CC BY
23
8. Loskutov A.S., Issledovanie mekhanizmov obrazovaniya toplivnykh okislov azota i sazhi v tsilindre dizelya(The study of formation mechanisms of fuel NOx and soot in diesel cylinder), dissert. Candidate of technical science, L., 1982, pp. 293.
9. Vylegzhanin P.N. Metodika provedeniya stendovykh ispytanii po optimizatsii protsessov sazheobrazovaniya v tsilin-dre gazodizelya (Methods of bench tests to optimize the processes of soot formation in the cylinder gas diesel), Sbornik nauchnykh trudov (Problemy mekhanizatsii i servisnogo obsluzhivaniya tekhnologicheskogo oborudovaniya v sel'skokho-zyaistvennom proizvodstve). Kirov, 2002, pp. 81-85.
10. Devet'yarov R.R., obrazovanie toksichnykh komponentov v tsilindre traktornogo gazodizelya 4Ch 11,0/12,5 (The formation of toxic components in the cylinder gas diesel tractor 4 x 11.0 / 12.5), Mezhvuz. sbornik nauchnykh tradov (Uluchshenie ekspluatatsionnykh pokazatelei avtotraktornykh dvigatelei vnutrennego sgoraniya), Cheboksary: Cheboksarskii institut MGOU, 2002, pp. 118-124.
11. Stradomskii M.V., Maksimov E.A., Glita A.G., Efremova E.A., Izuchenie raspredeleniya sazhevykh chastits pri sgoranii raspylennogo zhidkogo topliva (The study of the distribution of soot particles from the combustion of the atomized liquid fuel), Promyshlennaya teplotekhnika, 1988, No. 3. Vol. 10, pp. 84-80.
12. Baranov N.A., Razrabotka metodov i provedenie eksperimental'nykh issledovanii na dvigatele uslovii obrazovaniya i fizicheskikh svoistv dizel'noi sazhi (Development of methods and experimental studies on the engine conditions of formation and physical properties of diesel soot), dissert. Candidate oftechnical science, L., 1981, pp. 142.
УДК 631.354
НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛООБМЕННОГО ПРОЦЕССА ПРИ РАБОТЕ ОХЛАДИТЕЛЯ ЗЕРНА ВИХРЕВОГО ТИПА
С.Н. Шуханов, д-р. техн. наук, профессор, ФГБОУ ВО Иркутский ГАУ имени А.А. Ежевского, п. Молодежный, Иркутский р-н, Иркутская обл., 664038 E-mail: Shuhanov56@mail .ru
Аннотация. На этапе послеуборочной обработки зерна потери зерна при обработке превышают в 2-3 раза потери его при уборке. В структуре общих затрат доля на послеуборочную обработку составляет 30 - 60 %, а в структуре себестоимости - 40%. Своевременная и качественная обработка зерна - один из путей сокращения его потерь, улучшения семенных, продовольственных и фуражных качеств. Существующие охладительные устройства не отвечают современным требованиям. В этой связи, создание оборудования нового поколения для охлаждения зерна является важной и актуальной задачей, направленной на повышение производительности комплексов для приема и сушки зерна, а, следовательно, значительное сокращение его потерь.
Приведены результаты исследований процесса теплообмена при работе охладителя зерна вихревого типа. С целью установления закономерностей изменения температуры зерна по времени при больших скоростях его обдува применены методы физического моделирования. При проведении экспериментальных исследований использовался специально сконструированный стенд, а также контрольно-измерительные приборы. При скоростях обдува, равных скорости витания зерна, или числах Рейнольдса, число Нуссельта, характеризующее интенсивность теплообмена, составляет 20 - 30, что в 2-3 раза больше, чем при охлаждении зерна в кипящем слое и на порядок - в плотном слое. Следовательно, при таких скоростях обтекания процесс теплообмена протекает более интенсивно.
Полученное выражение критериальной зависимости позволяет изучать процессы охлаждения зерна, происходящие в интервале чисел Рейнольдса от 10 до 10 , что может быть полезными при проектировании оборудования нового поколения для доведения зерна до состояния, приспособленного к хранению. Для сравнения приведены данные других авторов.
Ключевые слова: процесс охлаждения, теплоотдача, критериальная зависимость.
