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.