Технічне обслуговування та налагодження зерносушильного обладнання у вп нубіп україни «агрономічна дослідна станція», С. Пшеничне, васильківського району київської області



Сторінка4/9
Дата конвертації16.04.2016
Розмір1.52 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Контроль сушки. Щоб досягти максимальної продуктивності зерносушарки і забезпечують зберігання якості просушеного зерна, організує постійний контроль за роботою обладнання і процесом сушіння.

Температура агента сушіння. Для перевірки температури агента сушіння зерносушарку оснащують термометрами (технічними ртутними зі шкалою до 250…500 °С або дистанційними). Їх встановлюють в дифузорах перед напірними (газо- і повітророзподільними) камерами, (і іншими засобами) для попереднього нагріву сирого або суміші сирого і ре циркулюючого зерна, а також у конфузові після камер нагріву і інших аналогічних за значенням пристроїв.

Якщо в повітропроводі між топкою і контролюємою точкою (де встановлено термометр) є організований підсос атмосферного повітря, то при відхиленні температури агента сушіння від заданої її регулюють, змінюя кількість підсосного атмосферного повітря шиберною засувкою. Якщо організованого підсосу атмосферного повітря немає, температуру агента сушіння регулюють, змінюя кількість спалюваного палива, встановлюють потрібну температуру в повітропроводі без підсосу повітря (це буває найбільше значення темпера тури). Потім, регулюя кількість підсасиваючого повітря, встановлюють температуру в останніх повітропроводах.

При сталому режимі, тобто при сушінні великої партії зерна однакової якості і вологості, температуру агента сушіння контролюють через кожні 2 год. При переході на сушку змінюють аналогічним регулюванням. Якщо температура відпрацьованого агента сушіння після камери нагріву зерна в протитечії агента сушіння підвищується понад допустимого значення (як правило, більше 100°С, припиняють подачу палива в форсунку, з’ясовують і усувають причину.

Температура зерна. Для правильної організації процесу сушіння необхідно знати поточні значення температури, яке подається на сушіння сирого зерна, максимальну температуру його нагріву і температуру просушеного охолодження зерна, а в рециркуляційних зерносушарках – і температуру рециркуляційного зерна. Тому температуру контролюють в відповідних перерахованим значенням температур точках (вузлах) сушарні. Наприклад, температуру, яка подається на сушку сирого зерна перевіряють: в шахтних зерносушарках – у самотечної трубі перед над сушильним бункером (або в верхньому ряду коробів першої зони сушарні); у рециркуляційних зерносушарнях – у самотічних трубах перед подачею зерна на попередній підігрів або на змішення з рециркуляційним зерном.

Максимальну температуру нагріву зерна контролюють:

в шахтних зерносушарках – у передостанньому ряду відводящих коробів нижньої зони сушки (не менш чим у п’яти точках по ширині кожної шахти);

в шахтних рециркуляційних – у передостанньому ряду відводящих коробів рециркуляційної шахти (або в самотічної трубі перед подачею на змішування з сирим зерном);

у зерносушарнях деяких типів - у передостанньому ряду відводящих коробів зони сушки, яка розташована над зоною охолодження просушеного зерна;

у рециркуляційних з попереднім підігрівом сирого зерна – в самотічної трубі після пристрою для попереднього підігріву, в бункері тепловологообміну над рециркуляційною шахтою (або в верхньому ряду коробів першої зони сушки цей шахти ), у передостанньому ряду коробів нижньої зони сушки (або у самотечної трубі перед подачею на змішення з сирим зерном). Якщо немає дистанційних термометрів, проби для визначення температури зерна відбирають у контролюючих точках зерносушарки спеціальним совком. За сталого режиму – через кожні 2 години, при переході на інший режим або при пуску зерносушарки – через кожні 30 хвилин на протязі перших 2 години. Пробу розміщують в дерев’яний ящик з кришкою. Через отвір у неї в центральну частину зразка розміщують спеціальний «максимальний термометр». Для визначення максимальної температури термометр переміщують по висоті та витримують в масі зерна 8 хвилин. При нормальній роботі зерносушарки (у відповідності з установленими режимами ) максимальна температура нагрівання зерна не повинна перевищувати гранично допустиму. Якщо температура агента сушки відповідає встановленим режимам, її все рівно знижують та перевіряють нерівномірність нагрівання зерна по перерізу шахти. Для цього визначають температуру не середню за п’яти точками, а в кожній з точок. Причинами недостатнього нагрівання зерна (при дотриманні рекомендованої температури агенту сушіння) можуть бути: невідповідність паспортної та фактичної продуктивності вентилятора; витікання агенту сушіння з газонапірної камери; всмоктування атмосферного повітря при роботі зони сушіння або камери нагрівання під розрідженням; невідповідність розрахункової та фактичної продуктивності рециркуляційних норій; наявність застійної зони і як наслідок – недостатня температура нагрівання основної маси зерна в результаті скорочення тривалості її перебування в зоні сушіння; нерівномірне розподілення агенту сушки по перерізу шахти або камери нагрівання.

