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..
Библиографическая ссылка
Андрианов Н. М. Математическая модель сушки зерна в сушилках с подвижным слоем // Успехи современного естествознания. – 2003. – № 10. – С. 123-124;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=15178 (дата обращения: 18.04.2024).