnisse bevorzugt in „Trocknungsdiagrammen" mit dem Wassergehalt als Abszisse und der momentanen Trocknungsgeschwindigkeit als Ordinate dargestellt. D I E T R I C H untersuchte Einzelkornschichten, J A E S C H K E hat bei Weizen maximal 5 Kornschichten hierangezogen. Beide Forscher fanden Ergebnisse, die das prinzipielle Verhalten des Getreidekorns bei der Trocknung zu beschreiben gestatteten. Die Getreidetrocknung wurde von ihnen in die allgemeine Theorie der Trocknung eingeordnet. Eine Übertragung dieser Ergebnisse auf die Praxis, z. B. auf die Projektierung eines neuen Trockners, ist mit Schwierigkeiten verbunden, weil die Versuchsbedingungen nicht mit den Praxisbedingungen übereinstimmten, insbesondere bezüglich der Schichtstärke. Bei den im Institut für Landtechnik durchgeführten und im folgenden beschriebenen Arbeiten wurden die Bedingungen der Praxis im Labor weitgehend nachgeahmt. Die Ergebnisse wurden mit dem Ziel ausgewertet; Grundlagen für den Trocknerkonstrukteur und für den Betreiber von Trocknungsanlagen zu schaffen, um auf dieser Basis sowohl den Trockner selbst als auch das Verfahren der Trocknung zu verbessern. In der Landwirtschaft der DDR sind die Warmluftkörnertrockner des VEB Petkus Wutha (Abb. 1) am meisten verbreitet [15, 16, 17]. Dementsprechend rieh-

MALTKY. Getreidetrockner

224

teten sich die Untersuchungen nach den Hauptdaten dieses Trockners. Insbesondere wurde deren Getreide-Schichtstärke (50 mm) bei der Mehrzahl der Trocknungsversuche angewendet.

Abb. 1: Warmluft-Dächer-Körnertrockner K 844 des V E B P e t k u s Landmaschinenwerk Wutha/Thüringen links: Trockner; rechts: Luftheizofen

Während der Zeit der Laboruntersuchungen wurde von der VVB Nagoma Dresden eine Studie über einen neuen Körnertrockner größerer Leistung ausgearbeitet. Als Bestandteil dieser Studie wurde eine Versuchsreihe aufgenommen und darüber gesondert berichtet [13]. Die Ergebnisse lieferten genauere Erkenntnisse f ü r die Projektierung des Trockners, so daß die bisherigen Unsicherheiten bei der Dimensionierung vermindert werden konnten. Bei der Schaffung der Meßeinrichtung für den Wassergehalt wurde ein von M A H L E R ([8], [5]) beschriebenes Prinzip herangezogen und dem vorliegenden Zweck durch Zusatzeinrichtungen angepaßt. 2.

Bewegung des Gutes durch den Trockner

Der Schachttrockner mit Dacheinbauten zwingt das Gut, zickzackförmig zwischen den versetzt angeordneten Dächern herabzurieseln (Abb. 2). Während dieser Bewegung wird das Gut von der Trocknungsluft quer durchströmt. Die Zuluftkanäle haben nach vorn zur Zulufthaube Verbindung, die Abluftkanäle nach hinten zur Ablufthaube. Zur Ermittlung der Bewegungsform des Gutes durch den Dächertrockner wurde ein Modell angefertigt, das einen Ausschnitt des Schachtes darstellt. Die Vorder-

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seite bestand aus einer Glasplatte. In das gefüllte Modell wurde oben schichtweise Weizen zugeführt, unten wurde so lange Gut ausgetragen, bis die verschieden gefärbten Getreidepartien das ganze Modell ausfüllten. Es kamen 3 Farben zur Anwendung: Tusche (schwarz), Eosin (rot) und ungefärbt (goldgelb).

