Математическое моделирование технологической системы сушки и хранения зерна

• Автор: Воронова, Елена Васильевна
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ современного состояния теории, техники и

технологии хранения зерна пшеницы кондиционированным воздухом и его хранении в силосах.

1.1. Влагообменные и теплофизические характеристики зерна 9 пшеницы.

1.2. Тепловлагообмен с окружающей средой

1.3. Синтез и анализ замкнутой ТССХЗ

1.4. Математическое моделирование процесса сушки зерна.

1.5. Решение обратных задач теплопроводности

1.6. Методы решений уравнений тепломассопереноса.

1.7. Задачи исследования ТССХЗ.

ГЛАВА 2. Исследование процесса сушки зерна в шахтной зерносушилке
2.1. Экспериментальная установка и методика проведения
экспериментов.
2.2. Математическая модель процесса сушки зерна
2.3. Моделирование влагообменных и теплофизических харак теристик зерна пшеницы
2.4. Основные результаты математического моделирования процесса сушки зерна пшеницы
ГЛАВА 3. Математическое моделирование процесса
самосогревания зернового сырья при хранении в силосе
3.1. Математическая модель передачи информации в дисперсной системе с распределенными параметрами
3.2. Температурные характеристики очагов самосогревания.
3.3. Температурное поле от источника теплоты в слое зерна
3.4. Способ тепловой пеленгации источников теплоты в силосах
3.5. Температурные помехи в силосах
3.6. Определение состояния объекта контроля и управления
3.6.1. Информация о состоянии объекта контроля и
управления.
3.6.2. Алгоритм расчета температуры источников теплоты в объекте контроля и управления.
ГЛАВА 4. Разработка конструкции зернохранилища и способа
стабилизации термовлажностных характеристик зерна при
его сушке и хранении.
4.1. Разработка конструкции зернохранилища
4.2. Разработка способа стабилизации термо влажностных характеристик зерна при его сушке и хранении.
4.3. Применение теплонасосных установок ТНУ в системах
кондиционирования воздуха шахтных зерносушилок
4.4. Пакет прикладных программ анализа процессов сушки и
самосогревания зерна
4.4.1. Результаты математического моделирования
процесса сушки зерна.
4.4.2. Результаты математического моделирования
процесса самосогревания зерна
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа процесса нестационарной сушки зерна
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Программа распространение теплоты при
самосогревании зерна.
ПРИЛОЖЕНИЕМ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Теплота от агента сушки конвективным способом передается зерну; ее поверхность нагревается, и часть влаги, находящейся у поверхности, испаряется. В результате по толщине зерна создаются перепады влагосодержания, температуры и давления, под действием которых влага непрерывно подводится к поверхности, где и испаряется. Молекулы пара диффундируют через пограничный слой и поглощаются агентом сушки. Обязательное условие процесса удаления влаги с поверхности зерна — это наличие разности между парциальным давлением у ее поверхности рм и в агенте сушки рп. Влага испаряется не с поверхности зерна, а из некоторой зоны 3, расположенной в периферийной части. Более того, положение этой зоны не остается неизменным: она постепенно перемещается (углубляется) внутрь. Начало углубления зоны испарения многие исследователи связывают с началом удаления из зерна связанной влаги. Рис. Далее, толщина и местоположение зоны испарения не поддаются учет>'. Наконец, при сушке зерна интенсивность удаления влаги в значительное время процесса сушки определяют не параметры агента сушки, а внутреннее перемещение влаги. При этом интенсивность потока влаги непрерывно уменьшается вследствие удаления из зерна все более прочно связанной влаги. В связи с этим при определении интенсивности влагообмена с окружающей средой при сушке решают задачу внутренней влагопроводности с учетом граничных условий в зоне испарения [, , , ]. Задачи, возникающие в связи с исследованиями технологической системы сушки и хранении зерна (ТССХЗ), делят на задачи анализа и синтеза [,, , , , ,, 1]. Задачи анализа ТССХЗ изучают свойства и эффективности функционирования системы в зависимости от структуры технологических связей между элементами и подсистемами, а также в зависимости от значений конструкционных и технологических парамегров системы и от параметров технологических режимов элементов. Задачи синтеза ТССХЗ состоят в выборе структуры технологических связей, значений параметров системы и параметров технологических режимов элементов, исходя из заданных свойств и показателей эффективности функционирования ТССХЗ, имеющих оптимальные в некотором смысле значения. ТССХЗ. На практике при решении задач проектирования сложных ТССХЗ, их модернизации, а также при определении оптимальных технологических режимов функционирования задачи анализа наиболее часто трактуются как задачи оценки возможных вариантов системы (выбор возможной структуры технологических связей между элементами, значений параметров ТССХЗ). Для каждого из возможных исследуемых вариантов ТССХЗ необходимо вычислить совокупность показателей эффективности функционирования системы. Сопоставляя значения этих показателей эффективности ТССХЗ, можно получить первое представление о недостатках и достоинствах тех или иных вариантов системы. Базируясь на методологии функционально-структурного подхода [] составлена схема функционирования ТССХЗ (рис. Каждый элемент ТССХЗ представлен как технологический оператор, качественно и количественно преобразующий физические параметры входных материальных и энергетических потоков в выходные. Поток зерна и сушильного агента претерпевают определённые превращения. В соответствии со схемой функционирования влажное зерно предварительно нагреваются теплотой отработанного сушильного агента, а затем подаются на сушку. Высушенное зерно поступает в зону охлаждения, где охлаждается свежим воздухом и направляется на хранение в силосы (подсистема А). Отработанный сушильный агент после предварительного подогрева влажного зерна подвергаются очистке от взвешенных частиц, после чего направляются на осушение и охлаждение в испаритель теплонасосной установки. Перед подачей смеси сушильного агента и свежего воздуха на сушку она подогревается в калорифере (подсистема Б). Отработанный воздух после зоны охлаждения направляется в конденсатор и используется для размораживания резервной секции испарителя теплонасосной установки (подсистема В). Высушенное зерно направляется в силосы на хранение и при необходимости осуществляется его активное вентилирование (подсистема Г). Рис.