Математические модели нормализации зернового вороха по засоренности и влажности и технология его предварительной очистки и сушки Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

АГРОИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.362:631.365

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

НОРМАЛИЗАЦИИ ЗЕРНОВОГО ВОРОХА ПО ЗАСОРЕННОСТИ И ВЛАЖНОСТИ И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ И СУШКИ

B.Д. Г алкин, д-р техн. наук, профессор,

А.Д. Галкин, д-р техн. наук,

C.В. Галкин, И.П. Менгалиев - инженеры,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА,

Героев Хасана, 113, Пермь, Россия, 614025,

E-mail: [email protected]

Аннотация. В структуре затрат на производство зерна в увлажненных зонах, затраты на операции послеуборочной обработки, включающие сушку зернового вороха, достигают 50%. Поэтому, разработка технологий и технических средств, направленных на снижение энергоемкости сушки семян и зерна, является важной и актуальной проблемой. Решением этой проблемы в направлении совершенствования технологии предварительной очистки и сушки, конструкции зерносушилок занимаются многие ученые как в нашей стране, так и за рубежом. Разработка математических моделей, учитывающих вероятностно-статистический характер условий функционирования пунктов послеуборочной обработки зерна и случайного характера технологических операций, связанных с разделением компонентов, приведет к созданию новых технологий и технических средств для подготовки семян. Целью наших исследований явилась разработка математических моделей нормализации зернового вороха по засоренности и влажности и на этой основе усовершенствование технологии предварительной очистки и сушки зерна и семян. В результате разработаны математические модели, позволяющие прогнозировать технологические и энергетические оценки операций предварительной очистки и сушки зернового вороха. Для увеличения производительности поточных линий нормализации зернового вороха по влажности и засоренности и снижения энергетических затрат на их работу, предложена двухступенчатая технология предварительной очистки зернового вороха с разделением его на фракции с их дифференцированной тепловой обработкой. При использовании на второй ступени предварительной очистки цилиндрического решета диаметром 1200 мм, при среднем значении подачи 14200 кг/ч зернового вороха ячменя влажностью 22,3%, частота его вращения не должна превышать 20 мин-1. Разработанная номограмма позволяет осуществлять выбор размеров отверстий решет, обеспечивающих при определенной полноте разделения, отделение во влажном состоянии фуражной фракции в заданном диапазоне с целью ее подготовки по различным технологиям к скармливанию животным.

Ключевые слова: зерно, семена, математические модели, двухступенчатая технология очистки, двухэтапная технология сушки, параметры, режимы.

Введение. В настоящее время около 15% от всего потребления энергии в агропромышленном комплексе развитых стран приходится на процессы тепловой обработки сельскохозяйственных материалов, вообще, и сушки зерна и семян, в частности [1]. В структуре же затрат на производство зерна в увлажненных зонах затраты на операции послеуборочной

обработки, включающие сушку зернового вороха, достигают 50%. Поэтому, разработка технологий и технических средств, направленных на снижение энергоемкости сушки семян и зерна, является важной и актуальной проблемой.

Решением этой проблемы в направлении совершенствования технологии предвари-

тельной очистки и сушки, конструкции зерносушилок занимаются многие ученые как в нашей стране [1, 3, 6, 7, 8, 10], так и за рубежом [11, 12, 13]. Однако для описания процессов нормализации зернового вороха по засоренности и влажности используют, в основном, детерминированные модели, не учитывающие вероятного характера этих процессов. В этой связи, разработка математических моделей, учитывающих вероятностно-

статистический характер условий функционирования пунктов послеуборочной обработки зерна и случайного характера технологических операций, связанных с разделением компонентов, приведет к созданию новых технологий и технических средств для подготовки семян.

Результаты исследований. Задача разработки математических моделей нормализации зернового вороха по засоренности и влажности ставилась следующим образом.

При известных числовых характеристиках влажности и засоренности зернового вороха различными видами примесей, заданной подаче зернового потока в машину предварительной очистки, количестве зерна, направляемого на фуражные цели во влажном состоянии, режимах работы сепаратора и сушилки получить технологические и энергетические модели, позволяющие прогнозировать засоренность очищенного зерна конкретными компонентами, производительность сушилки и затраты энергии на доведение семенной фракции до кондиционной влажности [2].