Проби для контролю вологості і якості просушеного зерна, що подається на сушіння, відбирають в точках контролю температури зерна, відповідних цим значенням вологості. При налагодженні режиму сушіння - через кожні 30 хвилин на протязі перших 2 годин, за сталого режиму – через кожні 2 години. Відібрані проби перевіряють в лабораторії за наступними показниками: вологість; кількість побитих, підсмажених (з пошкодженою оболонкою); зараженість, колір, запах; кількість та якість клейковини в пшениці; наявність зерен та битого ядра (при сушінні зерна круп’яних культур). В результаті автоматизації збільшується коефіцієнт використання зерносушарок, підвищується їх роботи, зменшується витрати пального і електроенергії, чисельність обслуговуючого персоналу.

Найбільш важливі параметри процесу сушіння, що підпадають дистанційному контролю та автоматичному регулюванню, наступні: температура агента сушки, температура нагрівання зерна, вологість на вході і виходу з шахти.



    1. Організація технічного обслуговування зерносушарок

Щоб забезпечити безперебійну роботу обладнання, ліквідувати простої із-за несправностей і передчасного зносу, поламок і аварій, скоротити строки ремонту, поліпшити якість і понизити вартість ремонтних робіт, обслуговування і ремонт обладнання проводять у відповідності з системою планово-попереджувального ремонту (ППР). Вона представляє сукупність запланованих організаційно – технічних заходів по контролю, обслуговуванню і ремонту обладнання. Структура ППР включає поточні спостереження, періодичне технічне обслуговування, поточний і капітальний ремонти.

Поточний нагляд. Обслуговуючий персонал проводить його без зупинки процесу або під час перерви роботи зерносушарні. Передбачено виконування наступних операцій:

очищення (промивка) обладнання від забруднення;

перевірка справності кожухів і огорож механізмів, які рухаються;

контроль і регулювання ущільнень, маслопроводів, змащувальних пристроїв;

перевірка стану приводів муфт, гнучких передач, і нерухомих з’єднань;

усунення мілких дефектів, які виявлені на протязі робочої зміни.



Технічне обслуговування. Після зупинки зерносушарок його виконує спеціальна ремонтна бригада підприємства разом з обслуговуючим персоналом. Передбачені наступні операції:

очистка (промивка) обладнання від забруднення;

перевірка роботи механізмів управління і контрольно-вимірювальної апаратури;

розтин кришок і люків для огляду стану деталей, які швидко зношуються і складальних одиниць;

перевірка стану поверхонь, що труться, зачистка задирів, вибоїн;

підтяжка або послаблення (при необхідності) трипільних з’єднань і стрічок;

перевірка стану і заповнення систем змазки;

регулювання підшипників, муфт, ланцюгових ремінних і інших передач, зубчатих зачеплень, клапанів і т.д.;

перевірка і ремонт огороджувальних пристроїв;

виявлення деталей, які потребують заміни при проведенні поточного ремонту;

складання попередньої відомості дефектів для виготовлення деталей.

Технічне обслуговування пультів ДАУ і автоматики топок зерносушарень проводять спеціалізованими організаціями.

В основний період заготівель технічне обслуговування зерносушарок проводять щодекади, обладнання, що транспортується – один раз на дві неділі, в останній час у 4…5 міс.

