CC BY
10
УДК 68.85.35
А. С. Жанахов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОХОЖДЕНИЯ АГЕНТА СУШКИ ЧЕРЕЗ ЗЕРНОВОЙ СЛОЙ
ФГБОУ ВПО «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т. С. МАЛЬЦЕВА»
A. S. Zhanakhov RESEARCH OF THE PROCESS OF DRYING AGENT PASSING THROUGH THE GRAIN LAYER FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T. S. MALTSEV»
Представлено теоретическое и экспериментальное исследование процесса прохождения агента сушки через зерновой слой. Представлены результаты исследования, приведена эмпирическая формула для определения давления агента сушки в зависимости от скорости его движения в зерновом слое.
Ключевые слова: зерно, сушка, агент сушки, давление, зерновой слой.
The theoretical and experimental study of the process of drying agent passing through a grain layer is presented. Results of research are presented; the empirical formula for determination drying agent pressure depending on the speed of his movement in a grain layer is given.
Keywords: grain, drying, agent of drying, pressure, grain
layer.
Альсим Сагидуллович Жанахов
Alsim Sagidullovich Zhanahov кандидат технческих наук Россия, 641300, Курганская область, Кетовский район, с. Лесниково, КГСХА E-mail: alsim.zhanahov@yandex.ru
Введение. Как известно, одной из составляющих энергозатрат на сушку зерна являются затраты энергии на преодоление полного гидродинамического сопротивления, которое включает сопротивление зернового слоя и сопротивление стенок камеры нагрева зерносушилки. Поэтому необходимо установить взаимосвязь между потерями давления агента сушки с одной стороны и толщиной зернового слоя и скоростью агента сушки с другой.
Методика. Стационарный зерновой слой зерносушилки представляет собой систему с весьма сложными и многообразными геометрическими характеристиками. Целесообразно рассматривать зерновой слой в среднем как однородную изотропную среду и вводить некоторые усреднённые обобщенные его характеристики [1, 2].
В процессе сушки зёрна одинакового размера и формы стремятся образовать стационарный зерно-
вой слой (монодисперсный слой). Однако в реальности зёрна имеют довольно широкий интервал линейных размеров (полидисперсный слой). Для определения среднего гармонического диаметра частиц зернового вороха воспользуемся уравнением [2]:
(1)
где х. - массовое содержание 1-ой фракции, ед; п - число фракций;
^ - средний ситовой диаметр 1-ой фракции, м,
(2)
а. - ширина частиц зернового вороха 1-ой фракции, м;
Ь - толщина частиц зернового вороха 1-ой фракции, м;
1. - длина частиц зернового вороха 1-ой фракции, м.
Так, средний гармонический диаметр для зерна пшеницы сорта «Жигулёвская» составляет d = 3,5 мм.
сг 7
Чтобы рассчитать давление агента сушки в зерновом слое, необходимо привести средний гар-
. „ . _ Инженерно-техническое обеспечение
Вестник КургансКОИ ГСХА № 2, 2013 сельского хозяйства
монический диаметр зерновки к диаметру шара. В качестве эквивалентного диаметра в данном случае целесообразно вводить диаметр такого шара, поверхность которого равна обдуваемой поверхности зерна [3]:
а =а л/Ф,
а сг * '
м,
(3)
Др =
150-
И.К,:. (4)
у = V ■ е , м/с.
(5)
Др, Па 500
где Ф - коэффициент сферичности. Для пшеницы Ф = 0.85 [3].
Тогда эквивалентный диаметр зерна пшеницы сорта «Жигулёвская» составит = 3.2 мм.
Движение агента сушки в каналах зернового слоя подчиняется основным законам гидродинамики - уравнениям Навье-Стокса [2].
Для определения потери давления Ар в зерновом слое толщиной Н воспользуемся выражением [1]:
400
300
200
100
5
4 /
3 /
... 1
0.2
0.4
0.6
0.8
м/с
где цас - динамическая вязкость агента сушки. Пас; е - скважистость зернового слоя. Н - толщина зернового слоя. м; у - средняя скорость движения агента сушки. отнесённая к поперечному сечению слоя (в пустом аппарате). м/с.
уи - средняя скорость агента сушки в каналах слоя. м/с;
рас - плотность агента сушки. кг/м3.
На рисунке 1 показана расчётная зависимость давления агента сушки. пронизывающего зерновой слой. от скорости его движения в слое различной толщины.
Расчёты показывают. что увеличение скорости агента сушки в слое и толщины зернового слоя приводит к росту потери давления. Кроме того. возрастает неравномерность сушки по толщине зернового слоя.
С целью проверки результатов теоретических исследований. уточнения конструктивных параметров зерносушилки были проведены лабораторные эксперименты. Получение данных о давлении агента сушки при прохождении чрез зерновой слой в зависимости от его скорости. рода культуры. толщины зернового слоя изучали на лабораторном сепараторе К 293 Б фирмы «Петкус».
Толщина слоя: 1 - 0.15 м; 2 - 0.20 м; 3 - 0.25 м; 4 -
0.30 м; 5 - 0.35 м Рисунок 1 - Зависимость давления агента сушки в зерновом слое от скорости его движения в слое различной толщины
Результаты. Результаты исследования представлены на рисунке 2. Полученные данные свидетельствуют о том. что характер изменения давления агента сушки находится в прямой зависимости от скорости его движения в зерновом слое и толщины слоя [4].
Др. кПа
1,2 0,9 0,6 0,3 0
Н=30см
Н=25см ■.
ч Н=20см
0
0,5
1
1,5
м/с
Рисунок 2 - Зависимость давления агента сушки от скорости его движения в зерновом слое с учетом сопротивления подпорной пластины
Таким образом. проведённые экспериментальные исследования влияния давления агента
сушки при прохождении его через зерновой слой подтвердили результаты расчётных исследований (рисунок 3).
Рисунок 3 - Зависимость давления агента сушки в зерновом слое толщиной Н = 0,25 м от скорости движения агента сушки
Математической обработкой результатов опытов продувки слоя пшеницы агентом сушки с помощью программы Microsoft Excel получена эмпирическая формула определения давления агента сушки в зависимости от скорости его движения v (м/c) при толщине зернового слоя 0,25 м:
Выводы. Результаты исследования показали, что при увеличении скорости движения агента сушки в зерновом слое увеличивается его сопротивление, что ведёт к повышению давления агента сушки. Превышения экспериментальных данных над расчётными объясняются тем, что изучаемый зерновой ворох представлял собой смесь из основной культуры и различных мелких засорителей, что несколько уменьшало скважистость слоя.
Список литературы
Аэров М. Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем: гидравлические и тепловые основы работы. - Л.: Химия, 1979. - 176 с. Гельперин Н. И., Айнштейн В. Г., Кваша В. Б. Основы техники псевдоожижения. - М.: Химия, 1967. - 664 с.
Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений / М. Ф. Бурмистрова [и др.].
- М.: Сельхозгиз, 1956. - 343 с.
Чумаков В. Г., Жанахов А. С. Газовое сопротивление слоя // Аграрная наука - основа инновационного развития АПК: материалы международной научно-практической конференции. - Курган: Изд-во Курганской ГСХА, 2011.
- 431 с.
1
2
3
4
□p = 191,8 ■ v2 + 142,6 ■ v, Па.
(6)