Технологические модели нормализации зернового вороха по засоренности и влажности

Пусть комбайновый ворох, поступающий на послеуборочную обработку, имеет в своем составе основной материал, включающий высококачественные семена с расходной характеристикой Qoк(t) и используемые зерновые примеси (мелкие, щуплые, недозревшие, поврежденные зерна основного материала, семена других культурных растений), имеющие расходную характеристику Qu(t). Одновременно на обработку поступают неиспользуемые примеси (грубые, легкие, крупные, мелкие, длинные, короткие, трудновыделимые) в количестве Qн(t).

Тогда расходная характеристика обработанного зернового вороха Qк1(t) на машине предварительной очистки и высушенного в установке непрерывного действия на основе уравнения материального баланса определится:

6*1 = (т6ок + т0и + т6н )-(еиптд„ + ентбн + Ф + Пок^ (1)

где mQ0K - среднее значение расходной характеристики семян основной культуры, поступающих на предварительную очистку; mQU -среднее значение расходной характеристики зерновых примесей, подаваемых в машину и используемых на фуражные цели; mQH - среднее значение расходных характеристик неиспользуемых примесей; su - вероятность отделения используемых примесей; еН - вероятность отделения неиспользуемых примесей; W - количество влаги, удаляемой в единицу времени из семян основной культуры и примесей, оставшихся после предварительной очистки; Пок - количество семян основной культуры, теряемых в единицу времени с неиспользуемыми отходами.

После раскрытия скобок, выражение (1) примет вид:

= тбо«еок + та„(1 -е)+тб„(1 -ен)-Ф, (2)

где еок - вероятность отделения высококачественных семян из влажного зернового вороха, дол. ед;

Количество влаги, удаляемой из >го компонента зерновой смеси в единицу времени, определяют по формуле [3, 4]:

^ ^ , (3)

Н V I ' 100 - V,

где Qi - расходная характеристика і-го компонента, поступающего на сушку; WiH - начальная влажность і-го компонента; Wk - конечная влажность материала.

Подставив выражение (3) в (2), будем иметь:

&1 = т&е0К + шви (1 - е,)- м& ет - "в.11 - Є - (4)

"‘ви\

V - V

400 - Wl

"в.(1 ен )

После преобразований выражение (4) примет вид:

в„ = "в,, Є (1 - + "в, (1 X. - + (5)

100 - V

+ тв (1 -еН )(1 -—^).

' Н 100 - Wl

Приводя (5) к общему знаменателю, получим:

в11

тг

еок (100 - Wom ) + т& (1 - е» )(100 - WuH) + тдн (1 - % )(100 - WuH )

(6)

100 - V.

Расходные характеристики компонентов ходной характеристикой подачи комбайновозерновых потоков можно представить в сле- го вороха и относительным содержанием в

дующем виде [5]:

"вок = тв1 т1 +

тви = твтзи + Гв1зиав1ази

твн = тв тзн + Гв1^в°гз„

(7)

где Шд1, Шди, Шдн - средние значения расходных характеристик, соответственно, зернового потока, поступающего на предварительную

нем высококачественных семян; ^1Зи, ^1ЗН -коэффициенты корреляции между относительным содержанием используемых и неиспользуемых примесей в исходном материале и расходной характеристикой зернового потока, поступающего на предварительную очистку; CQl, агЬ сзи, сзн - средние квадратические отклонения расходной характеристики зерно-

очистку, используемых и неиспользуемых вой смеси, поступающей на очистку и относи-

примесей; тг1, тзи, тзн - средние значения относительного содержания, соответственно, высококачественных семян основной культуры во влажном зерновом ворохе, используемых и неиспользуемых примесей в дол. ед. %г1 - коэффициент корреляции между рас-

тельного содержания в ней, соответственно, высококачественных семян, используемых и неиспользуемых примесей.

