CC BY
11ЧИСЛЕННОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ СВОЙСТВ ЗЕРНА НА ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИЛОСАХ Тарасова П.С.1, Христич В.Г.2, Галаева В.А.3, Пацук А.С.4
1Тарасова Полина Сергеевна - магистрант; 2Христич Виктория Геннадьевна - магистрант; 3Галаева Варвара Александровна - магистрант, кафедра энергетики высокотемпературной технологии;
4Пацук Алексей Сергеевич - магистрант, кафедра промышленных теплоэнергетических систем, Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт, г. Москва
Аннотация: целью работы является численное исследование влияния различных свойств зерна на время охлаждения в силосе при активном вентилировании. Использовалась имеющаяся математическая модель. Наиболее существенное влияние на продолжительность охлаждения оказывает теплоемкость и скважность. Ключевые слова: математическая модель, хранение зерна, тепломассообмен.
УДК 62-21474
По государственной программе развития сельского хозяйства планируется увеличение производства зерна до 115 млн тонн к 2020 году. В связи с этим требуется увеличение общего объема зернохранилищ, большой процент которых в данный момент находятся в технически неудовлетворительном состоянии. Для быстрого и дешевого возведения больше подходят металлические силосы, которые имеют ряд проблем, обусловленных условиями хранения и конструкцией.
После сборки урожая и обработки зерна требуется охладить его для замедления порчи и поддерживать условия хранения [1], [2], а учитывая длительность этого процесса, нужны большие затраты на работу вентилятора.
Зерновые культуры имеют довольно разные теплофизические свойства и размеры, поэтому важным исследованием будет узнать их влияние на время охлаждения зерновой массы. Для этого взяты зерновые культуры с сильно различными ТФС и габаритами, их свойства указаны в таблице 1, начальные параметры - скорость воздуха 0.2 м/с, его температура 5°С.
Представленная [3] математическая модель позволяет произвести послойный посекундный расчет охлаждения зерновой массы в силосе в зависимости как от параметров подаваемого воздуха, так и параметров зерна.
Таблица 1. Геометрические и теплофизические характеристики зерновых культур
Зерновая культура Теплоем кость зерна ср, кДж/кг-К ь о Плотность насыпи рнасч кг/м3 Эквивалентный диаметр зерна ¿экв, мм Скважность зерна е Площадь зерна * з-нап мм2 Объем зерна Уз-на) мм3
Пшеница 2450 0.315 850 3.5 0.4 60 40
Кукуруза 1870 0.48 750 7.6 0.4 120 220
Рапс 2600 0.16 650 2.1 0.65 40 10
Рис 1167 0.363 650 3.6 0.55 50 25
Овес 1375 0.104 500 3.4 0.6 55 29
Просо 1444 0.05 775 2.4 0.4 16 5
Гречиха 1339 0.152 660 4.6 0.55 50 15
Математическая модель решается при помощи программного обеспечения MATLAB, в котором имеется наличие решения однородных дифференциальных уравнений с начальными параметрами и возможность программирования, а также удобство манипулирования полученных результатов [3]. Общие результаты расчетов приведены на рисунке 1.
О -
О 100000 200000 300000
ВРЕМЯ, с
Рис. 1. Зависимость времени охлаждения от вида зерновой культуры
Также отдельно варьировались только определенные свойства (рис. 2). В скобках под шкалами указаны зерновые культуры с похожими размерами или ТФС для наглядного сравнения.
Как видно из графиков, теплоемкость зерна оказывает огромнейшее влияние на скорость охлаждения. Килограмму пешеницы, по сравнению с гречихой, требуется передать почти в два раза больше тепла, чтобы его температура повысилась на один градус.
У зерен овса и проса относилельно похожие величины теплоемкостей, однако их размеры сильно отличаются, а теплопровеодность различается в два раза.Несмотря на это, их периоды охлаждения довольно близки и равны порядка 3-5 дней. Из этого следует вывод, что хоть и другие свойства зерна могут различаться, самым главным параметром для времени охлаждения является теплоемкость и скважность.Благодаря математическому моделированию и современным вычислительным мощностям можно решать различные задачи разной сложности без непосредственно проведения опыта.
Рис. 2. Зависимость охлаждения верхнего слоя от теплоемкости, эквивалентного диаметра, теплопроводности и скважности зерна 38
Список литературы
1. Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности. М.: Химия, 1979. 228 с.
2. Егоров Г.А. Влияние тепла и влаги на процессы переработки и хранения зерна. М.: Колос, 1973. 264 с.
3. Гаряев А.Б., Сорочинский В.Ф., Горячева Е.М. Математическая модель процесса переноса влаги при активном вентилировании зерна в элеваторах. // Сб. науч. тр. Международной научно-технической конференции, посвящённой 105-летию со дня рождения А.Н. Плановского «Повышение эффективности процессов и аппаратов в химической и смежных отраслях промышленности». М.: ФГБОУ ВО МГУДТ, 2016. Т. 1. С. 320-324.
4. Васильев А.Н. MATLAB. Самоучитель. Практический подход. 2-е издание. СПб.: Наука и Техника, 2015. 448 с.
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ МЕТОДОМ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ Тарасова П.С.1, Христич В.Г.2, Галаева В.А.3, Пацук А.С.4
1Тарасова Полина Сергеевна - магистрант; 2Христич Виктория Геннадьевна - магистрант; 3Галаева Варвара Александровна - магистрант, кафедра энергетики высокотемпературной технологии;
4Пацук Алексей Сергеевич - магистрант, кафедра промышленных теплоэнергетических систем, Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт, г. Москва
Аннотация: в данной работе рассмотрена проблема обезвреживания отходов с получением энергии. Автор предлагает совместно использовать парогазовый цикл и сжигание мусора, для повышения эффективности.
Ключевые слова: экология, твердые коммунальные отходы (ТКО), обезвреживание ТКО, парогазовый цикл, энергетика, энергия, выбросы.
УДК 62-21474
Проблема обезвреживания твердых коммунальных отходов (ТКО) в крупных городах России, становится более острой с каждым днём. ТКО отправленные на полигоны и свалки возле ближайшего города отрицательно воздействует на тот же город, через животных, птиц, воздушные потоки, почву. Полигоны ТКО считаются одними из основных источников загрязнения окружающей природной среды городов. Вредные вещества, выделяющиеся при самовозгорании и тлении ТКО на полигонах, создают в атмосфере высокую концентрацию вредных веществ, нередко превышающую предельно допустимую.
Не менее важно, что бытовые отходы являются возобновляемым альтернативным топливом.
В современном мире, где остро встает вопрос о нехватке ископаемого топлива, особенно важно, находить новые источники получения энергии. Сжигание ТКО в качестве топлива для получения энергии является весьма перспективным.
В таблице 1 приведена сравнительная характеристика теплотехнических свойств ТКО и бурого угля [1].