Abb. 2: Luftströmung durch das Getreide im Dächer-Schachttrockner + Zuluftkanäle; — Abluftkanäle

Beim ersten Versuch wurden senkrechte Streifen gefärbten Getreides eingebracht. Die Betrachtung der „Stromfäden" des Getreides (Abb. 3a) zeigt, daß man die Bewegung des Gutes nahezu als laminare Strömung auffassen kann. Eine seitliche Vermischung der einzelnen Stromfäden ist nur in geringem Ausmaß im unteren Teil des Modells feststellbar. Beim zweiten Versuch wurden waagerechte Schichten gefärbten Getreides eingefüllt (Abb. 3b). An der sackförmigen Ausbildung der Grenzlinien zwischen jeweils 2 Farben ist deutlich erkennbar, daß die Mitte des Getreidestroms rascher strömt als die Randpartien, die bei der Berührung mit den festen Wänden gebremst werden. Auch dieses Verhalten entspricht der laminaren Strömung von Flüssigkeiten oder Gasen. 3.

Bewegung der Luft durch den Trockner

Wegen der recht komplizierten Form der Strömungsquerschnitte ist eine rein analytische Behandlung des vorliegenden Problems nicht möglich. Deshalb wurde zur Ermittlung des Strömungsbildes der Luft ein elektrisches Analogieverfahren herangezogen. In einem elektrolytischen Trog [14] entspricht das elektrische Feld exakt dem analogen Strömungsfeld der Luft, wenn elektrische Stromdichte und elektrische Feldstärke den gleichen Gesetzmäßigkeiten, d. h. den gleichen Differentialgleichungen gehorchen wie Luftgeschwindigkeit und Luftdruck. In Elektrolyten gilt weitgehend das Ohmsche Gesetz, d. h. Strom und Feldstärke sind in jedem Vo-

226

MALTE Y, Getreidetrockner

Abb. 3 a Abb. 3 b Abb. 3: Formen der Bewegung des Getreides durch den Dächertrockner, sichtbar gemacht mittels angefärbten Weizens a Längsstreifen; b Querstreifen

lumenelement richtungsgleich und einander direkt proportional. In den porösen, luftdurchlässigen Getreideschüttungen stimmen Strömungsrichtung und Richtung des Druckabfalles der Luft praktisch ebenfalls überein; der Druckverlust ist jedoch im in Frage kommenden Geschwindigkeitsbereich etwa der l,3ten bis l,5ten Potenz der Strömungsgeschwindigkeit proportional. Durch diesen Unterschied und durch den Randeinfluß bei Schüttgütern größerer Korngröße entstehen geringe quantitative Fehler, die aber in Kauf genommen werden müssen, wenn man das sonst gut geeignete elektrische Verfahren anwenden will. Am qualitativen Strömungsbild dürfte der Fehler von untergeordneter Bedeutung sein.

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Der verwendete elektrolytische Trog war die Nachbildung eines Ausschnittes des Petkus-Trockners im Maßstab 1:1. Anstelle der Dachkanäle wurden Isolatoren verwendet, die Stellen des Lufteintrittes in das Gut und des Luftaustrittes aus dem Gut wurden durch Metallelektroden nachgebildet. Die Getreideschüttung selbst wurde durch angesäuertes Wasser nachgeahmt. Die elektrische Einrichtung bestand aus Tongenerator, Widerstandsdekaden zur Einstellung der jeweiligen Potentiallinie sowie einem NF-Oszilloskop als Anzeigegerät. Gegenüber dem elektrolytischen Trog des Instituts für Leichtbau Dresden [14] gibt es keinen prinzipiellen Unterschied, es fehlen lediglich der Leistungsverstärker (der wegen der geringen Troghöhe entfallen kann) und die Kondensatoren zur Kompensation von Störkapazitäten (die sich ebenfalls als entbehrlich erwiesen). Die elektrische Schaltung war die gleiche. Es wurde mit 600 Hz gearbeitet. Mit Hilfe einer Einstechelektrode als Sonde wurden im Trog nacheinander Punkte gleichen Potentials gesucht und deren geometrische Lage auf ein besonder s Blatt übertragen. Die Verbindungslinie zwischen Punkten gleichen Potentials entspricht einer Potentiallinie. Das Ergebnis dieses Abtastens ist ein aus verschiedenen Potentiallinien bestehendes Potentialfeld. Unterstellt man die Bedingungen der reinen Potentialströmung, so stehen Strömungslinien und Potentiallinien aufeinander senkrecht. Nach dieser Bedingung wurden die Strömungslinien der Luft in das Feld der „Linien gleichen Luftdruckes" ( = Linien konstanter elektrischer Spannung) eingetragen (Abb. 4). Aus den Untersuchungen über die Luft- und Gutsbeivegungen im Dächertrockner der vorliegenden Bauart ergibt sich zusammengefaßt: 1. Die Luft wirkt, summarisch betrachtet, im Kreuzstrom (Querstrom) auf das Gut ein. 2. Innerhalb jeder zwischen zwei Dachkanalreihen liegenden Getreideschicht verbleibt das auf Abluftseite befindliche Gut ständig auf der Abluftseite und das auf der Zuluftseite befindliche ständig auf der Zuluft seite. 3. Das „Abluft"-Getreide und das „Zuluft"-Getreide verbleiben länger im Trockner als das dazwischen liegende Gut. 4. Das Gut durchläuft während seiner Abwärtsbewegung nacheinander Zonen sehr hoher Luftgeschwindigkeit (in der Nähe der Lufteintritts- und -austrittsspalte) und Zonen sehr niedriger Luftgeschwindigkeit. Die Luftstöße sind für das „Zuluft"- und „Abluft"-Getreide ausgeprägter als für das dazwischenliegende Gut. 4.