Подставив выражения (7) в (6), будем иметь:

тв1тг1 + Гв1г1^в1^г

^0^г1 )(1 - Пс X100 - Ккн ) + (

+ (тЄ1тз„ + гв1зи°в&зи )

(1 - еи )(100 - Кн ) + (тЄ1тз„ + Гв1зн°в1°взз )(1 - Єн )(100 - Кн )

/(100 - V. ), (8)

61" зн '21зн^ 61^ 6зз ,

где Пс - потери семян основной культуры в неиспользуемые отходы в дол. ед.

При наличии в комбайновом ворохе в составе используемых и неиспользуемых примесей компонентов с различными физико-механическими свойствами выражение (8) примет вид:

в

11

\тв1тг1 +Гв1г1 °21°г1 (1 - Пс )(100 Ккн )] +

+

"» г/

I [(

,=1

1н

в1г1и в1 т^т^ + г.

в1тзі^ 'в1Зіав1азі )(1 £1 )(100 Wiн )]

+

/ (100 - V.)

(9)

+ £ [(те1тз,- + Г61у°61°з] )(1 - )(100 - )]

]=1

Тогда засоренность предварительно очищенной и высушенной зерновой смеси >тым или _)-тым компонентом, поступающей на основную очистку, определится выражением:

З*1Ц =

\тв1т„і + гв1зіі

)(1 -в„ )(100 - W,)

вк

(10)

Выражения (9) и (10) по известным статистическим характеристикам влажности, засоренности комбайнового вороха, его подаче в машину предварительной очистки и эффективности ее работы, оцениваемой полнотой выделения различных компонентов при конкретной удельной нагрузке, позволяют рассчитать количественные и качественные ха-

рактеристики зернового потока, прошедшего предварительную очистку и сушку.

При стабилизации расходной характеристики зерновой смеси, поступающей в машину предварительной очистки и наличии связи между статистическими характеристиками влажности примесей и их относительным содержанием, выражение (8) примет вид:

в

11

[тЄ1тг1 +ГЄ1г1^Є1^г1 (1 - Пс )(100 - тШокн )] +

^ -е» )] )(1 -Є )]

Є1г^ Є1

2- •« -(

2

[10

[102 тзн -(

^ тзн + г¥НзнSWн Рзн

/(100 - mw ) .

' гу окн '

(11)

Если зерновая смесь состоит из к компонентов, то расходная характеристика зернового потока после предварительной очистки и сушки определится выражением:

в11 = {(т0тг1 + гЄ1г1^Є1^г1 )(1 - Пс )(100 - тШонн )} +

I [102 тЗі -(mWmзi + ^зз^г^зі )(1 -еі )] }/(100 - тЖік ) . (12)

і=1

+ тв11[10 тзі

тЖ,тзі + г^зз-

Относительное содержание 1-го компонента в зерновой смеси, нормализованной по засоренности и влажности, определится по формуле:

т611!02

зкц=—----------" 1:: "—1 —— . (13)

тб1[і02 тзі -(mWimзi + V з&Щ°зі)(1 -Єі )] (100 - Піц і )2і1

Выражения (12) и (13) позволяют рассчитывать расходную характеристику выгрузного аппарата сушилки и засоренность предварительно очищенного и высушенного зернового вороха конкретным видом примесей.

Энергетическая модель технологии предварительной очистки влажного комбайнового вороха с выделением и сушкой семенной фракции

Расход энергии на нормализацию комбайнового вороха по засоренности и влажности определяют по формуле:

Э1 = Эпо + Эок + ±Э,, (14)

і=1

где Эпо - энергия, расходуемая на предварительную очистку и разделение на фракции влажного комбайнового вороха; Эок - тепловая энергия, расходуемая на сушку семян основной культуры; Э; - тепловая энергия, расходуемая на сушку семян і-го вида примеси;

Энергия, получаемая зерном и примесями, расходуется на их нагрев - Энаг, испарение влаги - Эисп, потери на нагрев сушильной установки и окружающей среды - Эпот.

Расход энергии на нагрев массы компонента, находящегося в зерновой смеси, определяется по формуле [3,4]:

Эпнаг = ^(©2 -©1)Ст , (15)

где Оі - количество і-го компонента, поступающего в сушилку в единицу времени; ©2 -допускаемая температура нагрева компонента;

©1 - температура компонента, поступающего

в сушилку; Ст - теплоемкость компонента, Кдж/(кг*К).