Введение. Высокий уровень потерь зерна на всех этапах его производства, начиная от возделывания и заканчивая послеуборочной обработкой, оказывает негативное влияние на объемы и экономику зернового хозяйства. Необходимо совершенствование использования материально-технической базы на этапе послеуборочной обработки зерна, так как потери зерна при обработке превышают в 2-3 раза потери его при уборке. В структуре общих затрат доля на послеуборочную обработку составляет 30 - 60 %, а в структуре себестоимости - 40%. Своевременная и качественная обработка зерна - один из путей сокращения его потерь, улучшения семенных, продовольственных и фуражных качеств. Важной и ответственной операцией послеубо-
рочной обработки зерна является его охлаждение и сушка[4,5].
Существующие охладительные устройства не отвечают современным требованиям. В этой связи, создание оборудования нового поколения для охлаждения зерна является важной и актуальной задачей, направленной на повышение производительности комплексов для приема и сушки зерна, а, следовательно, значительное сокращение его потерь.
Методика. Для разработки модернизированных охладительных устройств необходимо знание, в том числе критериальных зависимостей. Для проведения экспериментальных исследований была разработана и изготовлена лабораторная установка вихревого охладителя зерна (рисунок 1).
Рис. 1. Лабораторная установка вихревого охладителя зерна
Она состоит из рабочей камеры 1, щелевого аппарата 2, выпускного патрубка 3, шлюзового затвора 4, приемного бункера 5, вентилятора среднего давления 6, высоконапорного вентилятора 7, щита управления 8 и рамы 9.
Процесс охлаждения зерна в ней осуществляется следующим образом. Нагретое зерно из приемного бункера установки подается в рабочую камеру воздушным потоком, создаваемым вентилятором среднего давления. В камере оно интенсивно обдувается закрученным воздушным потоком при больших скоростях обтекания и быстро охлаждается. Закрученный поток образуется в камере при нагнетании наружного воздуха высоконапорным вентилятором через щелевой аппарат. Охлажденное зерно удаляется непрерывно из установки через шлюзовой затвор, а отрабо-
тавший воздух уходит наружу через центральный выпускной патрубок.
Для определения скорости движения зерна в рабочей камере лабораторной установки использовалась стробоскопическая фотосъемка.
С целью установления закономерностей изменения температуры зерна по времени при больших скоростях его обдува применены методы физического моделирования [2,3]. В соответствии с теорией подобия процесс теплообмена, совершаемый при больших скоростях обтекания между отдельно летящей зерновкой и закрученным воздушным потоком, можно представить как процесс теплообмена, происходящий между неподвижно закрепленной зерновкой и скоростным воздушным потоком, обтекающим ее.
При проведении экспериментальных ис-
следовании использовался стенд, который включает:
- устройство для подачи наружного воздуха, состоящее из компрессора РГН-1200 и ресивера объемом 1,5 м ;
- устройство для нагрева зерновки и емкости с адсорбентом;
- устройство для охлаждения зерновки, состоящее из трубы с регулируемым вентилем.
Контрольно-измерительные приборы: самопишущий потенциометр КСП-4 с хромони-келевой термопарой, микроманометр ММН и спиртовой термометр.
Наружный воздух подавался газодувкой в трубу с регулируемым вентилем, на выходе которой устанавливалась термопара с насаженной на конце зерновкой. При обдувании зерновки наружным воздухом происходило охлаждение ее, а снижение температуры ее регулировалось на диаграммной ленте потенциометра. Охлажденную зерновку снова нагревали в горячем адсорбенте, который нагревался электронагревательным устройством. Нагрев зерновку до определенной температуры, снова ее охлаждали при другой скорости воздушного потока.
Для проведения опытов было отобрано несколько зерновок пшеницы, и в середине бороздки их просверлены отверстия диаметром 0,8 мм. Поочередно зерновки устанавливались на конец термопары, и эксперименты проводились при различных скоростях обтекания.
Результаты. В результате обработки экспериментальных данных получено следующее выражения коэффициента теплоотдачи при охлаждении зерна:
аэ = 0,244
Л-У0'6
(1)
где X - теплопроводность воздуха, Вт /м • °С;
V - кинематическая вязкость воздуха, м / с;
V - скорость обтекания зерна воздушным потоком, м /с;
dпр - приведенный диаметр зерновки, м.
Обобщенным уравнением, характеризующим процесс теплообмена, является критериальная зависимость вида Nu = f (Re).
После преобразования формулы (1) получено опытное выражение критериальной зависимости (2):
а-а сг °'6-у0'6 а3 а"Р - л 244-2Ё_-_
Ыиэ = 0,244'Де0'6
(2)
Данная зависимость, вместе с аналогичными выражениями других авторов [1], представлена на рисунке 2.
