Оптимальное управление процессом активного вентилирования при регулировании подачи вентилятора Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

2. Конструкция новой цепи позволяет выполнять из одинаковых деталей несколько серий цепи одного и того же шага, но с разной грузоподъёмностью.

3. В новой конструкции имеется возможность существенно увеличивать диаметр валиков, что повышает грузоподъёмность шарниров в сравнении со втулочно-роликовой цепью того же шага.

Литература

1. Воробьёв Н.В. Цепные передачи. - М.: Машиностроение,

1968. - 251 с.

2. Ивашков И.И. Пластинчатые цепи. Конструирование и расчёт. - М.: (ВНИИПТМАШ), Машгиз, 1960. - 264 с.

Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия, г. Зерноград 17 октября 2006 г.

УДК 631.365.32:519.711.3

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ПОДАЧИ ВЕНТИЛЯТОРА

© 2007 г. А.Н. Васильев

Активное вентилирование менее энергоемкий процесс, чем сушка зерна в зерносушилках. Для увеличения производительности установок может увеличиваться подача вентилятора. Это может производиться избирательно, в зависимости от параметров атмосферного воздуха и зернового слоя [1]. В этом случае возможно значительное увеличение энергии потребляемой вентилятором. Поэтому необходимо рассчитывать и производительность вентилятора и время его работы с данной производительностью, что бы обеспечить наименьшие энергозатраты на сушку.

Общее энергопотребление 2Эна активное вентилирование складывается из энергии потребляемой вентилятором Эв и энергии потребляемой калорифером Эк:

^ 1,10>р

X Э=Эв+Эк=: *

-тв+qс by в(т вых i вх/ ;

3600-100п

где Q - производительность вентилятора, м3/ч; Р -напор вентилятора (сопротивление зернового слоя), Па; п - КПД вентилятора, от. ед.; тв - время работы вентилятора (время вентилирования зерна), ч; СВ -удельная теплоемкость воздуха, Вт-ч/кг-°С; уВ - плотность (удельный вес) атмосферного воздуха, кг/м3; Твых - температура воздуха на выходе калорифера, °С; Твх = Татм - температура воздуха на входе в калорифер (атмосферного воздуха), °С; тк - время работы калорифера, ч.

Сопротивление зернового слоя (при постоянной скорости воздуха по толщине слоя) определяется из выражения

Рзс = (av + bv ) l,

(1)

где V - скорость воздуха, проходящего через зерновой слой, м/с; а, Ь - опытные коэффициенты, зависящие от культуры, влажности и плотности. Среднелогариф-мическое значение скорости (м/с) найдем как [2]

V -V

V — вх вых

СР " V ln- вх

Vв

При использовании в качестве критерия оптимальности величины энергозатрат необходимо обеспечить сохранность зерна, т.е. высушить его в сроки, обеспечивающие сохранение его качеств. В таком случае необходимо иметь выражение, позволяющее рассчитать время сушки зернового слоя в бункере при заданных параметрах агента сушки: Твх, Рвх, ¥вх; исходных данных зернового слоя Ж0, 00.

Для описания процесса тепло-влагообмена В.И. Анискиным [2] использовано критериальное уравнение, разработанное с использованием методов теории подобия [3]:

Н 0 = | (К 0, а в ,Яе, |),

где Н0 - критерий гомохронности (критерий Фурье), характеризует масштабное преобразование времени; К0 - критерий Коссовича, выражает специфическую форму критерия фазового превращения и характеризует соотношение между теплом, затраченным на испарение влаги, и теплом, затраченным на нагревание зерна; см - критерий Гухмана, характеризующий потенциальные возможности воздуха как сушильного агента; Яе - критерий Рейнольдса, характеризующий гидродинамический режим движения сушильного агента в зерновом слое.