С учетом выражения (15) тепловая энергия, расходуемая на нагрев семян основной культуры и примесей, оставшихся после предварительной очистки, определится по выражению:

■ + £ ОтпСт11(02-©!), (16)

э =1 С С

наг ок ток

і =1

где Оок, Оіпр - количество семян основной культуры и і-го вида примеси, поступающих в сушилку в единицу времени; СШок, СШі - теплоемкости зерна основной культуры и і-го вида примеси.

Теплоемкость компонента зерновой смеси определяется по формуле [3,4]:

w „ (17)

С_ = с

100

сж +100

с.

где - влажность компонента, поступающего в сушилку; Ссух - теплоемкость сухого вещества компонента (Ссух=0,96.. .1,55 кДж/кг.к);

Св - теплоемкость воды (Св=4,19кдж/кг*К).

Пусть влажный комбайновый ворох поступает на предварительную очистку. Причем, расходная характеристика семян основной культуры составляет Оок в, а примесей - Ошрв, тогда расходная характеристика семян основной культуры и примесей, оставшихся после предварительной очистки, определится выражениями:

Сок С1 пр.в(1-Пок) ;

а1 пр = а1 пр.в(1-в1), (18)

где Пок - потери семян основной культуры в неиспользуемые отходы в долях единицы;

в! - вероятность отделения 1-го вида примеси при предварительной очистке.

С учетом (18) выражение (16) примет вид:

Э =

наг

Сок.в (1 ПокУ^ток +1 Сіпп.в (1 еіУсті

і=1

(©2 -©1)

(19)

Расходная характеристика семян основ- комбайнового вороха, в долях единицы; Зі -

ной культуры, находящихся в ворохе, посту- засоренность комбайнового вороха і-тьім

пающем на очистку, может быть представле- компонентом, в долях единицы.

Энаг = в1

на:

Оок в= 01(1-30, (20)

а примесей:

^пр = 013і, (21)

где 01 - расходная характеристика зернового потока, поступающего в машину предва- (22) примет вид: рительной очистки; З1 - общая засоренность

С учетом (20) и (21)выражение (19) примет вид:

(22)

(1 - З )(1 - Пок Кок + ± З (1 -еС

(©2 -©1 )(

Подставляя выражение для СШок и Сп

Э = в,

наг ¿-‘1

(1 - З )(1 - П

100 - V

100 - WOI 100

100

Ссух + 'WKСв 1 + 1 Зі (1 -еі )

с + —і^С І + ТЗ/с(1 -еі100-У- с + ^с 100 сух 100 в І 1 І 100 100 в

(© 2 -©1)

(23)

Тепловая мощность, необходимая на испарение влаги, определяется по формуле [3,4]:

Э = г — , (24)

исп П у

где гп - скрытая теплота парообразования

(гп=2500 кДж/кг);

Лі

- количество влаги,

которую необходимо испарить в единицу времени, кг/ч.

Количество влаги, которую необходимо испарить в единицу времени, при прочих равных условиях, зависит от эффективности работы технических средств для предварительной очистки зерна, а, следовательно, количества семенной фракции комбайнового вороха, поступающего в сушилку, а также от начальной и конечной влажности семян и определяется по формуле:

Л

=а

(1 - з )(1 - Пк)

100 - w,

■+

п

I З1к (1 -еІі)

W&-W_

і і=1

100 - W,

+

і

I З- (1 -

і і=1

100 - ж

і 0

, (25)

Подставив (25) в (24) и имея в виду, что компонентов являются величинами случай-

расходная характеристика зернового потока и ными в вероятностно-статистическом смыс-относительное содержание в нем различных ле, получим:

Э = г

исп п

\т& т1 +гвлав1аг1

)(1 - Пок )

Wок - Wl

100 - w,r

+±

і=1

і

)(1 -еі)

W1l - Wl

100 - V,

+I ("а тЗіі + гаЗс % % )(1 - е)

W1C - Wl

100 - V,

(26)

=1

п

і=1

+

+

Тепловая мощность, теряемая на нагрев С учетом выражения (27) затраты энергии

сушильной установки и в окружающую среду, в единицу времени на нормализацию комбай-составляет: нового вороха по засоренности и влажности, в

Эпот иЭи

(27) зависимости от характеристик зернового по-

где и - доля энергии, теряемой сушилкой, в тока, эффективности работы машины предва-долях единицы (по данным [3,4] рительной очистки и режимов сушки опреде-и=0,02...0,03).

