Математическая модель сушильной камеры зерновых сушилок

Авторы
Файлы

Андрианов Н. М. Статья в формате PDF 133 KB

Оптимизация режимов функционирования сельскохозяйственных зерносушилок требует детального изучения их рабочих процессов. Это возможно путем моделирования процесса сушки. Математическая модель сушильной камеры должна учитывать основные особенности конструкции, состояние слоя зернового материала и, связанные с этим, хаpaктерные особенности условий тепло- и массопереноса.

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

Начальные условия:

W(0,x)=W₀(х), υ_З(0,х)=υ_З0(х), υТ(0,х)=υ_Т0(х).

Граничные условия:

W(t,0)=W₀(t), υ_З(t,0)=υ_З0(t), υ_Т(t,0)=υ_Т0(t),

W(t,∞)=WP, υ_З(t,∞)=υ_T(∞,L)

при W(0,0)=W₀(t), υ_З(0,0)=υ_З0(t).

Здесь: W, υ_З и υ_Т - текущие значения влагосодержания зерна, температуры зерна и температуры теплоносителя; t, x - координаты времени и прострaнcтва; V_Зи V_Т - скорости перемещения зерна и теплоносителя по сушильной камере; r - скрытая теплота парообразования; с_Зи с_Т - удельные теплоемкости абсолютно сухого зерна и теплоносителя;ρ_Зи ρ_Т - плотности зерна и теплоносителя; R - эквивалентный радиус зерна; m - коэффициент формы зерновки; ε - скважность зернового материала; k_β, k_δ, k_α^С ,k_α^V - 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 хаpaктеристики зерна и теплоносителя постоянны;
скорости движения зерна V_з и теплоносителя V_Т постоянны;
давление внутри сушильной камеры равно барометрическому;
прострaнcтвенные 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 нелинейности процесса, перемешивание фаз зернового слоя, построена с использованием основных переменных состояния (W, υ_З, υ_Т), содержит хаpaктеристики зерна (m, R, c_З, ρ_З, ε), теплоносителя (с_Т, ρ_T), управляющие воздействия (V_З, V_T, υ_Т). После идентификации модельных коэффициентов для конкретного типа зерна и сушильной камеры она может быть использована для решения множества прикладных задач определение статических и динамических хаpaктеристик сушильной камеры, выбор (оптимизация) режимных параметров сушки, решение задач контроля и управления процессом и др..