CC BY
32
ТЕХНОЛОГИЯ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
УДК 631. 361.43
Э. Г. Нуруллин, Р. И. Ибятов, Д. Т. Халиуллин,
Э. Э. Нуруллин
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТИ ВОЗДУШНОЗЕРНОВОЙ СМЕСИ В КОНФУЗОРЕ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ СЕМЕНОРУШКИ
Ключевые слова: конфузор, воздух, направление и величина скорости.
Получены теоретические зависимости для определения направления и величины скорости воздушного потока в любой точке поперечного сечения конфузора пневмомеханической семенорушки.
Keywords: confuser, air, direction and size of speed.
The theoretical dependence for definition of direction and size of air flow’s speed in any point of confuser’s transverse section of pneumomechanical huller are received.
Введение
В пневмомеханических устройствах для шелушения и обрушивания зерна на
технологическую эффективность влияют параметры воздушного потока создаваемого
вентилятором-метателем [1]. В
пневмомеханической семенорушке,
предназначенной для обрушивания семян подсолнечника эффективность технологического процесса существенно зависит от параметров движения воздушно-зерновой смеси в
конфузоре. В предыдущих исследованиях получена теоретическая зависимость, которая устанавливает связь скорости воздуха в рабочей зоне с конструктивными параметрами вентилятора-метателя и конфузора [2]. Однако для использования полученной зависимости при решении дифференциальных уравнений
3НЬИ 23к(х)[и +
движения семян в рабочей зоне необходимо определить скорости воздушного потока в конфузоре по координатным осям в продольном направлении в разных сечениях конфузора.
Основная часть
В результате исследований движения воздушно-зерновой смеси в рабочей зоне пневмомеханической семенорушки получена теоретическая зависимость устанавливающая связь между скоростью воздуха в конфузоре и конструктивными параметрами вентилятора-метателя (частота вращения и радиус ротора, размеры сечения удлинителя нагнетательного патрубка), конфузора (углы наклона верхнего, нижнего и боковых рабочих поверхностей, коэффициент живого сечения, длина) [2]:
3(х) =
b + x(tg р6 + tgp^ht gp6 + btgp - 2xtg (3xtg 6)
(h - 2xtg(3)(b - 2xtgp6) кж.с (h - 2xtgpXb - 2xtgp6 )[h + b + x(tgp6 + tgp)]
(1)
где і9н - скорость воздуха при входе в удлинитель нагнетательного патрубка м/с; Ь -ширина удлинителя нагнетательного патрубка вентилятора-метателя (входного сечения конфузора), м; И - высота удлинителя нагнетательного патрубка вентилятора-метателя (входного сечения конфузора), м; X -расстояние от входа до рассматриваемого сечения конфузора, м; в - угол наклона верхней и нижней стенки конфузора, град; рб - угол наклона боковых стенок конфузора, град; і9к (х)
- скорость воздушного потока в кольцевом сечении удлинителя нагнетательного патрубка на
расстоянии X от входа, м/с; кжс. - коэффициент живого сечения стенок конфузора (определяется экспериментально);
Теоретическая зависимость (1) в таком виде не может быть использована для решения дифференциальных уравнений движения семян в рабочей зоне пневмомеханической семенорушки. Необходимо знать направление воздушного потока в сечении конфузора.
Рассмотрим схему произвольного поперечного сечения х удлинителя нагнетательного патрубка, а также схемы продольного сечения конфузора в
горизонтальной и вертикальной плоскости (рис. 1).
Рис. 1 - Схемы: а) поперечного сечения УНП, б) продольного сечения конфузора в вертикальной плоскости, в) продольного сечения конфузора в горизонтальной плоскости
На направление скорости воздуха, соответственно, семян существенное влияние будет оказывать угол раскрытия конфузора. В произвольном сечении х в вертикальной плоскости рабочая область конфузора определяется интервалом изменения у от (х1дР) до (И - 2х1дР) (рис. 2). При этом, угол отклонения направления средней скорости потока в вертикальной плоскости в продольном направлении а изменяется от Р до -Р.