ляется зависимостью:

"а т1 + геЛайаг1

г )(1 - Пок )|

100

+±

і=1 і

+

("в! "з. + гвА %% )(1 -еіі ^ )(1 -е*)і'

100 - w^С Wkс

су 100 в

,т„та + г„а а а

100 100 - w

100

(©2 -©1) +

(28)

(тпт + гп %а )(1 -П )

4 в1 г1 в1г1 в1 П'х о*'

woк - VI 100 - V,,

I

+ гв1Зіав1азі

X1 -еіІ )■

+ г

аа

вЗ^ві Зі

,)(1 -е* )

+ Э.

Выражение позволяет рассчитать потребность в тепловой энергии, расходуемой в единицу времени на сушку семенной фракции и ее выделение из влажного вороха в зависимости от вероятностных характеристик подачи и относительного содержания различных компонентов в зерновой смеси, а также качества работы сепарирующих рабочих органов и режимов сушки семян.

Усовершенствованная технология предварительной очистки и сушки семян и экспериментальные исследования процесса подготовки зернового вороха к сушке

На основе разработанных моделей предложена технология, реализующая агрегатом [6] включающим: аэрируемый приемник -1 (Рис.1) влажного зернового вороха; машину 2, осуществляющую первую ступень предварительной очистки; очистительно-сушильный модуль для одновременного проведения трех операций (вторая ступень предварительной очистки зернового вороха с разделением на семенную и фуражную фракции, сушка полученных фракций) в одном агрегате, состоящем из машины предварительной очистки с цилиндрическим решетом-4, зерносушилки 5 с бункерами 6 и 7. Сушка семян осуществляется по двухэтапной технологии [7, 8, 9].

В период уборки зерновых культур проведено исследование процесса предварительной очистки на модернизированной поточной линии послеуборочной обработки зерна

«Агрокомплекса «Кунгурский» Кунгурского района.

Исходным материалом служил зерновой ворох ячменя со средними значениями влажности 22,3%, объемной массы 0,659 кг/дм3 и засоренности 0,56%.

Опыты проведены на цилиндрическом решете диаметром 1200 мм, изготовленном ООО «Техноград», при среднем значении подачи 14200 кг/ч.

Проведено 4 серии опытов при частотах вращения 18; 20; 22; 25 1/мин., которые изменяли частотным регулятором.

В качестве оценок эффективности работы решета приняты: степень отделения мелких примесей - Ем и потери зерна в отходы с крупными примесями - П.

С использованием решетного классификатора получены дифференциальная и интегральная функции распределения влажного зернового вороха ячменя по толщине семян, поступающих на предварительную очистку.

Степень выделения мелких примесей - Е вычисляли после обработки 9 навесок массой 200 г., очищенных семян на решете с продолговатыми отверстиями шириной 1,5 мм на решетном классификаторе (для каждой частоты вращения решета).

Потери зерна - П с крупными примесями определяли после разборки 9-ти навесок схо-довых фракций решета, взятых за 30 секунд работы машины на каждой частоте вращения цилиндра.

+

і=1

і=1

і=1

Рис.1 . Схема двухступенчатой технологии предварительной очистки зернового вороха с двухэтапной технологией сушки семенной фракции:

1 - прием зернового вороха от комбайнов; 2 - предварительная очистка (1-я ступень); 3 - временное хранение зерна (семян); 4 - предварительная очистка (2-я ступень);

5 - сушка семенной и фуражной фракции; 6,7 - отлежка, охлаждение и временное хранение семян перед очисткой.

По средним значениям степени выделения мелких примесей - Е и потерь семян в отходы получены графические зависимости (рис.2).