Trocknungsversuche im Labor

4.1.

Voraussetzungen für die Laborversuche

Bei der Analyse der Betriebseigenschaften eines Getreidetrockners ist man auf vereinfachte Laborversuche angewiesen, weil es nahezu unmöglich ist, die vielen im praktischen Betrieb einwirkenden Parameter für genügend lange Zeit konstant zu halten. Die wesentlichen Betriebsparameter können jedoch bei Laborversuchen eingehalten werden.

228

MAITRY, Getreidetrockner

Von den oben zusammenfassend aufgeführten Bewegungsverhältnissen lassen sich die Punkte 3 und 4 im Labor-Trocknungsversuch nur sehr schwer nachahmen, während die Punkte 1 und 2 auch von einer ruhenden durchströmten Schicht nach-

Abb. 4: Potentiallinien ( = Isobaren) und Stromlinien im Getreide-Dächertrockner, ermittelt im elektrolytischen Trog — — — — Potentiallinien;

Stromlinien

gebildet werden können. Eine ruhende Schicht ist Versuchs technisch einfach zu behandeln und deshalb auch im vorliegenden Fall verwendet worden. Den Übergang vom Dächertrockner zur ruhenden Schicht kann man sich dabei schrittweise vorstellen. 1. Schritt: Linearisierung der Gutsbewegung, Lufteintritt und Luftaustritt an Spalten 2. Schritt: Erweiterung der Lufteintritts- und Luftaustrittsspalte auf die ganze Ein- und Austrittsebene.

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Betrachtet man ein durch einen solchen Trockner mit parallelen, luftdurchlässigen Wänden wanderndes kleines Gutvolumen, das von der Eintrittsfläche bis zur Austrittsfläche reicht, so herrschen — innerhalb der gegebenen Voraussetzungen — die gleichen Bedingungen wie bei der Durchströmung eines ruhenden Gutvolumens. Es ist zu erwarten, daß die Gutsschicht im Dächertrockner im Mittel die gleichen Zustandsänderungen erfährt wie die in den Versuchen verwendete ruhende Schicht. 4.2. Versuchsaufbau Für die Trocknungsversuche wurde folgender Versuchsauf bau gewählt: 4.2.1.

Versuchsbehälter und Klimakammer

Der Versuchsbehälter für das Getreide besteht aus Novotex. E r hat rd. 90 mm lichten Durchmesser und gestattet beliebige Schichtdicken bis zu etwa 100 mm. Innerhalb des Behälters befinden sich Thermoelemente aus Kupfer-Konstantan. Außer den Thermoelement-Meßstellen für die Getreidetemperatur befinden sich im und am Versuchsbehälter Thermoelemente für die Zulufttemperatur und die Ablufttemperatur. Der Behälter ist unten durch einen Siebboden abgeschlossen, auf dem das Getreide liegt. Unter dem Siebboden ist der Stutzen für die Luftabsaugung angebracht. Die Warmluft strömt im Behälter von oben nach unten, so daß der Zustand der in das Getreide strömenden Warmluft dem Zustand der Luft in der Klimakammer entspricht und nicht durch ein dazwischenliegendes Gebläse verändert wird. Ein außerhalb der Klimakammer gelegenes Laborgebläse saugt die Luft an und leitet sie zur Messung des durchgesaugten Volumens in eine nasse Gasuhr (Abb. 8). Die Luftmenge wird mittels Trennregeltrafo über die dem Gebläsemotor zugeführte Spannung eingestellt. Die Taupunkttemperatur der in der Klimakammer befindlichen Luft beträgt bei allen Versuchen 10 °C, das entspricht einem Wassergehalt von x = 7,9 g/kg. Mit der für die Versuche verwendeten Klimakammer der Fa. Karl Weiß (jetzt: Feutron), Greiz, sind Temperaturen zwischen —10 und + 8 0 °C und relative Luftfeuchtigkeiten zwischen rd. 10 und 98% einstellbar. 4.2.2.