Поточний ремонт. Виконує ремонтна бригада разом з обслуговуючим персоналом. Передбачені всі роботи по технічному обслуговуванню, а також наступні операції:

часткова розборка обладнання і подетальна розробка найбільш зношених складальних одиниць;

чищення, промивання деталей, розібраних збірних одиниць та агрегатів в цілому;

заміна зношених пальців, роликів, ковшів та інших деталей, що швидко зношуються;

регулювання та заміна спрацьованих підшипників, зірочок, ланцюгів і деталей ущільнюючих пристроїв;

ремонт приводу машин та обладнання.



Капітальний ремонт. Проводить ремонтна бригада. Ремонт складного обладнання виконують спеціалізовані організації Передбачені слідуючи операції:

По детальна розробка всіх складальних одиниць;

заміна або ремонт зношених шестерень, осей або валів, елементів поверхонь теплообміну (коробка, гальмівні елементи,) повітря– і газопроводів самотічних труб, футеровки, обмурівки топки, ізоляції поверхонь, окремих складальних одиниць агрегату;

вивіряння, балансування і накладка складальних одиниць і агрегатів в цілому;

збірка і фарбування обладнання.

Для зерносушарок (включаючи топки, вентилятори, завантажувальні і випускні пристрої), норій і конвеєрів (стаціонарних і пересувних, ланцюжкових, з навантаженими скребками, гвинтових) текучій ремонт рекомендують проводити щорічно, а капітальний – один раз на два роки.

При складанні передня запасних частин і визначенні потреби в них використовують Номенклатурою запасних частин до технологічного обладнання елеваторів, млинів, круп’яних і комбікормових заводів.

Ремонт шахт і бункерів. Найбільшому зносу в зерносушарок піддаються стіни шахти і бункерів, а також короба. Перед початком ремонту шахту і бункер очищують від бруду, пилу, іржи. При великому об’ємі ремонтних робіт виймають всі короби, перевіряють їх і стан стін шахти. Знос коробів – слідство корозії. У результаті зменшення товщини стін, в них з’являються отвори. Впливу корозії в більшій мірі схильні верхні відводящі короба, по яким проходить сире і вологе зерно, а відпрацьований агент сушки має підвищену вологість.

При зношуванні залізобетонних шахт і бункерів на внутрішній поверхні стін утворюються щілини, шорсткості, які перешкоджають нормальному руху зернового потоку. Їх закладають цементним розчином або бетоном відповідної марки.

На зношені металеві стіни шахт і бункерів накладають заплати так, щоб вони не створювали перешкоду для руху зерна.

Ремонт випускних пристроїв. У випускному пристрої періодичної дії типа ВТІ зношуються розсікачі, які приварені до верхньої рами, планки нижньої рами, підвіски, тяги, опорні сухарі, пружини нижньої рами. Зношені роз сікачі вирубують зубилом, на їх місце встановлюють нові, виготовлені з сталі товщиною 2 мм. Зігнуті планки виправляють, спрацьовані замінюють. За необхідності міняють тяги, сухарі та пружини. При ремонті перевіряють та регулюють взаємно розташування нижньої і верхньої рам випускного пристрою. При регулюванні добиваються паралельності кромок, планок рухомої рами з розсікачами нерухомої рами по всій ширині. Горизонтальність нижньої рами і необхідний зазор встановлюють, піднімаючи або опускаючи тяги.

Співвісність верхніх і нижніх випускних отворів встановлюють, переміщують тягу вздовж стін камер. При регулюванні рам досягаються, щоб роз сікачі нерухомої рами перекривали отвори рухомої рами на 22 мм з кожної сторони. Зазор між верхньою і нижньою рамами повинен складати 5…6 мм. Після цього перевіряють затвор на холостому ходу, потім встановлюють колінчастий ричав, який з’єднує його з тягою виконавчого механізму і спільно перевіряють на холостому ходу.

У випускному пристрої безперервної дії ремонтують ексцентриковий механізм, який полягає із зубчастої муфти, вала, ексцентрика і шатуна. У безпровідних випускних пристроях зношені розсікачі і регулювальні клапани замінюють новими.

Ремонт топок. У топці, яка працює на рідкому паливі, замінюють зношенні або частини кожуха, що прогоріли, екрана і футеровки. Оглядають і ремонтують форсунку, паливо- і повітропроводи, вентилі і інші деталі паливної апаратури.