Из опытов следует, что при работе цилиндрического решета на первой ступени предварительной очистки зернового вороха ячменя со средним значением влажности 22,3%, среднее значение частоты его вращения составляет 20 1/мин. На этом режиме работы степень выделения мелких примесей превышает 60%, а потери семян с крупными примесями не превышают допустимого значения - 0,05%.

При послеуборочной обработке зерна семенного назначения целесообразно на предварительной очистке отделять семена основной культуры с низкой лабораторной всхожестью.

С целью обоснования выбора размеров отверстий сортировальных решет для отделения фуражной фракции определена лабораторная всхожесть 5 фракций семян ячменя, полученных при разделении на решетном классификаторе, влажностью 22,3% после сушки и хранения в течение 5 месяцев.

При использовании цилиндрического решета на второй ступени предварительной очистки, с выделением фуражной фракции с

заданной степенью ее отделения перед сушкой, с применением интегральной функции распределения семян по толщине, построена номограмма (рис.3).

Рис. 2. Влияние частоты вращения цилиндрического решета на степень выделения мелких сорных примесей и потери семян в отходы с крупными примесями

Она позволяет определить размер отверстий сортировальных решет, устанавливаемых в машину, в зависимости от количества зерна, направляемого на фуражные цели, с учетом степени отделения этой фракции.

При отсутствии решета, обеспечивающе- размерами отверстий, в зависимости от полго отделение заданного количества фуражной ноты разделения, определяют фактическое фракции, возможно решение и обратной зада- количество зерна, которое будет направлено чи. Для имеющегося решета с конкретными на фуражные цели.

00

/ / / ог

у / / Е =0,5 Е =0,6 Е =0, 7

/ / ОС к ч \ \ \ п

/ /

/

—« ►— ¡Ґ / / 2С

2,5

3,5

10

20

30

40

50

%

Размер отверстий сортировальных решет

Количество зерна, подлежащего сушке в фуражном режиме

Рис. 3. Номограмма для определения размеров отверстий сортировальных решет машины предварительной очистки для отделения фуражной фракции с заданной полнотой разделения

Из рисунка 3 следует, что при обработке семян ячменя в условиях исследований, при установке сортировальных решет с отверстиями 2,2 мм, прямоугольной формы при полноте разделения 0,7, количество фуражной фракции составит 4 ... 5%, а при увеличении размера отверстий до 2,4 мм на кормовые цели выделится не более 7% зерна. При этом лабораторная всхожесть семенной фракции составит не менее 92%.

Выводы

1. Разработаны математические модели нормализации зернового вороха по засоренности и влажности, позволяющие прогнозировать технологические и энергетические оценки операций предварительной очистки и сушки зернового вороха.

2. Для увеличения производительности поточных линий нормализации зернового во-

роха по влажности и засоренности и снижения энергетических затрат на их работу, предложена двухступенчатая технология предварительной очистки зернового вороха с разделением его на фракции с их дифференцированной тепловой обработкой.

3. При использовании на второй ступени предварительной очистки цилиндрического решета диаметром 1200 мм, при среднем значении подачи 14200 кг/ч зернового вороха ячменя влажностью 22,3%, частота его вращения не должна превышать 20 мин"1.

4. Разработанная номограмма, позволяет осуществлять выбор размеров отверстий решет, обеспечивающих при определенной полноте разделения отделение во влажном состоянии фуражной фракции в заданном диапазоне с целью ее подготовки по различным технологиям к скармливанию животным.

Литература

1.Курдюмов В.И. Тепловая обработка зерна в установках контактного типа: монография / В.И. Курдюмов, А.А. Павлушин, Г.В. Карпенко, С.А. Сутягин // Ульяновск: УГСХА имени Столыпина, 2013. 290 с.

2.Галкин В.Д. Моделирование технологии предварительной очистки влажного комбайнового вороха с выделением и сушкой семенной фракции. / Пермский аграрный вестник: Сб. трудов XXXI научно-практической конференции ученых и специалистов «К столетию со дня рождения профессора А.П. Никольского». - Пермь: ПГСХА, 2003. Вып.VIII. Ч.П. С. 3-10.