Fehler der Temperaturmessung

Entsprechend dem Fehler des Registriergerätes von 0,5% beträgt für die verwendeten Kupfer-Konstantan-Thermoelemente der Meßfehler rd. 0,25 grd. Die Auswertung geschieht auf 0,5 grd genau. Die Gegenlötstellentemperatur im Thermostat wird auf 0,1 grd eingehalten. 4.2.3. Wägeeinrichtung Für die Messung des Wassergehaltes des Getreides während des Versuches wurde eine besondere Apparatur geschaffen. Der Probebehälter mit der Probe hängt mittels Drahtgestänge, das durch eine kleine Öffnung in der Kammer nach oben durchgeführt ist, an dem einen Arm der auf der Kammer stehenden Balkenwaage,

230

MALTRY, Getreidetrockner

deren anderer Arm mit der Waageautomatik verknüpft ist (Abb. 5). Die Wägeeinrichtung besteht aus einer automatischen Abgleichvorrichtung und einer Meßeinrichtung zur fortlaufenden selbsttätigen Registrierung. I m Falle einer Änderung des Wassergehaltes um AX gegenüber dem Anfangswert X 0 läßt sich die Waage wieder ins Gleichgewicht bringen, wenn die Wasserstandshöhe h0 um den Betrag Ah = -

• AX

(1)

geändert wird (Abb. 6). E s bedeuten: Ah

m

ßtr X qw D

kg kg/kg kg/m 3 m

Höhenänderung des Wasserstandes gegenüber dem Anfangswert h 0 ; Masse der Trockensubstanz des eingefüllten Getreides; mittl.Wassergehalt des Getreides, bezogen auf Trockensubstanz, Dichte des Wassers; Durchmesser des Verdrängungskörpers.

Der selbsttätige Abgleich der Waage geschieht einfach dadurch, daß bei zu niedrigem Wasserstand durch den K o n t a k t an der Waage das Magnetventil geöffnet

Abb. 5: Selbsttätig abgleichende Waage 1 Gestänge zum Probebehälter; 2 elektrischer Kontakt; 3 Ausgleichsgewichtsstücke; 4 Verdrängungskörper; 5 Schwimmer; 6 Potentiometer; 7 Gegengewicht

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n2jr Abb. 6: Änderung der Wasserverdrängung Am durch Änderung des Wasserstandes Ah wird und somit Wasser in den Behälter fließt, und bei zu hohem Wasserstand das Magnetventil geschlossen wird, so daß Wasser aus dem Behälter abfließt. Entsprechend dieser Zweipunktregelung pendelt die Wasserhöhe um den Gleichgewichtswert. Die der Laständerung direkt proportionale Änderung des Wasserstandes wird mit Hilfe eines Schwimmers mit Faden und Gegengewicht auf das Rillenrad eines Präzisionspotentiometers übertragen (Abb. 7). Das Potentiometer (Rj) ist Bestandteil einer Wheatstone-Brückenschaltung (Abb. 8). Nimmt man an, daß sich der Meniskusfehler durch ein Entspannungsmittel auf die Hälfte vermindern läßt und dann dem Fehler des Registriergerätes entspricht, so ergibt sich f ü r D = 19 m m ein mittl. Gesamtfehler von -Fges =

0,87% .