Ремонт вентиляторів і повітропроводів. Вентилятори зерносушарок ремонтують також, як і звичайні. Чистота обертання ротора повинна відповідати типу вентилятора і умовам його роботи.

При ремонті повітропроводів усувають вм’ятини, погнутості, несправності фланців і їх з’єднань. При збірці після ремонту перевіряють, чи немає підсмоктування зовнішнього повітря або пропуску агента сушіння у нагнітаючих дільницях повітропроводу. При необхідності ремонтують підвісні і кріпильні деталі.



Консервація. У зв’язку з сезонністю роботи хлібоприймальних підприємств зерносушарки після закінчення експлуатації та проведення технічного обслуговування, поточного або капітального ремонту ставлять на тимчасову консервацію до початку хлібозаготівель. В якості консерваційних мастильних матеріалів рекомендують наступні мастила: пушкову, ПВК, ПП – 95/5, ГОН – 54п, ЦІАТИМ – 205 (вуглецеводневі, пластичні); рідкі (тонкошарові) К – 15, К – 17, К – 19, НГ – 203, антифрикційні ЦІАТИМ – 201, 202, АМС – 3, НП – 220, НП – 222, оливи для приладів. Пушкове мастило має найкращі та попереджувальні властивості у відношенні металевих поверхонь. За своїми пластичними властивостями вона значно переважає технічний вазелін, у неї мала випаровування і висока хімічна стабільність. Мастило ПП – 95/5 використовують для консервації внутрішніх та зовнішніх поверхонь обладнання, але її не рекомендують використовувати для точних механізмів. Мастило ГОН – 54п має високу вологостійкість, хімічну, колоїдну та високу захисну стабільність.

Мастило ЦІАТИМ – 205 стійке до агресивного середовища. Його використовують в оптико – механічних приладах. Рідке консерваційне мастило НГ – призначено для консервації деталей і механізмів з чорних металів. Воно також захищає від корозії мідь бронзу, латунь, цинк, різні сплави, нікелювання, кадрування і хромовані сталеві поверхні. В залежності від вмісту інгібітору корозії та її в’язкості мастило НГ – виготовляють трьох марок: А, Б і В. Мастило НГ – 203А призначено в основному для тимчасового захисту зовнішніх поверхонь обладнання і механізмів. Мастила НГ – 203Б і НГ – 203В використовують для захисту внутрішніх поверхонь обладнання. Мастило ЦІАТИМ – 201 рекомендують в якості антифрикційного консерваційного для механізмів, що працюють з малими зусиллями зсуву. До останнього відносяться механізми управління, прилади, підшипники з частотою обертання до 3000 об/хв. при температурі не вище 100°С (короткочасно при температурі до 120°С). У цього мастило висока хімічна, колоїдна та механічна стабільність, вона має хороші властивості. При виявленні ознак корозії на поверхнях та внутрішніх збірних одиниць обладнання їх перед консервацією підпадають антикорозійній обробці.

Затемнені місця внутрішніх і зовнішніх поверхонь обладнання попередньо протирають сухим вапном, потім очищують. Корозійні плями видаляють тонкою наждачною шкуркою. Перед нанесенням захисного шару мастила оброблені поверхні промивають уайт – спіритом, поті протирають вітошю, змоченою 44% розчином нітриту натрію. Деталі витримують у розчині до повного видалення продуктів корозії. Потім промивають в холодній воді, в 3…5% розчину кальцинованої соди та наносять захисний шар мастила.

1.7 Висновки

Сушіння – це процес термічної обробки матеріалу з метою зниження його вологості, в результаті чого покращується якість продукції, запобігається її псування і злежування, знижується вага та покращується умови транспортування і зберігання. Конструкції сушильних апаратів залежать від масштабів виробництва і властивостей матеріалу, сушіння в яких проводиться під атмосферним тиском або під вакуумом, при цьому матеріал може знаходитись у стані спокою, переміщатися або перемішуватися.

Процес сушіння проводиться періодично або безперервно при різних способах передачі теплоти: контактуванням, конвекцією або радіацією, струмами високої частоти, інфрачервоним випромінюванням, а також сушіння сублімацією.

Найбільш розповсюдженими в агропромисловому комплексі є кондуктивний та конвективний способи сушіння.