потока в поперечном сечении конфузора
Для инженерных расчетов изменение угла наклона воздушного потока от ±Р у стенок до 0 в центре канала можно считать пропорциональным. Запишем уравнение прямой,
проходящей через точки С(xtgP; Р) и
Дф^Р; -Р):
у - йдР а - Р
И-2х1др -2р
(2)
где а - направление средней скорости
воздушного потока в конфузоре, град.; у -координата изменения высоты канала, м.
Отсюда для вычисления направления средней скорости воздушного потока в конфузоре получаем:
-
а =
-
.
(3)
В центре канала а =0. Продольные и поперечные компоненты воздушного потока по координатным осям 0Х и 0У определяются следующим образом:
,9х=Д(х)со5а; ,9х=$(х)зта. (4)
Тогда подставляя в формулы (4) зависимость (1) получим теоретические зависимости для определения компонентов скорости воздушного потока в конфузоре по координатным осям 0Х и 0У в вертикальной плоскости в следующих видах:
Д __________________________
х (-г^др )^х1 др6)
2^к(х)^ + Ь + х^|36 + 1др)умдрб нн Ыдр - 2х!д[3х1д6) к„ ( - 2х1др6+ Ь + х(др6 + ОДЗ)]
11-2 о
соэ
И - 2х1др
Д =
(5)
'у (-ЗДр )Ь-2х1 дрб)
2Д (х\Ь + Ь + х(1д р6 + 1д р)(дрб н-Ыдр- 2х!д[3х1д6) к„ ( - 2х1дрХь - 2х1дрб+ Ь + х(рб + ОДЗ)]
И-2у .
эт-
-
(6)
Поскольку sin(-а)=-sinа и cos(-а)=cosа,
несложно убедиться, что зависимости (5), (6) справедливы во всей области поперечного сечения в вертикальной плоскости, т. е. от нижней рабочей поверхности конфузора до его верхней стенки. На нижней половине конфузора а меняется от Р до 0, при этом Д >0. При изменении а от 0 до -Р на верхней половине
канала, поперечная составляющая скорости имеет отрицательное значение Ду < 0 .
Полученные зависимости очень громоздкие и не могут быть использованы для аналитического решения дифференциальных уравнений движения воздушно-зерновой смеси в рабочей зоне пневмомеханической семенорушки, полученных в предыдущих исследованиях [2]. Они могут быть решены только методом численного моделирования на ЭВМ с использованием соответствующего
программного обеспечения. Эта задача будет решаться на следующем этапе теоретических исследований в данном направлении.
Выводы
1. Получена формула для определения направления средней скорости воздушного потока в любой точке поперечного сечения конфузора в вертикальной плоской системе координат в продольном направлении.
2. Получены теоретические зависимости для определения компонентов величины скоростей воздушного потока в любой точке поперечного сечения конфузора в вертикальной плоской системе координат с учетом угла раскрытия верхней и нижней грани сетчатого конфузора.
3. Полученные результаты могут использоваться для решения дифференциальных уравнений движения семян подсолнечника в рабочей зоне пневомеханической семенорушки.
Литература
1. Нуруллин, Э. Г. Пневмомеханические шелушители зерна (теория, конструкция, расчет) / Э. Г. Нуруллин. - Казань: Казан. ун-т, 2011. -308 с.
2. Нуруллин, Э. Г. Теоретическое
определение скорости воздушно-зерновой смеси в конфузоре пневмомеханической семенорушки / Э. Г. Нуруллин, Д.Т. Халиуллин, Э. Э. Нуруллин // Вестник Казан. технол. ун-та. -2011. - Т. 14, № 23. - С.113-117.
© Э. Г. Нуруллин - д-р техн. наук, проф. каф. КМУ КНИТУ, e-mail: nureg@mail.ru; Р. И. Ибятов - д-р техн. наук, проф. каф. прикладной математики КГАУ; Д. Т. Халиуллин - ст. преп. каф. машин и оборудования в агробизнесе К ГАУ; Э. Э. Нуруллин - студент КНИТУ им. А. Н. Туполева.