232

MALTRY, Getreidetrockner

Präzisionspotentiometer Waage • ••

w Gegengewicht

Luft

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22 Feuchte

24

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% 32 A b b . 2 1 d

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MAITRT, Getreidetrockner

Die bei den Versuchen 1 — 16 ermittelten Minimalwerte des spezifischen Wärmeverbrauches veranschaulichen nochmals den großen Einfluß des Anfangswassergehaltes (Abb. 22). Nahezu unabhängig von der Lufttemperatur liegen alle Meßpunkte innerhalb eines schmalen Streifens. Für sehr große Anfangswassergehalte scheint dieser Streifen einem Grenzwert zuzustreben. 1600] ccal kg 1500 1400 1min 1300

£\

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1200

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26

28

30 % 32

fo

Abb. 22: Minimalwerte gmin des spezifischen Wärmeverbrauchs (aus Abb. 21)

5.3.2.

Anfangstemperatur des Gutes (Abb. 23)

Bei vorgewärmtem Getreide setzt sich der Wärmeaufwand aus der an die Luft während der Trocknung und der an das Getreide während der Vorwärmung übertragenen Wärme zusammen. Für das Getreide wurde eine Anfangstemperatur (vor dem Vorwärmen) von 20 °C angenommen, die spezifische Wärme des feuchten Getreides wurde nach Bekassow-Denissow errechnet [1]: c =

i M ^ ! ± A

k

c a l / k g

g

r d .

(4)

Das Ergebnis (Abb. 23) zeigt, daß der Gesamtwärmeaufwand je 1 kg Wasser bei den getroffenen Annahmen praktisch unabhängig vom Grade der Vorwärmung ist. Die Unterschiede zwischen den Kurven sind so gering, daß keine systematische Beeinflussung des spezifischen Wärmeverbrauches durch die Vorwärmung erkennbar ist. Für das aus dem Getreide verdampfte Wasser ist es hiernach gleichgültig, ob die notwendige Wärme aus der durchströmenden Luft aufgenommen oder durch eine spezielle Vorwärmeeinrichtung vorher übertragen wird.

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Arohiv für Landtechnik, Band 5, 1966, Heft 3

150

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13 U 15 16 17 18 19 % 20 mittl. Feuchtigkeit f Abb. 23: Mittlerer spezifischer Gesamtwärmeverbrauch q je 1 kg Wasserverdampfung bei unterschiedlicher Vorwärmung Weizen; Lufttemperatur 80 °C; Schichtstärke 80mm; Luftdurchsatz 2,2 m'/h; Punktabstand 6 min; Versuchsdauer 1 h Versuch 29: keine Vorwärmung; Versuch 30: Vorwärmung auf 47 °C; Versuch 31: Vorwärmung auf 36 °C

5.3.3. Schichtstärke (Abb. 24) Obwohl die Anfangswassergehalte der Versuche mit 50 mm Schichtstärke nicht genau mit denen der 80 mm-Versuche übereinstimmen, ergibt sich durch Interpolieren, daß die größere Schichtstärke (bei gleicher Luftmenge je 1 m 3 Getreide) zu einem geringfügig günstigeren spezifischen Wärmeverbrauch führt. Die Vergrößerung der Schichthöhe von 50 auf 80 mm ist hiernach für die WärmeWirtschaft vorteilhaft. 5.3.4. Lufttemperatur Im Gegensatz zur Trocknungsleistung wird der spezifische Wärmeverbrauch durch die Lüfttemperatur nur unwesentlich beeinflußt (Abb. 21a—d). Das hängt damit zusammen, daß einerseits die Trocknungsleistung etwa der Temperaturdifferenz zu 15 °C proportional ist, andererseits aber für die Lufttemperatur vor der Erwärmung ebenfalls 15 °C angenommen wurde. 17»

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Wassergehalt 100

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Summary The following results were obtained from laboratory tests on the processes undergone by grain in the roof shaft drier: 1. The movement of the material through the drier was found to be equal to the pattern of laminar flow. 2. The flow lines of air movement through the drier were graphically demonstrated by measurement in the electric tank. 3. The drying tests were carried out in the laboratory by means of a self-balancing scale for continuous recording of the grain water content. The influence of various categories (type of material, initial water content of the material, initial temperature of the material due to pre-heating, height of layer, air temperature, air quantity, interruptions to operation) on the temperature of material, the drying performance, and the mean specific heat consumption was

