Математичне моделювання процесу фракціонування зернового матеріалу у пневмогравітаційному сепараторі
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2021.25.012Ключові слова:
аспіраційний канал, пневмогравітаційний сепаратор, зернівка, змінна швидкість, траєкторія, обертання зернівки, коефіцієнт вітрильностіАнотація
Робота присвячена розробці математичних моделей руху зернівок у складі компонентів зернового матеріалу (КЗМ) в аспіраційному каналі сепаратора. Отримано траєкторії руху зернівок в аспіраційному каналі сепаратора з різними значеннями коефіцієнтів вітрильності (або «парусності»). Отримано рівняння руху зернівки за дії додаткових сил, які дозволяють визначити залежність швидкості руху матеріалу в шарі КЗМ від кутової швидкості обертання зернівки, коефіцієнта вітрильності, геометричних параметрів аспіраційного каналу. Обґрунтовано процес руху зернового матеріалу в аспіраційному каналі сепаратора, що дозволяє визначити раціональні параметри введення КЗМ в аспіраційний канал сепаратора та рівномірного їх розподілу в каналі з подальшою можливістю фракціонування. Отримано залежність для функції швидкості потоку зернового матеріалу в аспіраційному каналі сепаратора, що дає змогу визначити параметри розподілу зернового матеріалу за площею перерізу аспіраційного каналу сепаратора. Зроблено оцінку абсолютної швидкості руху зернового матеріалу в аспіраційному каналі сепаратора на основі математичної моделі, побудованої за аналогією з гідродинамічною моделлю, що, своєю чергою, дає змогу проаналізувати рекомбінацію зернівок за товщиною шару зернового матеріалу. За встановленими математичними моделями побудовано графічні залежності абсолютної швидкості руху зернівок від часу, траєкторії руху масиву частинок, розрахункові траєкторії частинок зернового матеріалу, які подаються у пневмоканал за сталих початкових умов. Розроблена математична модель, яка відрізняється від відомих тим, що відтворює дію раніше не врахованих чинників: нерівномірність поля швидкості, дію поперечних сил типу Жуковського і Магнуса, густини зернівок. Аналіз траєкторій зернівок дав змогу в першому наближенні оцінити можливість поділу компонентів зернового матеріалу при низхідномупротитечієвому русі зернівок у вертикальному каналі, а також встановити вплив дії окремих сил і режимів пневмосепарування на величину розгалуження траєкторій, тобто ефективність поділу. Виявлено, що для компенсації або унеможливлення негативного впливу поперечних сил необхідно забезпечити рівномірний повітряний потік у перерізі пневматичного каналу або штучно змінити розподіл швидкості повітря в каналі таким чином, щоб максимальна швидкість повітря в каналі була в пристінковій зоні (на поверхні стінок).
Посилання
Abduiev, M. M. (2007). Obgruntuvannia parametriv separatora z nakhylenym povitrianym kanalom dlia rozdilennia zernovykh sumishei. (Extended abstract of candidate’s thesis). KhNTUSH im. P. Vasylenka. Kharkiv. [in Ukrainian].
Aliiev, E. B. (2020). Mekhaniko-tekhnolohichni osnovy protsesu pretsyziinoi separatsii nasinnievoho materialu soniashnyka. (Extended abstract of Doctor’s thesis). Kharkiv. [in Ukrainian].
Borshch, Yu. P. (2014). Modelirovanye dinamiki rassloennoi zernovoi smesi v vertikalnom kanale pnevmosepariruiushchykh ustroistv zernovyikh separatorov. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka, 152, 128–135. [in Russian].
Bulgakov, V., Nikolaenko, S., Holovach, I., Boris, A., Kiurchev, S., Ihnatiev, Ye., & Olt, J. (2020). Theory of motion of grain mixture particle in the process of aspiration separation. Agronomy Research, 18(S2), 1177–1188. doi: 10.15159/AR.20.069. [in English].
Kiurchev, S. V. (2019). Mekhaniko-tekhnolohichne obgruntuvannia pisliazbyralnoi obrobky ta zberihannia nasinnia zernovykh i oliinykh kultur. (Extended abstract of Doctor’s thesis). Hlevakha. [in Ukrainian].