3.Жидко В.И. Зерносушение и зерносушилки. / В.И.Жидко, В.А.Резчиков, В.С.Уколов // М.:Колос,1982. 239 с.

4.Кошурников А.Ф., Кошурников Д.А., Кыров А.А. Анализ технологических процессов, осуществляемых сельскохозяйственными машинами с помощью ЭВМ. Пермь. Пермская ГСХА., 1998. Ч. 2. 370 с.

5.Венцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 576 с.

6. Патент на полезную модель № 88421. МПК F26B 17/12. Агрегат для подготовки и сушки зернового вороха /

B.Д. Галкин, А.Д. Галкин, С.В. Галкин // Заявл. 06.07.2009. Опубл. 10.11.2009 в Б.И. № 31.

7. Голубкович А.В., Галкин А.Д., Галкин В.Д., Белобородов К.А., Ламкин Д.С. Совершенствование технологии и технических средств сушки зерна // Техника в сельском хозяйстве. 2006. №5. С. 13-15.

8. Голубкович А.В.,Галкин А.Д., Галкин В.Д., Белобородов К.А., Ламкин Д.С. Оптимизация технологии двухэтапной сушки зерна в условиях переменных режимов // Техника в сельском хозяйстве, 2007. №4. С. 21-25.

9. Способ сушки зерна : пат. 2305241 Рос. Федерация. / А.В. Голубкович, А.Г. Чижиков, А.Д. Галкин, В.Д. Галкин, К.А. Белобородов, Д.С. Ламкин // Опубл. 27.08.2007. Бюлл. № 24.

10. Устройство распределения газа в шахтной зерносушилке : пат. 2457413 Рос. Федерация. / Н.М. Андрианов,

C.В. Карташов, А.М. Дубков, И.С. Лебедев // Опубл. 27.07.2012.

11.Tsottsas E., Kwapinska M., Saage G. Modeling of contact dryert // Drying Technologi, 2007.25:1. pp. 1377-1391.

12.Nisson L., Schluder E.U. Contact drying cobined with membrane separation:Dewatering rates of porous spheres wetted with four difftrent liquid mixtures // Chemical Engineering and Processing, 1998. 37:4, pp. 317-330.

13.Sundaram Gunasekaran. Pussed microwave-vfcuum drying of food materials // Drying Technology, 1999. 17:3. рp. 395-412.

MATHEMATICAL MODELS FOR NORMALIZING GRAIN PILES ON CONTAMINATION AND MOISTURE CONTENT AND THE TECHNOLOGY OF ITS PRELIMINARY CLEANING AND DRYING

V.D.Galkin, Doctor of Engineering Sciences, Professor

A.D.Galkin, Doctor of Engineering Sciences

S.V.Galkin, I.P. Mengaliev - Engineers

Perm State Agricultural Academy

Geroev Khasana, 113

Perm 614025 Russia

E-mail: [email protected]

ABSTRACT

In the structure of grain production costs in wet areas, post-harvest operations costs, which include drying of grain heap, reach 50%. Therefore, the development of technologies and techniques designed to reduce the energy intensity of drying of seeds and grains, is an important and topical issue. Many scholars, both in our country and abroad, deal with the solution to this problem in the direction of improving technology of preliminary cleaning and drying, the dryer constructions. Development of mathematical models that take into account the probabilistic and statistical nature of conditions of post-harvest grain items and random nature of the technological operations related to the separation of components will lead to the creation of new technologies and equipment for seed preparation. The objective of our research was the development of the mathematical models of normalizing grain heap on contamination and moisture and, on that basis, the improvement of technology of preliminary cleaning and drying of grain and seeds. As a result, we obtained the mathematical models to predict the technology and energy evaluation of preliminary cleaning and drying of grain heap.

To improve the performance of the production lines of the grain pile on normalization of humidity and contamination and reduce energy costs for their work, a two-stage technology of pretreatment of grain heap by splitting into factions with their differentiated heat treatment. If you use the second-stage pre-treatment cylindrical sieve diameter 1200 mm, with the average value of supply 14200 kg/h of barley grain pile with 22.3% of humidity, the rotation rate must not be more than 201/min. The developed nomogram allows the choice of sizes of holes in sieves at a certain fullness of separation, separation of wet forage fractions over a specified range to its preparation using different technologies to feed animals.