РОЗДІЛ 2. МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ СУШІННЯ І ГІДРОТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ЗЕРНА
2.1.Структура, оцінка і фактори процесу сушіння зерна

Для отримання математичних моделей сушки зерна складемо короткий опис і формалізовану схему дільниці сушки зерна, в підсистему.

У відповідності з принциповою структурною схемою (рис. 2.1.) атмосферне повітря проходить через топку 1, де утворюється газ з високою температурою, а потім через змішувач 2, де одержується суміш топкових газів і холодного повітря, тобто відбувається формування агента сушки з необхідною температурою.

У зерносушарці може бути декілька змішувачів у залежності від кількості сушильних зон, де використовують агент сушки. Зерно може спочатку пройти частковий попередній підогрів у камері 9 з використанням відпрацьованого агенту сушки з камери нагрівання 4, а потім поступає в змішувач 8, де змішується з висушеним зерном.

Транспортний пристрій 10 подає зерно в над сушильний бункер 3, із якого , воно поступає до камери нагріву 4, де відбувається короткочасний нагрів зерна, і в тепло-масо-обмінник 5, де відбувається перерозподіл тепла і вологи по всій масі зернівок. З тепло-масо-обмінника зерно, яке розділене на два потоку, поступає до сушильної камери 6 і 7, де продувається по зонам підігрітим або холодним (атмосферним) повітрям.

Висушено зерно із камери 7 направляють на змішування з вологим зерном у змішувач 8 і т. д.

Відношення меж потоками, які направлені в камери 6 і 7, встановлюють в залежності від вихідної і потрібної кінцевої вологості зерна.

Узагальнена структурна схема відображає наявні методи сушки зерна в різних зерносушарках і відповідає всім основним елементом газових рециркуляційних зерносушарок. Для пнемо газових характерна відсутність елементів 3 і 4, так як нагрів зерна суміщено з транспортуванням у елементі 10, а подача агенту сушки в елементи 6 і 7 (пунктирна лінія) відсутня. Для шахтних жалюзійних зерносушарок камеро й сушки є елемент 6, а для барабанних – цей



Рис. 2.1. Структурна схема процесу сушки зерна:



1 – топка; 2 – змішувач гарячого і холодного повітря; 3 – над сушильний бункер; 4 – камера нагріву зерна; 5 – тепло - оливообмінник; 6,7 – паралельно працюючі сушильні камери; 8 – змішувач для поступаю чого на сушку і частково висушеного рециркулюючого зерна; 9 – камера попереднього нагріву зерна; 10 – транспортне обладнання
же елемент 6, але з іншим конструктивним оформленням у вигляді обертання полого стального циліндру з лопатями і полками. Для шахтних зерносушарок з попереднім підігріванням елемент 4 обов’язковий. Для зерносушарок «киплячого шару» характерна така ж структурна схема, що і для шахтних, але й конструктивне виконання елементу 6 та напрямок потоків агенту і зерна різноманітні. Підігрівач зерна, в якому використовують відпрацьований агент сушки (елемент 9), бажано для всіх типів сушильних апаратів. Елементи 4,5,6,7 і 9 в залежності від виду процесу і конструктивного виконання можуть з зосередженими або з розподільчими параметрами.

Вибір кількості ланок залежить від необхідної точності математичного опису, яке зі збільшенням кількості ланок ускладнюється, але підвищується точність опису процесу. Структурний аналіз, як перший етап математичного моделювання, буде неповним, якщо не відокремлювати рівні моделювання окремих складових елементів процесу сушіння. Знакова модель першого рівня може бути складена, виходячи з відомих процесів, які відбуваються у зерні на молекулярному і клітковому рівні.

За допомогою такої моделі можливо встановити інтегральний ефект прояву законів вологи у зерні, швидкість її руху, витрати енергії на створення рушійній силі процесу. До другого рівня треба віднести процеси в шарі зерна, тобто перенесення вологи і тепла в результаті внутрішньої і зовнішньої дифузії з врахуванням явищ, що утворюються на граничних зонах. На цьому рівні можливо визначити найкращі умови для видалення вологи зі шару зерна, затрати енергії на видалення вологи, продуктивність, якість висушеного зерна.