Из рисунка 2 следует, что при скоростях обдува, равных скорости витания зерна, или числах Рейнольдса (заштрихованная часть), число Нуссельта, характеризующее интенсивность теплообмена, составляет 20 - 30, что в 2-3 раза больше, чем при охлаждении зерна в кипящем слое и на порядок - в плотном слое (2-3)[1]. Следовательно, при таких скоростях обтекания процесс теплообмена протекает более интенсивно.
Известные критериальные зависимости действительны для чисел Рейнольдса Re до 10 . Полученная зависимость позволяют изучать процессы охлаждения зерна, происходящие в интервале чисел от 103 до 104
Рис. 2. Критериальные зависимости: 1 - В.М. Лурье - для плотного слоя, 2 - А.В.Авдеева - для виброожиженного слоя, 3 - И.М. Федорова - для кипящего слоя, 4 - экспериментальная; где № - критерий Нуссельта; Re - число Рейнольдса.
Вывод. Полученное выражение критериальной зависимости (2) позволяет изучать процессы охлаждения зерна, происходящие в интервале чисел Рейнольдса от 103 до 104, что
может быть полезными при проектировании оборудования нового поколения для доведения зерна до состояния, приспособленного к хранению.
Литература
1. Авдеев А.В. Изыскание и исследование рациональных охладителей для зерносушилок с.-х. типа : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1975. 19 с.
2. Алтухова Т.А., Ханхасаев Г.Ф., Шуханов С.Н. К вопросу теплообмена при охлаждении зерна // Материалы 16-й Международ. науч.-практ. конф. (Аграрная наука производству Монголии, Сибирского региона, Казахстана и Болгарии). Улан-Батор: Монгольский аграрный университет, 2013. Ч. 2. С. 223-225.
3. Алтухова Т.А., Шуханов С.Н. Экспериментальные исследования работы вихревого охладителя зерна с помощью полнофакторного эксперимента // Вестник Алтайского ГАУ. 2013. № 9. С. 99-102
4. Шуханов С.Н., Алтухова Т.А. Особенности теплообмена при работе вихревого охладителя зерна // Вестник Красноярского ГАУ. 2013. № 10. С. 212-216.
5. Шуханов С.Н., Алтухова Т.А. Классификация устройств для охлаждения зерна // Аграрная наука. 2013. № 6. С.31-32
SOME INDICATORS OF HEAT EXCHANGE PROCESS DURING THE WORK OF GRAIN CHILLER OF VORTEX TYPE
S. N. Shukhanov, Dr.Tech.Sci., Professor Irkutsk GAU named after A.A. Ezhevsky, Settlement Molodiozhnyi, Irkutsk district, 664038 Irkutsk oblast E-mail: Shuhanov56@mail .ru
Results of the research of heat exchange process during the work of grain chiller of vortex type are given in the paper. Criteria of dependence were received experimentally. For comparison, the data of other authors were provided. The obtained data allows moving apart a framework of knowledge in this area of science and considering them both as further development of the theory, and when developing design documentation.
Key words: process cooling, heat dissipation, criteria of dependence.
References
1. Avdeev A.V., Izyskanie i issledovanie ratsional'nykh okhladitelei dlya zernosushilok s.-kh. tipa (Research and research of rational coolers for a page zernosushilok - x. type), Avtoref. yew., Cand.Tech.Sci.: 05.20.01, M, 1975, pp. 19.
2. Altukhova T.A., Hankhasayev G. F., Shukhanov S. N., K voprosu teploobmena pri okhlazhdenii zerna (To a question of heat exchange when cooling grain, Agrarian science to production of Mongolia, the Siberian region, Kazakhstan and Bulgaria), materials of the 16th internat. scientific pract. conf., Mongolia, Ulan Bator; Mongolian agricultural university, 2013, part 2, pp. 223-225.
3. Altukhova T.A., Shukhanov S. N., Eksperimental'nye issledovaniya raboty vikhrevogo okhladitelya zerna s pomoshch'yu polnofaktornogo eksperimenta (Pilot studies of work of a vortex cooler of grain by means of full-factorial experiment), Messenger of the Altai GAU, 2013, No.9, pp. 99-102.
4. Shukhanov S.N., Altukhova T.A., Osobennosti teploobmena pri rabote vikhrevogo okhladitelya zerna (Features of heat exchange during the work of a vortex cooler of grain), the Messenger of Krasnoyarsk GAU, 2013, No.10, pp. 212-216.
5. Shukhanov S.N., Altukhova T.A., Klassifikatsiya ustroistv dlya okhlazhdeniya zerna (Classification of devices for grain cooling), Agrarian science, 02013, No.6, pp. 31-32.
