CC BY
9
УДК 631.171
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛО- И ВЛАГООБМЕНА В БУНКЕРНЫХ УСТАНОВКАХ
Пиляева Ольга Владимировна
к. т.н. доцент кафедры агроинженерии ФГБОУ Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск [email protected]
Аннотация: Приводится методика моделирования в бункерных установках с пограничными условиями. Построенная математическая модель позволила выявить, что зерно, находящееся в бункере вблизи выхода отработавшего сушильного агента, недогревается и недосушивается.
Ключевые слова: зерно, сушильный агент, математическая модель, бункер активного вентилирования.
MODELLING WARM AND MOISTURE EXCHANGE IN BUNKER INSTALLATIONS
Olga V. Pilyaeva
PhD Associate professor of Agroengineering Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk [email protected]
Abstract: The modeling technique is given in bunker installations with boundary conditions. The constructed mathematical model has allowed to reveal that the grain which is in the bunker near an exit of the worked drying agent nedogrevatsya and isn't finally dried.
Keywords: grain, drying agent, mathematical model, bunker of active aeration.
Влага в зерне, как в любом живом организме, - это среда, в которой совершаются все реакции обмена веществ. При увеличении влажности зерна выше определенного уровня, так называемой кондиционной влажности, в зерне появляется свободная влага, что приводит к активизации жизнедеятельности зерна.
Поэтому основной целью работы смоделировать процесс влагопереноса, учитывая особенность конструкции бункерной установки.
В процессе сушки влажность и температура материала и скорость обезвоживания непрерывно изменяются, то есть процесс является нестационарным. [1]
Для установления количественных зависимостей температуры нагрева и влажности зерна от режимных параметров бункерной установки необходимо построение математической модели.
Построение модели проводили на основе схемы, разработанной на кафедре с.-х. машин Красноярского государственного аграрного университета. В основе данного подхода лежит метод энергетического и массового баланса, на основе которого были составлены балансовые уравнения теплоты и влаги:
да да Урт йД (11) dt dz 10р dz
+ ™=-J_j(а, 0) + к: (1 + KvJ(а, ф - 0), (12) dt 3 дг 100c V 7 aV : 7
где v3 - скорость движения зерна принята const (она может быть как нулевой, так и ненулевой).
Фг ,vz ) = л1»г 2 (r,z) + z); (13)
Sr+uST = -(l_s)>npK:(i + к, )(т -0); (1.4)
dt dz Кртет
Щ. + Ж — !°Р , ь в),
д1 дz £рт
где V- скорость воздушного потока, распределение которого в бункерной установке описывается формулой (1.2). Здесь приняты следующие обозначения переменных и параметров:
с, 0 - влажность (%) и температура зерна (°С); Т, Д - температура и влагосодержание сушильного агента (%о); р, рт - плотность зерна и сушильного агента (кг/м3); г - удельная теплота парообразования (кДж/кг); £ - порозность зернового слоя (%); Я - приведённый радиус зерна (м); т - коэффициент формы зерновки;
Кса, Ка- модельные коэффициенты, входящие в функцию J .
Функция J ^ , предложенная С.К. Манасяном - плотность потока
влагопереноса, определяется следующим выражением
100 . (1.5)
^ — / , Кр
где у - удельная плотность влагопереноса, которая для процесса взаимосвязанного тепловлагопереноса в бункерных установках принимает вид [2]
](с, в) — -КдЖ (х)в(х). (1.6)
С учётом преобразований система дифференциальных уравнений (1.1)-(1.4) принимает вид:
^ — -кс + кса (кс+№ - ©), (17)
d0=к: (1+к:кра0\т -0)--^- ка0 (18)
dt : ^ ' 100c р
f = -ак a (l + кйт-0\ <19)
йД = Ькда&, (110) dt Р
1 -е т р 1 7 10л 1
где а =----, Ь =--.
е Я рТ ст Рт е
Данную систему необходимо дополнить условиями однозначности в виде соответствующих граничных условий. Для бункерных установок с радиальной схемой воздухораспределения это будут граничные условия 1 рода:
®(0) = ®0. (111) 0(0) = ©о.
(112)
Т(0) = Т0. (1.13)
Д (0) = Д0. (1.14)
Решение задачи (1. 7)-(1.10)-(1.11)-(1.14) проводили с использованием компьютерной программы, реализующей метод Рунге-Кутта 4го порядка. [3]
По результатам моделирования можно сделать следующие выводы:
- зерно, находящееся в бункере вблизи подачи воздушного потока (сушильного агента), быстро нагревается (а при больших режимных параметрах, в первую очередь по Т, перегревается выше допустимой температуры) и сушится;
- зерно, находящееся в бункере вблизи выхода отработавшего сушильного агента, недогревается и недосушивается.
Список литературы:
1. Шевцов А.А. Зерносушение. - Воронеж: ВГТА,2011. -80с.
2. Книга Ю.А., Пиляева О.В. Использование накопительных устройств активного типа в работе зерноочистительных сушильных комплексов: Вестник ИРГСХА. 2015. №70.С.79-83.
3. Цугленок Н.В., Манасян С.К., Пиляева О.В. Бункерные установки для сушки и активного вентилирования зерна: Международный журнал экспериментального образования. Пенза. 2012.№11.С.46.