На третьому рівні розглядають не тільки технологічні, але й економічні показники роботи елементів структурної схеми, в тому числі і сушильної камери. За допомогою моделей третього рівня можливо встановити продуктивність машини, затрати засобів на будівництво, експлуатаційні витрати, собівартість процесу сушіння. На четвертому рівні моделюють весь технологічний процес. За допомогою таких моделей можливо визначити загальні витрати на зберігання зерна, складовою частиною яких є і витрати на сушіння. Елементи структурної схеми відрізняються принципами дії та конструктивним виконанням. Тому аналіз процесу доцільно вести за допомогою математичних моделей, котрі відображали з достатньою точністю рішення поставлених завдань реальні процеси в перерахованих елементах.

Кількісна оцінка якості процесу сушіння зерна визначається чотирма показниками: вологістю, температурою нагрівання, збереженням (покращенням) якості зерна і затрати на сушіння. Перший показник повністю визначений, тобто зерно повинно мати задану вологість 13-14 %. Температура висушеного зерна повинна перевищувати температуру зовнішнього середовища не більше ніж на 5°С.

2.2. Моделі кінетики сушіння зерна

Під кінетикою сушки прийнято розуміти змінення середньої вологості матеріалу в часі. В більш широкому розумінні під кінетикою можна розуміти змінення у часі одної з наступних характеристик зерна:температури нагріву, якості і кількості клейковини, хлібопекарних і інших показників. Найбільш повно досліджено і математично описано змінення вологості і температури нагріву зерна в процесі сушки.

Особливість описання кінетики змінення вологості зерна в процесі сушки та, що крива має точку (критична вологість), яка розподіляє процеси сушки на періоди постійної і падаючої швидкості. Перший період описується рівнянням прямої, а другий – кривою, частіше всього експонентною.

Для періоду швидкості сушки постійна, тобто



= 0,

де – середнє значення вологості зерна.

Кінетику сушки в другому періоді частіше всього описують наступними визначеними диференціальними рівняннями:

= exp (‒ k) (або = e -k ); (2.1)

= k (wкрwр) exp (1 - k); (2.2)

= k (wкрwр) exp (-k); (2.3)

= - ; (2.4)

= k (wкрwр), (2.5)

де wкр, wр ‒ відповідно значення критичної і рівно вісної вологи;  швидкість сушки в перший період часу або максимальна швидкість в другому періоді; k, A, B ‒ постійні коефіцієнти, які визначаються експериментально.

При такій формі описання кінетики сушки для вивчення процесу можна застосувати АВМ У зв’язку з тим, що кінетика описується двома видами рівняння, то структурною схемою аналогової моделі повинен бути передбачено перемикач, який починає працювати при критичному значенні вологи . Якщо > , моделюється перший період, а при < другий. Якщо перший період відсутній, структурна схема не змінюється.

В.І. Жидко та ін. для використання керуючої обчислювальної машини рівняння сушки навів трансцендентним рівнянням.



w = wр + (w0wр)-[АFРнас (w0) 0 ], (2.6)
де w0 – початкове значення вологості зерна; A ‒ коефіцієнт, який залежить від культури; для пшениці A = 3,4·10-8; F ‒ питома поверхня випарювання; для пшениці F = 295 м2/кг; і 0 ‒ час сушки при температурі зерна, яка дорівнює 0°С.

У цьому рівнянні



Рнас = 2,9 (1,7+0,005 w0)0,1;

 (w0) = ‒ 1,35 + 1,32 w0 – 0,022 .

Якщо початкова температура відрізняється від нуля, то час сушки визначають за формулою

 = 0 (1‒0,005 t30).

Наведене рівняння після деякого перетворення було використано для розрахунку режимів сушки зерна в шахтній сушарці на Бійському елеваторі.

Наведені форми опису передбачають змінення середньої за масою вологості зерна. Кінетику сушки можна роздивлятися і як змінення поля волого утримання, тобто змінення вологості в просторі тіла, і опис її диференціальними рівняннями частинних похідних. Для спрощення опису багатомірну задачу звичайно замінюють одномірною. Для цього вологе тіло необхідно роздивлятися як одномірне тіло (необмежена пластина, шар, необмежений циліндр). Зернівку звичайно роздивляються, як шар або як необмежений циліндр.

Застосовано до однієї задачі і при відсутності градієнту загального тиску система диференційованих рівнянь, які описують кінетику сушки, має вид
= (am);

с30 = ( + 0).