С использованием результатов экспериментов получено [2] критериальное уравнение для расчета длительности сушки зерна в толстом слое до конечной влажности Жк = 14 %, при постоянной скорости воздуха УСр:

Но

50,0-10-5 Ко0'95 О9 Re°'31( ^

или

т в = 50 • 10 -5 V^69

/ \ 0,95

' к AW Л

с з АО

T - T

c м

273 + Т с

-1,9 d 0,24 11,07 d пр 1 „,0,31

(2)

Э = 1,903 -10 -34 Q134

/ Л 0,8

' rAW Л

с з А©

(1,3266-1020 a + 3,6394-1025 b

Q )2,07d 0,24

T - T

c м

273 + Tc

0,31

где тВ - время сушки (вентилирования) слоя, толщиной I, с начальной влажностью до влажности воздухом, движущимся со скоростью ¥эке; Уэкв = = 0,75Кср [1]; г - теплота парообразования (скрытая теплота парообразования), Ккал/кг; AW = - Шк, %; сз - удельная теплоемкость зерна, °С-кДж/кг; Д9 -начальный температурный напор атмосферного воздуха (Д0 = Тн - 0н), Тн - температура воздуха, подаваемого в слой зерна, °С; 0н - начальная температура зерна, °С; Тс - температура сушильного агента, Тс = = Тн, °С; Тм - температура адиабатического насыщения воздуха (показания мокрого термометра), °С; <пр -приведенный диаметр зерна, м; и - кинематическая 2, <

вязкость газа, м /с; — - критерий параметрического

1

типа.

т= 50 -10 -5(0,0741Q)~0,69

0,95

' rAW Л

с з АО

f T T Л-1,9 d0,24 IU7

1 c - 1 м d пр 1

273 + Т с

(3)

В такой записи данное уравнение может быть использовано в качестве критерия оптимальности.

Время сушки зернового слоя должно быть ограничено, исходя из сроков безопасного хранения зерна, в зависимости от его влажности и температуры [4]. Так, зерно влажностью 20 % и более, при его температурах >20 °С, должно немедленно направляться на сушку. Поэтому выражение (2) используем в качестве граничного условия по продолжительности сушки.

Система уравнений для нахождения производительности вентилятора Q, обеспечивающей минимальные энергозатраты и сохранение качества зерна, имеет следующий вид:

Чтобы использовать полученное выражение в качестве граничного условия, необходимо вместо ¥экв использовать исходную переменную Q. Примем, что ^экв = /©), Гхв = к Q.

С учетом того, что время в (2) должно иметь размерность часа и с условием, что зависимость ¥экв = = /(О) линейна, коэффициент пропорциональности составит к = 0,0741.

Тогда (2) можно записать в следующем виде:

1,903-10-34 Q1'34

f

rAW сзА©

,8 (i, 3266-1020a+3,6394-1025bQ)

f t -t Л

273+Tc

/2,07 d °,24

->min;

50 •10-5(0,0741Q)-0,69

Л,24 ,1,07 dnp 1 ^ X—--<T

^0,31 - пР

rAW сз АО

V

f T —T Л

c м

273+Тс

т>0; Q>0.

Литература

а выражение (1) запишется в виде

Рзс = (a 2,7434-10-5Q + b(2,7434-10-5Q)2) f.

При этом выражение для определения энергозатрат запишется как

^ 1,1-Q(а 2,7434-10~ЪQ + Ь7,5262 •10-10Q2) I

Э = ^—'---'-т в . (4)

3600-1000п в

Подставляя в (4) выражение (3), получим:

1. Способ автоматического управления процессом активного вентилирования зерна / Васильев А.Н., Гетманенко В.М.: а. с. 1734821. СССР - Опубл. 23.05.92, Бюл. № 19.

2. Анискин В.Н., Рыбарук В.А. Теория и технология сушки и временной консервации зерна активным вентилированием. - М.: Колос, 1972, - 200 с.

3. Кирпичев М.В. Теория подобия. - М.: Изд-во АН СССР, 1953.

4. Инструкция по активному вентилированию зерна и мас-лосемян (техника и технология). - М.: ЦНИИТЭИ, Минхлебопродукта СССР, 1989. - 63 с.

Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия, г. Зерноград

17 октября 2006 г.

X

П

П

X