Сельское хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства
Аспирант
Дорошенко А.А., докторант, к.т.н., Бутовченко А.В
ФГБОУ ВПО
«ДГТУ», Россия
Математическое моделирование вертикального пневмоканала
Инновационные пути развития
сельскохозяйственной техники в целом, реализуются за счёт создания новых и
параметрической оптимизации существующих машин, за счет более глубокого
изучения процессов протекающих в них. Одним из важных рабочих элементов
различных машин, в том числе и зерноочистительных является пневмоканал.
Целью работы являлось математическое
моделирование процесса сепарации гетерогенной сыпучей среды в пневмоканале,
находящемся после транспортёрного скельператора в машине МПО-50.
Процесс
пневмосепарации гетерогенной сыпучей среды в пневмоканале зависит от
технологических свойств компонентов среды, от вероятностных характеристик
распределения подачи сыпучей среды по ширине ее ввода в пневмоканал, её
распределения по поперечному сечению
пневмоканала и вероятностным характеристикам распределения по этому сечению
скоростей воздушного потока. Учет этих факторов при моделировании процесса
пневмосепарации позволит более точно проводить многомерный анализ процесса,
параметрический и структурный синтез пневмоканала.
Рассмотрим
пневмоканал (ПК) шириной и глубиной S (Рис. 1)
с подачей Q в него гетерогенной сыпучей среды с известной или задаваемой
плотностью вероятностей распределения этой
подачи по ширине бокового ввода в ПК и плотностью вероятности распределения средних по сечению пневмоканала скоростей
воздушного потока.
Рис.1. Схема плотности вероятности распределения средних по сечению пневмоканала скоростей
воздушного потока и плотности вероятности распределения подач
зернового материала по ширине пневмоканала сепаратора.
Для этих условий полнота
прохода j-го компонента зернового материала в очищенную фракцию
, (1)
где
/, (2)
Количество зернового
материала Qp, попадающего
на каждый р-ый участок (р=1,2,…,l) к-ой ширины рабочего органа:
, (3)
а средняя скорость воздушного потока на
ρ-м участке:
, (4)
где - полнота выхода в
очищенное зерно j-го компонента зернового материала с p-го участка
ширины пневмоканала (р = 1,2, …,) определится из известных выражений при Q= Qи ,[1] и - коэффициенты
изменения плотности выхода j-го компонента в очищенное зерно от изменения глубины
В пневмоканала и влажности w зернового материала [2].
, (5)
, (6)
Ограничения:
,
(7)
Е - допустимая полнота выделения семян зерна в легкие отходы,
При
выполнении ограничений (8) считать показатели процесса сепарации: содержание
сорных примесей (j = 1,2,…,с) в очищенном зерне
,
(8)
Здесь b – число всех компонентов в ворохе.
Полнота
выделения В пневмосепаратора в отходы сорных (j = 1,2,…,с) примесей
, (9)
содержание j– х компонентов в очищенном зерне
, (10)
, (11)
содержание
j–го компонента зернового материала в
легких отходах
,
(12)
масса отходов кг/(м.с)
,
(13)
масса
очищенного в пневмосепараторе зерна
, (14)
величина
критерия сепарации для исследуемой -ой функциональной схемы
(15)
Рис. 2. Зависимость величины критерия от размеров ячеек скельператора, при исходных
подачах от 2 до 20 кг/м∙с.
Вывод. Построенные математические
модели процесса сепарации гетерогенной сыпучей среды и позволяют, используя
известные методы параметрического и структурного синтеза, проводить
многомерный анализ процесса и оценивать
рациональные параметры вертикальных пневмоканалов для задаваемых условий и
ограничений на показатели его функционирования.
Литература.
1. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И., Шелков М.В. Вероятностная модель
процесса сепарации зернового вороха на транспортёрном
скельператоре//Деп.ВИНИТИ.-№3311 .ДГТУ.-Ростов-на Дону, 1999.
2. Ермольев Ю.И. Технологические основы интенсификации процесса
сепарации зерна воздушно-решётными зерноочистительными машинами и
агрегатами.Дис.д.т.н., Ростов-на Дону, 1990.