Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

Andrianov N. M.

Интенсификация тепловых режимов сельскохозяйственных зерносушилок требует детального изучения их рабочих процессов. Математическая модель сушильной камеры должна учитывать основные особенности её внутренней структуры, состояние слоя зернового материала и, связанные с ними, характерные особенности условий тепло- и массопереноса.

Математическая модель, описывающая нестационарные режимы сушки в сушильной камере зерносушилок с подвижным зерновым слоем (шахтных, барабанных, бункерных и т. п.), получена на основе балансовых соотношений

Начальные условия:

Граничные условия:

При W(0,0) = W0t, u3(0,0) = υ30(t)

Здесь: W, υЗ и υТ – текущие значения влагосодержания зерна, температуры зерна и температуры теплоносителя; t, x – координаты времени и пространства; VЗ и VТ – скорости перемещения зерна и теплоносителя по сушильной камере; r – скрытая теплота парообразования; сЗ и сТ – удельные теплоемкости абсолютно сухого зерна и теплоносителя;ρЗ и ρТ – плотности зерна и теплоносителя; R и m – эквивалентный радиус и коэффициент формы зерновки; ε и kδ – скважность и коэффициент перемешивания зернового материала; kβ, kδ, kαC , kαC - модельные коэффициенты.

Построение модели базируется на уравнениях динамики процесса сушки в элементарном слое зерна с последующим переходом к плотному подвижному слою конечной толщины и на их основе к сушильной камере конкретного типа зерносушилки. Уравнения получены при следующих допущениях:

  • теплофизические характеристики зерна и теплоносителя постоянны;
  • скорости движения зерна и теплоносителя постоянны;
  • давление внутри сушильной камеры равно барометрическому;
  • пространственные поля температуры и влагосодержания зерна одномерные, измеряемые по координате х, отсчитываемой в направлении движения зернового материала;
  • между зерновым материалом и теплоносителем происходит только конвективный теплообмен.

Предложенная модель учитывает нелинейные свойства процесса, перемешивание фаз зернового слоя, построена с использованием основных переменных состояния (W, υЗ, υТ), содержит характеристики зерна (m, R, cЗ, ρЗ, ε), теплоносителя (сТ, ρT), управляющие (VЗ, VT, υТ) и возмущающие (W0(t), υЗ0(t)) воздействия. После идентификации модельных коэффициентов для конкретного типа зерна и сушильной камеры она может быть использована для решения множества прикладных задач - определение статических и динамических характеристик сушильной камеры, выбор (оптимизация) режимных параметров сушки, решение задач контроля и управления процессом и др..