Граничні умови для загального випадку будуть



)п + qп () – r0 (1-) jп () = 0;

am ()п + am ()п + jп () = 0,

а початкові умови

( = 0); u = f1 (x); t3 = f1 (x),

де u, t3, – відповідно волого зберігання, температура і щільність зерна; с3,  - відповідно теплоємкість і теплопровідність зерна; qп – потоки і вологість; am – коефіцієнт дифузії вологи;  - термоградієнтний коефіцієнт; r0 – теплота фазового перевтілення;  - критерій фазового перевтілення; x – координата;  - час.

Наведенні системи рівнянь можна поширити на випадок, коли сушарка здійснюється в шарі дисперсного матеріалу. Зерно – типове капілярно-пористе тіло, і його сушать в основному конвектівним способом. А. С. Бомко і В.І. Жидко, які розглядали форму зернівки, як необмежений циліндр з радіусом R, сторони сушильної камери, як систему прямокутних координат x, y, і z, рух агента сушарки вздовж осі x і збігається з віссю циліндра, описали кінетику конвектівної сушки зерна в щільному рухомому шарі наступною системою рівнянь:


(2.7)
+ v3 am ( + ) = 0;

+ v3 + (t3tа.с.) - ( + v3) = 0,

де am = am (t3), uR = u (, x, y, R),



u (, x, y) = (, x, r) dr.

Граничні умови



и = (, 0, r) = u0 (, r);

(2.8)

(, r, R) =
(uRuр), uRur

(uRuр), uRur


умови симетрії

(, x, 0) = 0;

початкові умови




(2.9)
t3 (,0) = f (r);

u(0, x, r) = u0 (x, r);

t3 (0, x) = f2 (x).
У ці рівняння додатково введені слідуючи позначення: x  координата за довжиною шахти; y  координата перпендикулярно до осі коробів; z  координата шахти сушарки вздовж коробів; r координата вздовж радіуса зерна; v3, 3  швидкість переміщення зерна і його об’ємна маса; A,  емпіричні коефіцієнти; u0, uр, u  відповідно початкове, рівноважне, середнє волого утримання зернівки; , са.с  швидкість і приведена теплоємкість агенту сушки; t3, с3  температура і теплоємкість зернівки; ur, uR  значення волого утримання за радіусом зернівки r і при r = R; р, г, п  індекси, які мають значення «рівноважне», «гігроскопічне», «поверхневе».

Система рівнянь описує змінення поля волого утримання і температури зерна в часі при умовах перехресного руху зерна і агента сушки. Якщо ці змінення відбуваються тільки вздовж координати x, тобто



= 0 і =0, то рівняння будуть мати вид

= ();

()  (uRuр)

з граничними умовами



(x, R) =
(uRuр), uRur

(uRuр), uR > ur


з умовами симетрії

(x, R) = 0

і початковими умовами u (0, r) = u0(r), t3(0) = t3.0.

При цьому переходу врахована швидкість сушки з поверхневим волого утриманням, тобто
u = ( + ) = r = R .
Для рішення диференціальних рівнянь за допомогою обчислювальних машин необхідно обрати чисельний метод. Принцип чисельного рішення звичайних диференціальних рівнянь витікає із змісту похідної. Нехай рівняння має вид

x = = f (x0, u0).

Рахуя, що ∆ x мала величина, отримуємо



u(x0+∆ x) = u(x1) = u1 = u0 + ∆ u = x0 + x = x = f0 + f (x0, u0) ∆ x.

Гадая, що для кратності f (x0, u0) = u0 і ∆x = h, запишемо



u1 = u0 + u0h.

Якщо приймемо за вихідну точку (x1, u1), таким же чином отримаємо



uі+1 = ui + h.

Таким чином можливо обчислити значення u при різних значеннях х, тобто диференційні рівняння звести до алгебраїчного. Поряд з методом Ейлера та його модифікаціями існують інші методи, викладені в літературних джерелах. Чисельні методи рішення дають не точні, а приблизне значення, тому що похідна фактично не залишається сталою на проміжку від х0 до х1. Помилка збільшується зі збільшенням кроку, тобто помилка, що виникає при використанні методу Ейлера, обернено пропорційна кількості кроків (дільниць) h, на які розбивають інтервал (межі) інтегрування. Оскільки значно велику похибку допускають при формулюванні задачі (як і у нашому випадку), ніж при її математичному рішенні, то чисельні методи придатні для рішення технологічних задач.