MALTRY, Getreidetrockne

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quantitatively suggested for varying drying times. Processes that occurred inside the layer were tested in detail. 4. Moist material pre-heating ("sweat zone") was established to be unsuitable t o practice. 5. Measurements with regard to corn-to-corn balance of the water content have shown that, under room temperature, no difference in water content can be detected a n y longer, after t w o days have elapsed. A large amount of numerical documentation and diagrams for exact dimensioning and economic operation can be derived and taken from the elaborated diagrams by both designers and users of roof shaft driers. Literatur H a n d b u c h der Körnertrocknung. Berlin: Verlag Technik. 1955, S. 39. D I E T R I C H , N.: Die Warmlufttrocknung von naturfeuchtem u n d künstlich befeuchtetem Weizen-Einzelkom. Diss. München, T H 1956. F A L T I N , H . : Meßverfahren u n d Meßgeräte der K r a f t - u n d Wärmewirtschaft. Halle: K n a p p . 1955. J A E S C H K E , L.: Über den Wärme- u n d Stoffaustausch u n d das Trocknungsverhalten ruhender, luftdurchströmter Haufwerke aus Körpern versch. geometrischer F o r m in geordneter u n d ungeordneter Verteilung. Diss. D a r m s t a d t , T H 1960. K R I S C H E R , O . : Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik. 2 . Auflage. Berlin; Göttingen; Heidelberg: Springer. 1963, S. 470. L Y K O W , A. W.: Experimentelle u n d theoretische Grundlagen der Trocknung. Berlin: Verlag Technik. 1955. L Y K O W , A. W . : Transporterscheinungen in kapillarporösen Körpern. Berlin: Akademie-Verlag. 1958. M A H L E R , K . : Apparatur zum kontinuierlichen Aufzeichnen von Sorptionsisothermen. Chem. Ing. Techn.' 83 (1961), S. 6 2 7 - 6 3 1 . M A L T R Y , W . : Ermittlung einiger trocknungsphysikalischer Eigenschaften von Weizen u n d deren thermodynamische Auswertung in einem i,X-Trocknungsdiagramm. Diss. Dresden, T U 1961. M A L T R Y , W.: Einige Trocknungsversuche an Weizen. Arch. Landtechn. 3 (1961/62) Nr. 1. S. 1 4 5 - 1 6 4 . M A L T R Y , W . : Möglichkeiten der Getreidetrocknung im landwirtschaftlichen Betrieb. Markkleeberger Schriftenreihe, Mechanisierung u n d Bauwesen 1963, Nr. 2 M A L T R Y , W . U . E . P Ö T K E U . a.: Landwirtschaftliche Trocknungstechnik. Berlin: Verlag Technik. 1963, S. 390. M A L T R Y , W . : Beitrag zur Studie „Getreidetrockner" (unveröffentlicht). R U M P E L , H . : Der elektrolytische Trog. Techn. Gemeinsch. 12 (1964) Nr. 6, Umschlag-S. 2 u. 3. . . . : Körnertrockner K 844 des V E B P e t k u s W u t h a , Bericht über Messungen. Inst. Landtechn. Potsdam-Bornim 1958 (unveröffentlicht). . . . : Körnertrockner T 662 des V E B P e t k u s W u t h a . Inst. Landtechn. PotsdamBornim Prüfber. Nr. 363 (1964). . . . : Fahrbarer Körnertrockner T 683 des V E B P e t k u s W u t h a . Inst. Landtechn. Potsdam-Bornim Prüfber. Nr. 382 (1964). M A L T R Y , W. : Einige Untersuchungen zur Aufklärung des Verhaltens von Getreide im Dächer-Schachttrockner. Potsdam-Bornim, Inst. Landtechn. Dtsch. Akad. Landwirtsch.-Wiss. Berlin Plan-Nr.: 2 6 8 0 2 1 - 4 - 1 5 / 3 . Forschungsz wischen ber. 1964 (unveröffentlicht).

[1] BEKASSOW/DENISSOW:

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Aus dem Institut für Thermodynamik und Energiewirtschaft der Technischen Universität Dresden

DIETER MÜLLER

Vakuumtrocknung des Oberflächenwassers bei Kartoffeln Eingegangen: 10. 5 . 1 9 6 6

1.

