Моделирование тепловой обработки зерна в воздушно-шнековой сушилке
Simulation of grain heat treatment in an air-screw dryer

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

сушка, зерно, температура, влажность, энергоэффективность, drying, grain, temperature, humidity, energy efficiency

АННОТАЦИЯ

Авторы: Шепелёв Сергей Дмитриевич, Исаев Юрий Михайлович, Ческидов Максим Владимирович, Чирков Григорий Николаевич

На основе анализа экспериментальных и теоретических исследований по сушке зерновых культур установлено, что существует проблема неравномерного высыхания зерна в плотном слое. Горячий воздух увлажняется, проходя через слои, и снижает эффективность влагообмена с материалом в верхнем слое. Для исключения этого недостатка и снижения энергоемкости процесса сушки разработана воздушно-шнековая сушилка, которая состоит из двух рабочих органов нагрева зерна и его охлаждения. Основными технологическими параметрами первой секции, влияющими на процесс сушки зернового вороха, являются: частота вращения шнека, скорость воздушного потока, температура воздушного потока. Увеличение скорости и температуры воздушного потока и уменьшение толщины слоя зернового вороха посредством изменения угловой скорости шнека позволят интенсифицировать процесс сушки. Во второй секции происходит охлаждение нагретого зерна, съем поверхностной влаги из зерна и вынос легких сорных примесей воздушным потоком. Проведено моделирование тепловой обработки зерна в воздушно-шнековой сушилке на основе построения дифференциальных уравнений и уравнения Лапласа. Для обоснования оптимальных режимов работы зерносушилки смешанного типа определена зависимость распределения температуры в слое зерна, находящегося в контакте с горячим воздушным потоком и нагретым корпусом рабочего органа воздушно-шнекового сепаратора. Установлено, что с увеличением толщины слоя зерна в рабочем органе сушки требуемое время на нагрев зерна увеличивается. С увеличением времени сушки изменение температуры увеличивается в слое зерна, находящегося в рабочем органе нагрева ВШС. Установлено, что с увеличением нахождения зерна под тепловой обработкой и снижением толщины слоя зернового материала его температура возрастает, со снижением температуры окружающей среды эффективность сушки падает.

Abstract:

NAME: Simulation of grain heat treatment in an air-screw dryer
AUTOR: Shepelev Sergey Dmitrievich, Isaev Yuri Mikhailovich, Cheskidov Maksim Vladimirovich, Chirkov Grigorii Nikolaevich

Based on the analysis of experimental and theoretical studies on drying grain crops, it was established that there is a problem of uneven drying of grain in a dense layer. Hot air is humidified as it passes through the layers and reduces the efficiency of moisture exchange with the material in the top layer. To eliminate this drawback and reduce the energy intensity of the drying process, an air-screw dryer has been developed, which consists of two working elements for heating grain and cooling it. The main technological parameters of the first section that influence the drying process of the grain heap are: screw rotation speed, air flow speed, air flow temperature. Increasing the speed and temperature of the air flow and reducing the thickness of the grain heap layer by changing the angular speed of the screw allows intensify the drying process. In the second section, the heated grain is cooled, surface moisture is removed from the grain and light impurities are removed by air flow. Modeling of heat treatment of grain in an air-screw dryer was carried out based on the construction of differential equations and the Laplace equation. To substantiate the optimal operating modes of a mixed-type grain dryer, the dependence of the temperature distribution in the grain layer in contact with the hot air flow and the heated body of the working body of the air-screw separator was determined. It has been established that with an increase in the thickness of the grain layer in the drying working body, the required time for heating the grain increases. With increasing drying time, the temperature change increases in the grain layer located in the heating working element of the air-screw dryer. It has been established that with an increase in the presence of grain under heat treatment and a decrease in the thickness of the layer of grain material, its temperature increases; with a decrease in ambient temperature, the drying efficiency decreases.