Key words: grain seeds, mathematical models, two-stage purification technology, two-stage drying technology, options, modes.

References

1. Kurdyumov V.I., Pavlushin A.A., Karpenko G.V., Sutyagin S.A. Teplovaya obrabotka zerna v ustanovkakh kon-taktnogo tipa: monografiya (Thermal treatment of grain in the contact type), Ul'yanovsk: UGSKhA imeni Stolypina, 2013, 290 p.

2. Galkin V.D. Modelirovanie tekhnologii predvaritel'noi ochistki vlazhnogo kombainovogo vorokha s vydeleniem i sushkoi semennoi fraktsii (Modeling technology of pretreatment of the combine with lots of wet and dry seed fraction Permskii agrarnyi vestnik), Sb. trudov KhKhKhI nauchno-prakticheskoi konferentsii uchenykh ispetsialistov «K stoletiyu so dnya rozhdeniya professora A,P.Nikol'skogo», Perm: PGSKhA, 2003, Issue VIII, Part II, pp. 3-10.

3. Zhidko V.I., Rezchikov V.A., Ukolov V.S. Zernosushenie i zernosushilki (Grain drying and grain dryers), M.:Kolos, 1982, 239 p.

4. Koshurnikov A.F., Koshurnikov D.A., Kyrov A.A. Analiz tekhnologicheskikh protsessov, osushchestvlyaemykh sel'skokhozyaistvennymi mashinami s pomoshch'yu EVM (Analysis of technological processes of agricultural machinery by means of the computer), Perm. Permskaya GSKhA, 1998, Part 2, 370 p.

5. Ventsel' E.S. Teoriya veroyatnostei (Theory of probabilities), M.: Nauka,1969, 576 p.

6. Patent No. 88421. MPK F26V 17/12. Agregat dlya podgotovki i sushki zernovogo vorokha (Equipment for preparation and drying of grain heap), V.D. Galkin, A.D. Galkin, S.V. Galkin, Appl. 06.07.2009. Publ. 10.11.2009 in B.I. No. 31.

7. Golubkovich A.V., Galkin A.D., Galkin V.D., Beloborodov K.A.,Lamkin D.S. Sovershenstvovanie tekhnologii i tekhnicheskikh sredstv sushki zerna (Improvement of technology and equipment of grain drying), Tekhnika v selskom kho-zyaistve, 2006, No.5, pp.13-15.

8. Golubkovich A.V.,Galkin A.D., Galkin V.D., Beloborodov K.A., Lamkin D.S. Optimizatsiya tekhnologii dvu-khetapnoi sushki zerna v usloviyakh peremennykh rezhimov (Two-stage drying technology optimization in conditions of variable modes), Tekhnika v sel'skom khozyaistve, 2007, No.4, pp. 21-25.

9. Patent RF No.2305241. Sposob sushki zerna (Method of drying grain) A.V. Golubkovich, A.G. Chizhikov, A.D. Galkin, V.D. Galkin, K.A. Beloborodov, D.S. Lamkin, Publ. 27.08.2007. Byull. No. 24.

10. Patent RF No.2457413. Ustroistvo raspredeleniya gaza v shakhtnoi zernosushilke (Mine gas distribution unit dryer), N.M. Andrianov, S.V. Kartashov, A.M. Dubkov, I.S. Lebedev, Publ. 27.07.2012.

11.Tsottsas E., Kwapinska M., Saage G. Modeling of contact dryer, Drying Technology, 2007.25:1, pp. 1377-1391.

12. Nisson L., Schluder E.U. Contact drying combined with membrane separation: Dewatering rates of porous spheres wetted with four different liquid mixtures, Chemical Engineering and Processing, 1998, 37:4, pp. 317-330.

13. Sundaram Gunasekaran. Pussed microwave-vacuum drying of food materials, Drying Technology, 1999, 17:3, pp. 395-412.