Charakteristik der bisher benutzten Anlagen und Verfahren

Zur modernen Kartoffelaufbereitung von verschmutzten Kartoffeln gehört in letzter Zeit neben dem bisher üblichen Sortieren und Verlesen auch das Bürsten oder Waschen mit anschließendem Trocknen, damit erstklassige Ware produziert wird. Die Technologie der Kartoffelaufbereitungsanlage umfaßt folgende Abschnitte 1) Entnahme aus Zentrallager und Zwischenlagerung; 2) Reinigen der verschmutzten Kartoffeln durch Bürsten oder Waschen; 3) Haltbarmachen der nassen geswaschenen Kartoffeln durch Abtrocknen des Oberflächenwassers; 4) Verlesen der vollkommen abgetrockneten Kartoffeln; 5) Verpackung durch eine automatische Abfülleinrichtung. Während die Verfahren des Kartoffelwaschens technisch weniger schwierig sind, wirft die nachfolgende Abtrocknung der nassen Kartoffeln größere Probleme auf. In der Regel werden in der Aufbereitungsanlage mechanische Trockeneinrichtungen als Fortrockner angewandt; der Abscheidegrad des Oberflächenwassers beträgt dabei etwa 0,6.. .0,7. Da die Kartoffeln nach dem Waschen im allgemeinen in Tüten verpackt werden, ist eine sehr intensive iVacÄtrocknung mit Warmluft notwendig. Beide Verfahren werden, um ein vollständiges Abtrocknen zu erreichen, meist miteinander gekoppelt. Für die Vortrocknung werden überwiegend Maschinen in Rollentischbauweise verwendet, bei denen die einzelnen Rollen mit Schaumgummi oder saugfähigen Textilien versehen sind. Die von den Trockenmitteln aufgesaugte Feuchtigkeit wird dann mit Abstreifern oder Druckwalzen mechanisch entfernt, ehe diese wieder mit den nassen Kartoffeln in Berührung kommen. Zur Nachtrocknung werden Verfahren mit Luft angewendet. Ein vollständiges Abtrocknen wird oft dadurch erreicht, daß die schon in luftdurchlässigen Tüten verpackten vorgetrockneten Kartoffeln in größeren Stapeln längere Zeit mit kalter oder warmer Luft beblasen werden. Die kontinuierlich arbeitenden Nachtrockner werden jedoch meist mit Warmluft betrieben. In diesen Apparaten streicht die

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MÜLLER, Kartoffeltrocknung

heiße Trocknungsluft über und durch die sich drehenden Kartoffeln. Die Luft wird bis auf 100 °C angewärmt, meist in ölbeheizten Öfen. In der vorliegenden Arbeit wird nur das Abtrocknen des Oberflächenwassers näher untersucht. Den Verfahren der TFarmlufttrocknung steht der Vorschlag der Vakuumtrocknung des Oberflächenwassers gegenüber. Dieser Vorschlag stellt einen neuen W e g dar. 2.

Stoff- und Kennwerte der Kartoffeln

Da die interessierenden Kennwerte der Kartoffeln nur sehr spärlich oder nicht vorhanden waren, mußten einige zunächst durch eigene Messungen bestimmt werden. 2.1.

Spezifische Wärme

2.1.1.

Versuchsdurchführung

Die spezifische Wärme der Kartoffeln ist nach der Mischungsmethode im Flüssigkeitskalorimeter bestimmt worden (Abb. 1). Die zu untersuchenden Kartoffeln K mit der Masse m wurden in einem Thermostaten auf die Anfangstemperatur gebracht und anschließend möglichst schnell in das Kalorimeter eingetaucht. Hier findet jetzt ein Ausgleich der Kalorimeterund Kartoffeltemperatur statt.

K

Abb. 1: Kalorimeter zur Bestimmung der spezifischen Wärme K

Kartoffelprobe; II Rührwerk; T Mantel- u n d Kalirometerthermometer

Aus der dabei im Kalorimeter beobachteten Temperaturänderung At = t2 — t3 und seinem Wasserwert W errechnet sich die mittlere spezifische Wärme der Kartoffeln zwischen den Temperaturen tx und t2 zu W • (t2 - ta) m • (h -