0706_Galkin_TehMashAgregaty_Monogaf_2021-1

где r - теплота десорбции, равная скрытой теплоте парообразования; М – масса испаренной влаги.

Если учесть, что в единицу времени количество испаренной влаги соста-

где G - масса нагретого зерна;

см - теплоемкость нагреваемой массы;

,(Т2 - T1) -разность температуры нагрева.

Если процесс рассмотреть в динамике и отнести к единице времени, то будем иметь:

или после незначительных преобразований , получим:

сителя Ттепл. Из него следует, что для увеличения скорости сушки, а, следовательно, и производительности, при прочих равных условиях, необходимо повышать коэффициент теплообмена.

2.5.Моделирование технологии

итехнологических операций основной очистки семян

Задача моделирования оценок основной очистки семян ставилась следующим образом. По известным числовым характеристикам засоренности зерно-

определить вероятностные характеристики процесса разделения: относитель-

мян. Решение этой задачи позволит обосновать схему разделения исходной зерновой смеси, разделение по которой приводит к получению семян заданной чистоты при максимальном выходе.

Вторая задача предполагает расчет количественных и качественных характеристик зерновых потоков, получаемых на каждом сепарирующем рабочем органе с учетом вероятностных характеристик полноты выделения конкретных компонентов, потерь семян основной культуры, а также определение затрат энергии на разделение зерновой смеси.

Решение второй задачи позволит обосновать требования к параметрам и режимам работы сепарирующего устройства.

Методологический подход к решению первой задачи предложен профессором кафедры сельскохозяйственных машин Пермской ГСХА А.Ф.Кошурниковым [184, 185,186]. Полученые им выражения позволяют обосновать выбор скоростей воздушных потоков, размеров рабочих элементов решет, триеров и др.

Расходная характеристика зернового потока, очищенного на любом рабочем органе определится зависимостью:

Qi k mQ1mзij r Q1зij Q1 зij 1 ij mQ1mrj r Q1rj Q1 rj 1 П j (2.70) i 1

101

(2.72)

где Эврм, ЭТ, Эвпс, Этран – мощность двигателей машин для обработки зернового потока с расходной характеристикой mQ1, кВт;

Пj – потери семян в отходы при их обработке на воздушно-решетных машинах первичной, вторичной очистки, триерах, вибропневмосепараторах, дол. ед.

Выражение (2.72) позволяет рассчитать энергетические затраты на очистку высушенных семян, в зависимости от применяемых машин, условий и показателей качества их работы.

Для анализа расслоения зернового материала с последующим разделением его решетом на фракции с разными видами примесей рассмотрен процесс движения сыпучей смеси толщиной слоя h по колеблющейся поверхности, расположенной под углом к горизонту. Причем в составе движущегося материала имеются компоненты с плотностью нп меньшей, чем плотность основного зерна 3.

Под действием колебаний поток сыпучего материала будет двигаться по поверхности со средней скоростью ср.

Рассмотрим в этом потоке поведение частицы компонента с плотностьюнп и объемом Vнп, находящейся в начальный момент времени у поверхности.

В связи с тем, что движущийся слой зерна приобретает свойства перемещающейся жидкости, то на частицу рассматриваемого компонента в вертикальной плоскости будет действовать силы: Р – сила тяжести, Р1 – сила сопротивления от вышерасположенных частиц, F – выталкивающая сила.

103

где К – коэффициент, учитывающий сопротивление частиц и зависящий от их свойств, толщины слоя h, параметров вибрации и коэффициента трения слоя зерна о колеблющуюся поверхность (0 К 1).

Тогда путь, пройденный частицей до ее перемещения в верхний слой,

определится по формуле:

Толщина слоя h зерна, находящегося на поверхности определяется подачей зерновой смеси с конкретной объемной массой см.

Имея в виду, что расходная характеристика зернового потока и плотность низконатурных компонентов являются величинами случайными в веро- ятностно-статистическом смысле, то с учетом (2.59) получим выражение для расчета длины поверхности для предварительного расслоения зерновой смеси

104

где mq – среднее значение подачи зерновой смеси, поступающей на расслоительную поверхность, кг/с;

m нп, m 3, m см – средние значения плотностей низконатурных примесей, зерна основной культуры и объемной массы зернового потока, кг/м3;

q, нп – средние квадратические отклонения подачи и плотности низконатурных примесей, кг/м3;

Вр – ширина решета, м.

Пусть зерновая смесь, состоящая из нескольких компонентов подается с расходной характеристикой q0(t) с расслоительной поверхности на фракционное решето, причем:

Тогда задача анализа процесса фракционирования совокупности компонентов, каждый из которых может попасть в проход, будет состоять в разработке математических моделей вида:

где mQпр,сх – средние значения расходных характеристик зерновых потоков, идущих проходом и сходом с решета, кг/с;

mз,пр,сх – средние значения засоренности конкретным видом примесей зерновых потоков, идущих проходом и сходом с решета, дол. ед.;

Wq0, Wзн – операторы математических моделей разделения;

q0(t), зiн(t) – текущие значения расходной характеристики и засоренности зерновой смеси конкретным видом примесей.

Обозначим количество каждого компонента, поступающего в единицу

проход qkib .

Тогда за время t вероятность попадания в проход i-го компонента определится выражением:

где i(t) – величина вероятности попадания в проход (степень выделения)ком-

понента за время t.

Сдругой стороны, согласно экспериментальных данных отечественных

изарубежных ученых, изменение степени выделения i-го компонента за период времени от 0 до t может быть описано экспоненциальным законом [121]:

где i – коэффициент сепарации, характеризующий интенсивность выделения i- го компонента и зависящий от его свойств и свойств среды, условий разделения, параметров и режимов работы сепаратора;

- средняя скорость движения i-го компонента по решету;

t – время перемещения компонента в движущемся по решету слое. Приравняем (2.82) и (2.83), тогда получим:

Имея в виду, что

Тогда расходная характеристика проходовой фракции, состоящей из m компонентов, определится по формуле:

Расходную характеристику сходовой фракции можно вычислить:

qсх = q0 - qпр . (2.88)

Относительное содержание i-го компонента в сходовой фракции решета в долях единицы, определится по выражению:

В связи с тем, что расходная характеристика q0 и засоренность зернового потока зin различными видами примесей являются величинами случайными в вероятностно-статистическом смысле, то среднее значение произведения этих величин представим в виде:

где mq0 – оценки средних значений подачи и относительного содержания i-го компонента в разделяемом зерновом потоке;

rq0зin – коэффициент корреляции расходной характеристики и засоренности i-тым компонентом разделяемого зернового потока;

qo, зin – средние квадратические отклонения расходной характеристики и засоренности i-тым компонентом зернового потока.

С учетом выражения (2.73) математические модели рабочего органа, предназначенного для разделения сыпучего материала на две фракции, будут иметь следующий вид:

-для расчета расходных характеристик проходовой и сходовой фракций, получаемых в результате разделения исходного материала

где f( c), f( к) - плотности распределения засоренности посевного материала, соответственно, семенами сорных и культурных растений;

P c,P k – вероятности сохранения допуска на засоренность семян.

Если плотность вероятности распределения засоренности семян соответствует закону нормального распределения, можно записать:

P c = Ф(Z2) – Ф(Z1),

где с, к – допуски на засоренность семян, шт/кг;

m с, m k – средние значения засоренности семян, шт/кг;

с, к – средние квадратические отклонения засоренности семян, шт/кг.

Выражения (2.99) и (2.100) определяют вероятность сохранения допуска на засоренность семян. Рассчитанные по ним оценки будут справедливы для конкретной поточной линии при известных характеристиках засоренности исходного материала и настроечного значения подачи.

Вместе с тем оценка Р является случайной величиной. Поэтому возникает задача о ее надежности.

109