Kolodii, O. S. (2015). Obgruntuvannia konstruktyvno-tekhnolohichnykh parametriv pnevmohravitatsiinoho separatora nasinnia soniashnyka. (Extended abstract of candidate’s thesis). Melitopol. [in Ukrainian].
Kotov, B. I., & Stepanenko, S. P. (2016). Doslidzhennia vplyvu pulsuiuchoho povitrianoho potoku na peremishchennia zerna u vibrozridzhenomu shari zernosolomystoho vorokhu. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia silskoho hospodarstva: Mizhvidom. temat. nauk. zb., 4 (103) (pp. 38–46). Hlevakha: NNTs «IMESH». [in Ukrainian].
Kotov, B. I., Kalinichenko, R. A., Stepanenko, S. P., Shvydia, V. O., & Lisetskyi, V. O. (2017). Modeliuvannia tekhnolohichnykh protsesiv v typovykh obiektakh pisliazbyralnoi obrobky i zberihannia zerna (separatsiia, sushinnia, aktyvne ventyliuvannia, okholodzhennia): Monohrafiia. Nizhyn: PP Lysenko M. M. [in Ukrainian].
Nesterenko, O. V. (2017). Obgruntuvannia parametriv pnevmoseparuiuchoho kanalu z bahatorivnevym vvedenniam zernovoho material. (Extended abstract of candidate’s thesis). TsNTU. Kropyvnytskyi. [in Ukrainian].
Olshanskyi, V. P., & Olshanskyi, S. V. (2009). O traektorii poleta vrashchaiushcheisia sfericheskoi chastitsуi. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu silskoho hospodarstva imeni Petra Vasylenka, 88, 54–61. [in Russian].
Shvydia, V. O. (2012). Pidvyshchennia efektyvnosti pnevmovidtsentrovoho separatora ta obgruntuvannia parametriv robochykh orhaniv. (Extended abstract of candidate’s thesis). Hlevakha. [in Ukrainian].
Stepanenko, S. P. (2021). Mekhaniko-tekhnolohichne obgruntuvannia protsesiv i obladnannia bezreshitnoho fraktsionuvannia zernovykh materialiv. (Extended abstract of Doctor’s thesis). Hlevakha. [in Ukrainian].
Stepanenko, S. P., & Kotov, B. I. (2018). Doslidzhennia zakonomirnostei rukhu komponentiv zernovoho materialu pid chas pnevmohravitatsiinoho fraktsionuvannia u vertykalnomu kanali. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia silskoho hospodarstva: Zahalnoderzh. zb., 7 (106). (рр. 82–89). Hlevakha: NNTs «IMESH». [in Ukrainian].
Stepanenko, S. P., & Kotov, B. I. (2018). Theoretical research of separation process grain mixtures. TEKA. An International Quarterly Journal on Motorization, Vehicle Operation, Energy Efficiency and Mechanical Engineering, 18 (3), 49–54. [in English].
Stepanenko, S. P., & Kotov, B. I. (2020). Pneumonitis fractionation of grain materials in air streams of variable structure. Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research, 11 (1), 127–132. doi: 10.31548/machenergy.2020.01.127-132. [in English].
Stepanov, H. Yu, & Zytser, Y. M. (1986). Inertsionnуie vozdukhoochistiteli. Moskva: Mashinostroenie. [in Russian].
Vasylenko, P. M. (1960). Teoriia dvizheniia chastits po sherokhovatуm poverkhnostiam selskokhoziaistvennyikh mashyin. Kyiv: UASKHN. [in Russian].
Yermak, V. P. (2009). Kontseptsiia aerodynamichnoi separatsii nasinnia silskohospodarskykh kultur ta zasoby yii realizatsii. (Extended abstract of Doctor’s thesis). TDTU im. I. Puliuia. Ternopil. [in Ukrainian].
Zuiev, F. H. (1979). Pnevmaticheskoe transportyrovanye na zernopererabatyivaiushchikh predpriiatiiakh. Moskva: Kolos. [in Russian].