Найбільш розповсюджений метод чисельного рішення диференційних рівнянь в приватних похідних – метод скінченних різниць (сіток). В основу методу приблизного рішення крайових задач для приведених двомірних рівнянь у приватних похідних покладена заміна пласкої дільниці сітковою, що складається з однакових комірок, та заміна диференційних рівнянь відповідними скінченно - різностними рівнянням. Вирішивши отриману систему рівнянь, знаходять значення вихідної функції у вузлах сітки. Граничним випадком методу сіток є метод прямих, тобто коли при використанні прямокутної сітки один з лінійних розмірів її прагне до нуля, а множина вузлів в межах заповнює деяку систему прямолінійних відрізків. Для рішення приведених двомірних диференційних рівнянь, що описують зміну вологості зерна в процесі сушіння, А.С. Бомко і В.І. Жидко використали саме цей граничний випадок. Систему рівнянь у приватних похідних вони привели до системи звичайних диференційних рівнянь. Скінченно – різністні співвідношення мали вигляд:

= ;

= ,

де h  величина інтервалу.

Враховуючи, що r = kh, отримаємо

(∆u)k [(2k +1) + (2k  1) ],

а для прямій з номером k = n

(∆u)n = () + ,

де k = 1, 2, 3…; n = 1; n  номер прямій, яка відноситься до r = R.

Враховуючи достатньо швидку сходимість метода прямих по координаті r, положили n = . Тоді система рівнянь перетворюється



= ();

= ();

= ( 32;

=  (u4uр) + (u3u4);

= (tа.сt3)  ()

з початковими умовами ui (0) = u0; t3.0; i = 1, 2, 3, 4.

Кінцево-різностний метод можна застосовувати і для рівнянь. Які описують нестаціонарний режим сушки зерна, положив інтервал часу, рівний g,

= + 0 (g);

= + 0 (g).

Тоді початкова система рівнянь прийме вид



=  (uk1-uk1) + (24uk2  24uk1);

=  (uk2-uk1,2) + (20uk3  32uk2 + 12uk1);

=  (uk3-uk1,3) + (uk4  32uk3 + uk2);

=  (uk4-uk1,4)  (uk4uk) + (uk3uk4);

=  (tk-tk1)  ()  (uk4u).
Вирішивши цю систему рівнянь при відомих початкових умовах, можна отримати розподіл температури і волого утримання по довжині сушильної камери.

Реалізацією системи останніх рівнянь можна легко здійснити на ЕОМ за допомогою алгоритму. Для кроку інтегрування за змінноюх, що дорівнює 0,1l, отримано наступне розподілення середнього волого утримання по довжині сушильного агрегату:



u = (r0u0 + 2r1u1 + 2r2u2+ 2r3u3 + 2r4u4) = (u1 + 2u2 + 3u3 + 2u4).
Початковими даними для рішення задачі:am = 0,622· 10-12 м2/с; 3 = 750 кг/м3; с3 = 1,45 + 4,2 кДж/(кг·К); R = 0.0015 м; uр = 0,1 кг/кг; uг = 0,33 кг/кг; r = 2400 кДж/кг; = 0,26 ; B = 0,86·10-8t3 при = 0,4 м/с (щільний шар); = 0,12 і B = 3,5·10-8t3 при = 1,61,8 м/с (для кип’ячого шару); = ; = ; N = 2n; s = 0.1 м2 (вхідне січення короба);
Відповідно, при моделюванні кінетики процесу сушіння треба використовувати два принципові підходи. В першому, більш простому, розглядаємо середнє значення змінної вологості зерна, а в іншому, більш складному,- зміна поля волого утримання. Метод визначення кінетики сушіння за зміною поля волого утримання можливо використовувати тільки для аналізу процесу сушіння або для його оптимізації. В останньому випадку математичний опис необхідно привести до одного з відомих методів оптимізації. Математична модель для пошуку оптимальних рішень повинен відображати залежність критерію оптимальності від основних факторів.
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База даних захищена авторським правом ©shag.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка