Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя Тельпук, Михаил Борисович

Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя
<
Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Тельпук, Михаил Борисович. Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Тельпук Михаил Борисович; [Место защиты: Сев.-Зап. науч.-исслед. ин-т механизации и электрификации сел. хоз-ва].- Великие Луки, 2011.- 183 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2978

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования 14

1.1 Проблемы эффективного проведения сушки и охлаждения зерна в условиях Северо-Западной зоны РФ 14

1.2 Анализ существующих способов и технических средств сушки и охлаждения зерна под действием воздушного потока 28

1.3 Теплообменные процессы при охлаждении сыпучих материалов в подвижном слое с использованием искусственного холода и задачи исследований 36

2 Математическое обоснование процесса охлаждения зерна в аэродинамическом охладителе 51

2.1 Обоснование кинетики охлаждения зерновой массы при перемещении ее в аэродинамическом охладителе 51

2.2 Математическое моделирование процесса перемещения зерна в аэродинамическом охладителе 65

2.3 Теоретическое обоснование оптимальных параметров грузонесущего канала аэродинамического охладителя 75

3 Программа и методика экспериментальных исследований процесса охлаждения зерна после сушки 77

3.1 Программа экспериментальных исследований процесса охлаждения зерна после сушки 77

3.2 Описание экспериментального аэродинамического охладителя 78

3.3 Измерительные приборы и методика исследования воздействия конструктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя на процесс охлаждения зерна 81

4. Результаты экспериментальных исследований процесса охлаждения зерна в аэродинамическом охладителе 92

4.1 Математическое моделирование зависимости конструктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя при охлаждении зерна 92

4.2 Исследование кинетики процесса охлаждения зерна в аэродинамическом охладителе 107

4.3 Исследование влияния интенсивности процесса охлаждения зерна в аэродинамическом охладителе на качественные показатели семян 110

5 Технико-экономическая эффективность охлаждения зерна после сушки с использованием аэродинамического охладителя 112

Общие выводы 120

Список использованных источников 122

Приложение 135

Введение к работе

Актуальность исследований. Высокий уровень потерь зерна на всех этапах производства, начиная от возделывания и заканчивая послеуборочной обработкой, оказывает негативное влияние на объемы и экономику зернового хозяйства. Необходимо совершенствование использования материально-технической базы на этапе послеуборочной обработки зерна, так как потери при обработке превышают в 2-3 раза потери при уборке. По имеющимся данным в структуре общих затрат доля на послеуборочную обработку составляет 30...60%, а в структуре себестоимости до 40%. Своевременная и качественная обработка зерна один из путей сокращения его потерь, улучшения семенных, продовольственных и фуражных качеств.

Одной из важных и ответственных операций послеуборочной обработки зерна является его сушка. К современному зерносушильному оборудованию предъявляются серьезные требования в отношении эффективного охлаждения зерна после сушки в целях предотвращения самовозгорания просушенного зерна и снижения его качественных показателей при дальнейшем хранении. Проведенный анализ показал, что большинство из применяемых охладительных устройств не обеспечивают охлаждение нагретого материала в соответствии с агротехническими требованиями. Поэтому исследования направленные на поиск путей повышения эффективности охлаждения зерна после сушки имеют актуальное значение.

Работа выполнена в соответствии с программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Северо-Запада РФ на 2006-2010 гг. и планом НИР ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» на 2010-2014 гг. по региональным научно-техническим проектам по теме №3 «Повышение эффективности сушки и охлаждения зерна и мелкосеменных культур на очистительно сушильных комплексах в условиях Северо-Запада РФ путем совершенствования технологических процессов и основных рабочих органов».

Цель исследований. Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки в условиях Северо-Западного региона России путем совершенствования конструктивных и технологических параметров охладителя аэродинамического типа.

Объект исследования. Технологический процесс охлаждения зерна в условиях псевдоожиженного слоя.

Предмет исследования. Аэродинамический охладитель зерна после сушки.

Научная новизна. Разработана математическая модель процесса охлаждения зерна после сушки в аэродинамическом охладителе, получены математические модели для производительности охладителя по зерну и удельных энергозатрат. Определены рациональные параметры и режимы работы аэродинамического охладителя.

Практическая значимость. Разработана и обоснована конструктивно -технологическая схема аэродинамического охладителя зерна после сушки. На основании теоретических и экспериментальных исследований определены рациональные параметры и режимы работы охладителя. Внедрение разработанного аэродинамического охладителя способствует повышению качества выполняемого технологического процесса: снижению потерь зернового материала в процессе послеуборочной обработки; снижению времени и энергозатрат требуемых для охлаждения зерна.

Основные положения, выносимые на защиту:

конструктивно-технологическая схема аэродинамического охладителя;

аналитические зависимости для определения конструктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя;

математические модели процесса охлаждения зерна;

рациональные параметры и режимы работы аэродинамического охладителя;

результаты испытаний аэродинамического охладителя с применением в качестве агента охлаждения искусственно охлажденного воздуха и его технико-экономическая оценка.

Реализация результатов. По результатам исследований во ФГОУ ВПО «Великолукской ГСХА» был изготовлен опытный образец аэродинамического охладителя зерна производительностью по зерну до 5 т/ч с применением воздухоохладителя, который прошел испытания в СПК «Красное знамя» Новосокольнического района Псковской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 60-ой международной научно-практической конференции в ФГОУ ВПО «Костромской ГСХА» (2009 г.); международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» в «Курской ГСХА» (2010 г.); V международной научно-практической конференции « Вклад молодых учёных в развитие науки» в «Великолукской ГСХА» (2010 г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников из 125 наименований. Диссертация изложена на 184 машинописных страницах, содержит 33 рисунка, 6 таблиц и 33 приложения.

Анализ существующих способов и технических средств сушки и охлаждения зерна под действием воздушного потока

Наиболее прогрессивной является технология обработки зерна, включая его сушку до 16... 17% и последующее охлаждение до 10С при одновременном снижении влажности до 15... 15,5%. Это обеспечивает сохранение качества зерна и увеличение выхода ядра зерна при переработке. Для реализации данного способа охлаждения просушенной зерновой массы в псевдо-ожиженном слое предложена конструкция охладителя зерна после сушки [88], которая позволяет создать ступенчатые температурные режимы (с переходом от мягкой к более жесткой стадии охлаждения зерновой массы). Данный способ охлаждения целесообразно применять для семенного зерна, т.к. ступенчатое температурное воздействие особенно благотворно сказывается на качественных показателях семян — всхожести и энергии прорастания. Эффективность снижения температуры зерновой массы после сушки охладителем зерна аэродинамического типа составляет 41,5...48,6 %, что объясняется эффектом подсушки (на 0,2...0,4 %) и выравниванием по влажности зерновок в объеме слоя. Дальнейшее снижение температуры зерновок до значений, определяемых агротехническими требованиями, может быть достигнуто путем пропуска зерновой массы через бункера активного вентилирования, а также машины первичной и вторичной очистки зерна [49].

Рассматриваемый способ охлаждения в случае с фуражным зерном будет иметь ряд ограничений, которые вызывают необходимость в разработке новых подходов к проектированию устройств для охлаждения зерновой массы в псевдоожиженном слое: Температура нагрева фуражного зерна после сушки может достигать 60.. .65 С, в отличии от семенного 40.. .45 С [7]; Технология послеуборочной обработки фуражного зерна не предполагает его первичную и вторичную очистку [67]. Следовательно, охлаждающее воздействие зерноочистительных машин на зерновую массу не мо-жет быть реализовано в случае с фуражным зерном.

Возникает необходимость в совершенствовании конструкции предложенного охладителя с целью обеспечения полноценного охлаждения фуражного зерна перед его транспортировкой на хранение в механизированный склад.

Один из недостатков конструкции данного охладителя заключается в том, что в качестве рабочего органа в охладителе применена прямолинейная газораспределительная решетка. При транспортировании и охлаждении зерновой массы на указанном типе рабочего органа по краям решетки образуются места скопления зерновок - «мертвые зоны», препятствующие эффективному транспортированию и охлаждению зерна. Для устранения отмеченного недостатка предлагается использовать решетку с криволинейным (вогнутым) профилем рабочей поверхности. Данный прием так же позволяет увеличить площадь решетки при сохранении габаритов, что способствует существенному снижению аэродинамического сопротивления охладительного устройства. Ряд авторов предлагает трехканальный универсальный аэрожелоб для активного вентилирования и транспортирования семян и зерна [87], содержащий вентилятор, транспортирующий, основной и боковые воздухоподво-дящие каналы, расположенные с обеих сторон основного воздухоподводяще-го и транспортирующего каналов, смежные стенки последнего снабжены воздухораспределительной решеткой и выполнены наклонными к горизонту, отличающийся тем, что воздухораспределительная решетка в поперечном сечении имеет форму синусоиды с тремя изгибами, два крайних которых вогнуты, образуя желобки, а центральный выгнут, при этом боковые воздухо-подводящие каналы в поперечном сечении имеют форму воронки, верхняя часть которых выполнена наклонной к горизонту, а основной воздухоподво-дящий канал снабжен отверстиями с заслонками, соединенными с троссоб-лочной системой, имеющей регулировочную шкалу [87].

Предложенная авторами [26] конструкция трехканального аэрожелоба, имеющего в поперечном сечении трапецеидальную форму, три стороны которого оснащены чешуйчатыми решетами по сравнении с аэрожелобом классической формы, в котором зерно перемещается по горизонтальной решетке, а две боковые стороны не имеют решет, позволяет перемещать зерно и семена при меньших скоростях фильтрации и напоре воздуха (что снижает вероятность травмирования семян и зерна), а так же вентилировать насыпь путем подачи воздуха в боковые каналы с решетами большого живого сечения, чем в центральном. Воздухораспределительные решетки на боковых каналах представляют собой чешуйчатые сита с шахматным расположением отверстий шириной 1,5 ± 0,2 мм с живым сечением 6,8 ± 0,2 % мм, на центральном канале 3,4 ± ОД % [26]. Для исследований авторами использовалось зерно влажностью 12,5 и 24 %. температура нагретого зерна 38. ± 1 С, температура охлаждающего воздуха 17 ± С, его относительная влажность 65 ± 2 %. Зерно охлаждали до температуры 23 ± 1 С.

При анализе экспериментальных данных авторы пришли к выводу, что в насыпи охлаждение и влагосъем происходят послойно. Температура верхнего слоя зерна со временем несколько снижается, что обусловлено потерями теплоты в окружающую среду. Влажность зерна в верхнем слое несколько возрастает несмотря на продувку , что свидетельствует о насыщенности потока воздуха, выходящего из слоя. Продувание слоя проводилось со средней скоростью 0,7, 1 и 1,3 м/с. В первом случае скорость фильтрации была несколько ниже, во втором — выше критической скорости псевдоожижения, в третьем - в слое образовывались пузыри, наиболее удовлетворительное по качеству псевдоожижение наблюдали при скорости Уф=1 м/с. Опыты показали, что изменение скорости фильтрации в пределах 1.. Л ,3 м/с не влияет существенно на скорость охлаждения.

Математическое моделирование процесса перемещения зерна в аэродинамическом охладителе

Представленные зависимости позволяют судить о том, что процесс охлаждения зерна на аэродинамическом транспортере подчиняется экспоненциальному закону.

В результате анализа зависимостей установлено, что с уменьшением температуры агента охлаждения интенсивность снижения температуры зерновок повышается. В случае использования жалюзи газораспределительной решетки криволинейной формы процесс охлаждения протекает более интенсивно.

Положительное влияние на процесс охлаждения оказывает увеличение коэффициента живого сечения газораспределительной решетки. Однако при выборе данного показателя необходимо одновременно учитывать геометрические размеры частиц обрабатываемой культуры, во избежание попадания зерна в нагнетательный канал аэродинамического транспортера. Во избежание повышения аэродинамического сопротивления газораспределительной решетки угол наклона лопаток должен находится в диапазоне 10... 15, что обеспечивает наименьшие энергозатраты при подъеме зерновки по наклонной плоскости лопатки-жалюзи [43]. Уменьшение шага лопаток дает наибольший эффект снижения коэффициента живого сечения, что благотворно сказывается на интенсивности процесса охлаждения в целом.

Для достижения наилучшего технологического эффекта, в случае изготовления лопаток-жалюзи криволинейной формы, необходимо, чтобы каждая воздухоподводящая щель газораспределительной решетки имела высоту, изменяющуюся в пределах от пщ=0 (у верхних кромок транспортного канала) до пщ= hIIimax (в нижней части транспортного канала). Для исключения прорывов воздуха через щели газораспределительной решетки и наиболее полного взаимодействия зерновой массы необходимо, чтобы зерновой материал, расположенный по ширине криволинейной (вогнутой) поверхности лопатки-жалюзи , не соскальзывал к центральной осевой линии транспортного канала аэродинамического охладителя зерна после сушки. Для выполнения отмеченного условия весьма важно, чтобы угол между касательной к окружности радиуса изгиба лопаток-жалюзи и горизонталью должен находится в пределах угла трения скольжения зернового материала. Таким образом, форма поперечного профиля лопатки-жалюзи газораспределительной решетки должна быть такой, чтобы все участки криволинейной поверхности лопатки-жалюзи при удержании зернового материала были равноценны. В этих условиях радиус изгиба лопатки-жалюзи должен иметь не постоянную, а переменную величину, изменяющуюся от R0 до Rmax [44].

В результате теоретического исследования кинетики процесса охлаждения зерна после сушки выявлены следующие пути интенсификации: - снижение температуры агента охлаждения; - использование жалюзи газораспределительной решетки криволинейной формы; - увеличение коэффициента живого сечения газораспределительной решетки до допустимых значений, обусловленных размерами зерна; - увеличение радиуса вогнутости газораспределительной решетки криволинейной формы до допустимых значений, обусловленных углом трения для зерновой массы. При значениях радиуса вогнутости свыше 350 мм возможно нарушение режимов работы аэродинамического охладителя [44].

Наряду с отмеченным представленная методика расчета процесса охлаждения зерна на аэродинамическом транспортере имеет важное значение для практики, так как позволяет на этапе разработки компоновочной схемы аэродинамического охладителя зерна после сушки наиболее обоснованно подойти к выбору одного из важных конструктивных параметров — длины газораспределительной решетки, высоты грузонесущего канала от которых в значительной мере зависит обеспечение требуемой эффективности охлаждения зерновой массы. Как следствие при использовании грузонесущего канала значительной длинны возрастает аэродинамическое сопротивления всего охладителя в целом. Выбор оптимальной длинны грузонесущего канала является важным моментом позволяющим снизить энергоёмкость процесса охлаждения.

Перемещение зерна происходит в грузонесущем канале- аэродинамического охладителя (рисунок 2.4) а так же в отводе (криволинейный участок с углом поворота 90). Основными конструктивными параметрами грузонесущего канала являются: длина грузонесущего канала - L, размеры поперечного сечения грузонесущего канала, угол наклона лопатки-жалюзи газораспределительной решетки - а и угол отвода - р. Рассмотрим движение зерна на каждом участке в отдельности.

При анализе движения зерна в грузонесущем канале предположим, что зерновой слой представляет собой монодисперсную среду, состоящую из однородных частиц. При описании процесса транспортировки зерна примем следующие допущения:

Измерительные приборы и методика исследования воздействия конструктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя на процесс охлаждения зерна

Для измерения влажности окружающего воздуха и атмосферного давления использовали психрометр аспирационный и барометр-анероид метеорологический. Температуру окружающего воздуха, отработавшего в охладителе воздушного потока, температуру зернового вороха до охлаждения (после сушки) и после охлаждения определяли с использованием термопреобразователей сопротивления типа ДТС014 соответствующих ТУ 4211-004-46526536-02, предназначенных для непрерывного измерения температуры газообразных сред и сыпучих материалов [107]. Для мониторинга значений температуры использовался аналоговый модуль ввода [75].

Для измерения давления воздушного потока (охлаждающего агента) в нагнетательном канале выгрузного рабочего органа использовали трубки пневмометрические «ПИТО» и микроманометр ДМЦ. Полное давление определяли в нескольких точках согласно методике [70]. Влажность зернового материала до и после охлаждения определяли влагомером Wile-55 согласно методике представленной в руководстве данного прибора [96].

Пропускную способность по выгрузке зернового материала определяли методом отсечек по десять секунд каждая. Число отсечек принимали на основании рекомендаций равным шести [55]. Регистрацию время отсечек производили по секундомеру.

Получение экспериментальных данных по исследованию аэродинамического сопротивления воздухоподводящих каналов выгрузного рабочего органа - охладителя зерна, предусматривало замеры обоих видов давления динамического и полного на входе в нагнетательный канал агрегата. При этом в переходном патрубке, соединяющем вентилятор и нагнетательный канал установки согласно рекомендациям, монтировали пневмометрические трубки таким образом, что бы заранее просверленные в них отверстия совпадали с предварительно намеченными центрами равновеликих прямоугольников, на которые разбивали рассматриваемое поперечное сечение переходного патрубка.

Для крепления на поверхности воздуховода пневмометрических трубок использовали кронштейны, позволяющие установить их в требуемом положении, а так же ослабить воздействие на трубку изгибающего момента в результате действия силы тяжести. На рисунке 3.4 представлен способ крепления пневмометрических трубок с использованием кронштейнов. Помимо перечисленных приборов использовались так же простейшие измерительные приборы: линейки, треугольники, рулетки, транспортиры и т.п. Перед началом исследований влияния конструктивных и технологи ческих параметров аэродинамического охладителя на процесс охлаждения зерна проводили априорное ранжирование, и набор факторов, учитывая сте пень влияния на работу установки, технические возможности установки и измерительной аппаратуры, управляемость факторов [63, 72]. , При помощи разработанной теории и поисковых опытов выбрали три основных технологических параметра, влияющих на работу аэродинамического охладителя, подвергающихся варьированию в задаваемых нами пределах 1. Расход агента охлаждения 2. Температуру агента охлаждения 3. Частоту вращения выпускного устройства Расход агента охлаждения — это фактор, от изменения которого будет зависеть в наибольшей степени не только процесс охлаждения, но и транспортирования зернового материала в аэродинамическом охладителе. При уменьшении расхода агента охлаждения до определенного предела транспортирование зерна может стать неустойчивым, или прекратится вообще, а охлаждение не соответствовать агротехническим требованиям. С чрезмерным увеличением расхода агента охлаждения процесс транспортирования так же будет нарушен, а затраты на охлаждение не оправданы. В результате предварительного эксперимента был определен диапазон значений расхода агента охлаждения 1...3 м/с, при котором происходило транспортирование зерна. Изменение данного фактора осуществляли посредством заслонки. Для определения величины расхода воздушного потока использовался микромано-метр ДМЦ, данные получали непосредственно от прибора при условии, что в память устройства занесены данные о площади сечения воздуховода и характеристики пневмометрической трубки ПИТО. Схема подключения напорной трубки к микроманометру ДМЦ в зависимости от измеряемой величины представлена на рисунке 3.5.

Проведение измерений выполняли в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.018 [28]. При работе вентилятора, в щель газораспределительной решетки обратно направлению действия воздушного потока, помещали носик пневмометрической трубки. Штуцера « + » и « - », расположенные на другом конце пневмометрической трубки и воспринимающие параметры полного и статического давления от носика, соединяли с помощью резиновых трубок с одноименными штуцерами микроманометра. При измерении полного давления, резиновая трубка соединяющая штуцера "-" микроманометра и пневмометрической трубки, должна быть отсоединена от обоих штуцеров. Повторность определения расхода агента охлаждения была принята равной трём, таким образом, чтобы относительная ошибка опыта не превышала 5% [76]. Так как температура агента охлаждения является одним из основных факторов, влияющим на процесс охлаждения зерна, температуру агента охлаждения изменяли в пределах 4 ... 18 С, за счет установленного в переходном патрубке воздухоохладителя. Значение температуры контролировали посредством термопреобразователей установленных в переходном патрубке за воздухоохладителем по ходу движения воздушного потока.

Важным фактором, влияющим на аэродинамическое сопротивление охладителя, является коэффициент живого сечения газораспределительной решетки. Увеличение размера щели в газораспределительной решетке положительно сказывается на процессе охлаждения зерна, однако значения равные или превышающие размеры зерновок влечет попадание материала в газораспределительный короб и как следствие нарушение режима работы охладителя. В соответствии с вышеуказанными требованиями высоту щели приняли 4 мм, а коэффициент живого сечения соответственно 0,19. Высота щели обеспечена за счет использования регулировочных шайб.

Математическое моделирование зависимости конструктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя при охлаждении зерна

Выявлено совместное влияние расхода агента охлаждения и частоты вращения ротора выпускного устройства. Так для обеспечения более низкой температуры охлажденного фуражного зерна при неизменном расходе и температуре агента охлаждения необходимо при расходе агента охлаждения более 2 м3/с частоту вращения равную 13... 17 мин"1, а при меньшем расходе агента охлаждения равную 5... 15 мин"1 (рисунок 4.9).

Данный эффект объясним тем что при меньшем расходе с повышением частоты вращения ротора выпускного устройства продолжительность охлаждения зерна снижается, как следствие его конечная температура имеет большие значения. При значительном расходе агента охлаждения равном 2...3 м/с снижение частоты вращения ротора выпускного устройства способствует увеличению высоты зернового слоя что очевидно приводит к снижению интенсивности теплообмена. Однако стоит отметить что при рас-ходе агента охлаждения 1 м/с разница температуры охлажденного зерна при изменении частоты вращения ротора выпускного устройства составляет 1.. .2,5 С, при расходе 3 м3/с данная разница составляет 1... 1,5 С. Поэтому в силу значительного влияния частоты вращения ротора выпускного устройства на производительность аэродинамического охладителя, данной возможностью повышения интенсивности процесса охлаждения стоит пренебречь.

Однако для определения оптимальных параметров охладителя необходимо рассматривать все полученные модели как единую систему. Для комплексного анализа эффективности рабочего процесса аэродинамического охладителя в исследуемой области факторов произведено исследование полученных математических моделей с помощью надстройки Microsoft Office Excel 2007 «Поиск решений». Данная надстройка позволяет находить оптимальные решения для полученных математических моделей процесса [18, 88].

Для анализа использовались математические модели энергозатрат процесса, температуры охлажденного зерна, коэффициента эффективности охлаждения для фуражного и семенного зерна. При поиске оптимальных значений факторов были заданы ограничения: температура охлажденного зерна не должна превышать более чем на 8 С температуру окружающего воздуха равную 17 С [30]; необходимая производительность по зерну 4 т/ч. В качестве определяющего параметра было определено отношение удельных энергозатрат к коэффициенту эффективности охлаждения. Математическая модель исследовалась для получения минимально возможного значения целевого параметра. В результате проведенного анализа (приложение 30) были оп-ределены следующие оптимальные значения факторов для охлаждения семян при максимальной эффективности процесса охлаждения К=0,62 наряду с минимально допустимыми энергозатрами 2,36 кВтч /т: расход агента охлаждения 1,8 м3/с; температура агента охлаждения 14,5 С; частота вращения выпускного устройства 24 мин"1. Температура охлажденного зерна при этом не,1 превышает 23...25 С, что соответствует агротехническим требованиям предъявляемым к зерносушильным агрегатам. При охлаждении фуражного зерна коэффициент эффективности охлаждения составит К=0,68, температура охлажденного зерна так же не превышает 25 С, при расходе агента охлаждения 2,34 м/с и температуре агента охлаждения 15,6 С. При этом энергозатраты для охлаждения наружного воздуха одинаковы как при охлаждении семенного зерна так и фуражного, что позволит использовать воздухоохладитель без дополнительных регулировок в зависимости от типа обрабатываемого материала.

Полученные, в ходе экспериментальных исследований данные о температуре зерна в зависимости от времени охлаждения в аэродинамическом охладителе с криволинейной формой лопаток-жалюзи обработаны с использованием ЭВМ [36]. Определены значения коэффициента Кто определяющего влияние условий теплообмена (приложение 15 и 16).

Анализ полученых зависимостей подтверждает полученые в ходе теоритического обоснования кинетики процесса охлаждения зерна зависимости температуры от времени процесса. Данные полученные в ходе эксперемента потверждают, что при неизменном расходе агента охлаждения, при менньших значениях его температуры, требуется меньшее время для достижения требуемой степени охлаждения просушенного зерна, в соответствии с агротехническими требованиями.

Многофакторный регрессионный анализ, выполненный на основе результатов исследований, позволил установить зависимость коэффициента Кт0. от средней скорости агента охлаждения и его начальной температуры. После проведения повторного многофакторного регрессионного анализа, без учета незначимых эффектов, были получены уравнения регрессии:

Из представленных данных (приложение 17 и 18) можно сделать вывод, о том что модели (4.9), (4.10) информационно способны, т.к. коэффициент детерминации параметра в моделях достаточно велик (R - квадрат равен соответственно 97,93% и 95,63%), полученная модель объясняет соответственно 96,78% и 93,2% изменения #то. Рассматриваемые модели значимы, т.к. существует статистически значимое отношение между переменными. Заметной корреляции между опытными значениями, размещенными в матрицах нет, т.к. статистика Durbin-Watson (DW) больше, чем 1,4.

Анализируя полученные математические модели делаем вывод о наибольшем влиянии на процесс охлаждения температуры агента охлаждения. С повышением его температуры различия между фактической температурой зерна и теоритической снижаются. При увеличении скорости фильтрации агента охлаждения погрешность так же возрастает, так при температуре агента охлаждения 18 С при увеличении скорости фильтрации с 0,56 м/с до 1 м/с погрешность возрастает с 5 до 10%.

Похожие диссертации на Повышение эффективности охлаждения зерна после сушки путем совершенствования констурктивных и технологических параметров аэродинамического охладителя