Современные информационные технологии/ 1. компьютерная инженерия

 

 

К.т.н. Воронова Е.В.

 

Воронежский государственный университет, Россия

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРОЦЕССА СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ СРЕД

 

 

Проведена серия экспериментов с различными параметрами агента сушки и значениями начальной влажности зерна. Результаты математического моделирования сопоставлялись c результатами проведенных экспериментов.

В табл. 1 представлены результаты экспериментов.

Таблица 1

Результаты экспериментов

Время

v = 0.4 м/с,

Тс.а. = 383 К,

 х = 0.015 кг/кг

v = 1.6 м/с,

Тс.а. = 383 К,

х = 0.010 кг/кг

v = 3.2 м/с,

Тс.а. = 383 К,

х = 0.012 кг/кг

τ

U

Tзерна

U

Tзерна

U

Tзерна

0

0.274

293

0.258

293

0.258

346

6

0.255

305

0.245

307

0.240

352

12

0.238

316

0.232

318

0.223

355

18

0.226

320

0.223

321

0.212

360

24

0.222

327

0.209

328

0.202

364

30

0.214

329

0.202

332

0.191

370

36

0.203

335

0.195

337

0.184

373

42

0.201

337

0.190

338

0.178

375

48

0.196

339

0.184

342

0.170

377

54

0.194

345

0.178

345

0.167

380

60

0.190

349

0.174

349

0.163

380

66

0.179

351

0.165

352

0.161

380

72

0.171

351

0.160

352

0.157

380

где v – скорость сушильного агента, м/с;  Тс.а. – температура сушильного агента, К; х – влажность  сушильного агента, кг/кг; U – влагосодержание зерна, кг/м3; Tзерна – температура зерна, К.

Контроль над процессом оптимизации параметров осуществляется по трём критериям: визуальное наблюдение за приближением к экспериментальным значениям, коэффициенту детерминации и средней ошибки аппроксимации.

После завершения работы варьирования параметров с удовлетворительными результатами получим окончательный вид рабочего поля окна «Метод вариации параметров» [1].

С учетом требований разработки технологических режимов сушки зерна пшеницы в шахтных зерносушилках нами были проанализированы соотношения между температурой зерна и его влажностью в процессе сушки при различных значениях скорости, температуры и влагосодержания сушильного агента. Для этого по опытным данным, представленным в виде кривых сушки W = f (t) и прогрева T = f (t) были построены температурные кривые, представляющие собой зависимость температуры зерна от его влажности (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость между средней температурой нагрева и влажностью зерна:

1 – кривая по рекомендациям проф Жидко В.И. [2]; 2 – экспериментальная кривая:

·- режим: T – 423 K; n - 6,0 м/c; x = 0,007 кг; Wн = 20,5

´- режим: T – 423 K; n - 6,0 м/c; x = 0,010 кг; Wн = 21,0

o- режим: T – 403 K; n - 6,0 м/c; x = 0,005 кг; Wн = 20,5

Ñ- режим: T – 410 K; n - 6,0 м/c; x = 0,005 кг; Wн = 21,5

 

На рис. 1 показана область соотношения температуры и влажности зерна пшеницы по рекомендациям профессора Жидко В.И. [2]. Обобщенная температурная кривая, полученная нами на экспериментальной установке, лежит ниже известного ограничения, поэтому соответствующие ей режимы можно использовать без ущерба качеству высушиваемого зерна.

Идентификация математической модели проводилась путем минимизации суммы квадратов отклонений расчетных и экспериментальных значений влагосодержаний и температур зернового слоя в местах отбора проб для всех режимов. Идентифицируемыми параметрами являлись коэффициенты теплообмена А и массообмена В.

Численный эксперимент в соответствии с программным модулем расчета процесса сушки в шахтной прямоточной зерносушилке на языке Delphi  позволил найти значения А = 0,329 кДж/(м3 ×K×c) и В = 4,05×107 м/с, которые обеспечили наилучшую сходимость расчетных и экспериментальных данных. Их отклонение по абсолютному значению не превышало 12,5 %.

По экспериментальным данным, полученным на модельной установке [2], определены параметры математической модели сушки, позволившие получить решение, варьировали только коэффициенты α и β. Средняя ошибка аппроксимации составила 9,343 % для температуры и 5,115 % для влагосодержания, среднее квадратическое  отклонение, соответственно 0,203 и 0,28 и коэффициент детерминации 0,840 и 0,746.

 

Литература

 

1. Павлов И.О., Воронова Е.В. Информационная система моделирования процесса массообмена // Свидетельство № 2012615288 об офиц. Рег. Прогр. для ЭВМ Россия,  № 2012613259; заявл. 24.04.2012; опубл.13.06.2012.

     2. Жидко В.И., Резчиков В.А., Уколов B.C. Зерносушение и зерносушилки. – М.: Колос, 1982. – С. 239.