Математичне моделювання процесу охолодження зерна в установках з радіальною подачею повітря
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2023.27.101Ключові слова:
зерно, охолодження, теплообмін, повітря, бункер, радіальний рух повітряАнотація
Необхідність створення або вдосконалення існуючих установок для охолодження зерна після сушіння, які функціонують окремо від зернової сушарки (виносні охолоджувач зерна) на сьогодні зумовлена вимогами підвищення продуктивності сушарок у господарствах (за рахунок використання охолоджувальних камер як сушильних) та появою в господарствах зерносушарок, агрегатованих з топками на твердому паливі, які працюють при періодичному завантаженні. Одним із шляхів розв’язання задач створення виносних охолоджувачів зерна після сушіння є використання вентильованих бункерів з радіальним розподілом зовнішнього атмосферного повітря для охолодження зерна. Для їх ефективного використання й узгодження продуктивності охолоджувача та сушарки необхідно вивчити закономірності перебігу процесу теплообміну в нестаціонарному режимі і визначити оптимальні конструктивні і режимні параметри. Такі дослідження доцільно проводити на основі створення математичних моделей нестаціонарних теплових процесів при охолодженні нагрітого і висушеного зерна. У роботі побудовано математичну модель процесу охолодження зерна в бункерних установках з радіальною повітряною роздачею за схемою дворівневої ієрархії: модель мікрокінетики і макрокінетики охолодження зерна. На рівні мікрокінетики використано рівняння нестаціонарної теплопровідності зернівки (або елементу шару зерна) з негативним джерелом теплоти з граничними умовами конвективного теплообміну. На другому рівні модель охолодження зерна представлена диференціальним рівнянням теплообміну кільцевого зерна з радіально рухомим охолоджувальним повітрям. Розв’язок рівняння реалізовано в комп’ютерному середовищі Mathematica, для двох варіантів руху повітря: від центру бункера до зовнішньої поверхні і в протилежному напрямі. Результати розрахунків графічно проілюстровані. Встановлено, що нерівномірність розподілу температури зерна за радіальною координатою в стадії завершення процесу при фільтрації шару зерна повітрям від зовнішнього циліндра до внутрішнього менша на 20-30 %, ніж при фільтрації повітря у зворотному напрямі.
Посилання
Haponiuk, O. I., Ostapchuk, H. M., Stankevych, I. I. & Haponiuk I.I. (2014). Active ventilation and drying of grain. Odesa: VMV.
Kalinichenko R. A. (2016). Algorithm of parametric identification of analytical mathematical description of dynamics of low-temperature drying of grain materials. Mechanization and electrification of agriculture, 3(102).
Kalinichenko, R. A. (2016). Determination of thermophysical coefficients in solutions of the equation of thermal conductivity for identification of heat treatment processes of grain materials. Scientific Bulletin of NUBiP of Ukraine. Series: Machinery and Power Engineering of Agro-Industrial Complex, 241, 325-333.
Kalinichenko, R. A., & Voityuk, V. D. (2017). Energy efficient modes of operation of machines for high-intensity heat treatment of grain materials. Nizhyn: Publishing Center of NDU named after Hogol.
Kiurchev, S. V. (2019). Mechanical and technological substantiation of post-harvest processing and storage of seeds of grains and oilseeds. (Extended abstract of Dis. ... Dr. Techn. Sciences). National. Acad. Agrarian. Sciences of Ukraine, National. Sciences. Center "Institute of Mechanization and Electrification". Glevaha.
Kiurchev, S. V., Kiurcheva, L. M., & Verkholantseva, V. O. (2018). Determination of an important factor of wheat quality in the process of storage using cooling. Proceedings of the Tavria State Agrotechnological University. Technical sciences, 18(1), 3-11.
Kotov, B. I. (2017). Modeling of technological processes in typical objects of post-harvest processing and storage of grain (cleaning, separation, drying, active ventilation, cooling): [Collection monograph]. National. Acad. Agrarian. Sciences of Ukraine, National. Sciences. Center "Institute of Mechanization and Electrification of Villages. household". Kyiv; Nizhyn: Lysenko M. M.
Kotov, B. I., & Hryshchenko, V. O. (2017). Mathematical model of cooling of wet grain in ventilated bins with radial air distribution. Design, production and operation of agricultural machines, 47(1), 132-139.
Kotov, B. I., Kalinichenko, R. A., & Kifiak, V. V. (2015). Modeling of dynamics of heating and cooling of grain products in the mode of pneumatic conveyor. Environmental engineering, 1, 40–43.
Kotov, B. I., Kalinichenko, R. A., & Kurgansky, O. D. (2017). Heat and mass transfer during drying and cooling of grain material in a dense moving layer. Machinery, energy, transport of agro-industrial complex, 1(96), 93–95.
Kotov, B. I., Spirin, A., Tverdokhlib, I., & Kalinichenko, R. (2018). Theoretical researches of cooling process regularity of the grain material in the layer. INMATEH-AGRICULTURAL ENGINEERING, 54, 87-94.
Kurhanskyi, O. D., & Kotov, B. I. (2016). Analysis of the methods for cooling grain material. Machinery, energy, transport of agro-industrial complex, 2(94), 49–52.
Palamarchuk, I., Kürchev, S., & Verkholantseva, V. (2018). Vibrowave semifluidization process of low-temperature processing of plant raw materials. Socio-economic development of the agrarian sphere: engineering and economic support: Proceedings of the International scientific and practical conference. (pp. 308-310). Ternopil: FOP Palyanytsya V. A.
Stankevych, H. N., Shapovalenko, O. I., Strakhova, T. V., Petrunya, B. M., Yakovenko, A. I., & Ostapchuk, M. V., (1997). Instructions for drying food, feed grain, oilseeds and operation of grain dryers. Odesa: ARD-LTD.
Verkholantseva, V. O. (2011). Determination of efficiency of application of a grain cooling method. Proceedings of Tavria State Agrotechnological University. Melitopol: TSATU, 11(1), 326-331.
Verkholantseva, V. O. (2016). Substantiation of regime parameters of cooling of grain raw materials during storage. (Diss. candidate techn. sciences). Vinnytsia.
