Теоретичне моделювання процесу гравітаційного завантаження силосу зерном по відкритому гвинтовому каналі

Abstract

В роботі наведено теоретичне моделювання гравітаційного завантаження циліндричних ємностей (силосів) зерном по відкритому гравітаційному каналі. Відомо, що при завантаженні силосів зерном, воно отримує різні механічні пошкодження, що негативно впливає на технологічний процес довготривалого зберігання. Травмоване та пошкоджене зерно більше виділяє вологи, тепла, це в свою чергу приводить до його злежування та ураження шкідниками та хворобами. Для зменшення травмування зерна при його завантаженні в силос необхідно розробити такий робочий орган, котрий мав би можливість зерновій масі рухатися в низ без прискорення. Таку можливість дає відкритий U-подібний периферійний гвинтовий канал. Цей робочий орган розміщується на внутрішній стороні циліндричної ємності. Рух зернової маси по цьому робочому органі описується рівнянням стану сипкого зернового середовища, яке встановлює взаємозв’язок між тиском зернових частинок, швидкістю їх зсуву і пористістю зернового середовища. Під час руху зернового шару по U-подібному гвинтовому каналі кінематична енергія елементарного об’єму складається із енергій поступального переміщення, флуктуації (хаотичного руху) та колового масопереміщення. На основі такого моделювання була отримана математична модель руху сипкого зернового матеріалу по відкритому U-подібному периферійному гвинтовому каналі з перемінним кроком. Математична модель може бути використана для визначення раціональних параметрів відкритого гвинтового каналу.

В работе наведено теоретическое моделирование гравитационной загрузки цилиндрических емкостей (силосом) зерном по открытому гравитационному каналу. Известно, что при загрузке силосов зерном, оно получает разные механические повреждения, что отрицательно влияет на технологический процесс его сохранности. Травмированное та поврежденное зерно больше выделяет влаги, теплоты, а это приводит к его слёживанию и поражении вредителями и болезнями. Для уменьшения травмирования зерна при его загрузке в силос нужно разработать такой рабочий орган, который давал бы возможность зерновой массе двигаться без ускорения. Такую возможность дает открытый U-подобный периферийный винтовой канал. Этот рабочий орган размещается на внутренней части цилиндрической ёмкости. Движение зерновой массы по этому рабочему органу описываться уравнением состояния сыпкой зерновой среды, которое устанавливает связь между давлением зерновых частиц, скоростью их сдвига и порозности зерновой среды. Во время движения зернового шара по U-подобному винтовому каналу кинетическая энергия элементарного объёму состоит из энергий поступательного перемещения, флуктуации (хаотического движения) та кругового массоперемещения. На основании такого моделирования была получена математическая модель движения сыпкого зернового материала по открытому U-подобному периферийному винтовому каналу з переменным шагом. Математическая модель может быть использована для определения рациональных параметров открытого винтового канала.

This article focuses on a theoretical modeling of the gravitational filling of the drums (silos) by corn in an open gravitational canal. It is know, that filled in the silos corn obtains different mechanical damages. It has a negative influence on the technological process of a long-term corn keeping. The injured and damaged corn gives off more moisture and heat, which leads to the caking of corn and its affect by the pests and diseases. For a decrease of the damage of corn during its filling in silos it is necessary to design an operating element which could help the corn mass move in a downward direction without acceleration. An open U-shaped helical canal makes it possible. This operating element is placed on the inside of the drum. The move of corn mass in the operating element is described by equation of a state of the friable corn medium. The equation establishes interconnection between the pressure of corn particle, the speed of its displacement and the porosity of corn medium. During the move of corn mass in the U-shaped helical canal a kinetic energy of elementary volume is the energy of sliding movement, jitter (chaotic motion) and circulation of mass. The mathematical pattern of friable corn stuff’s motion in the open U-shaped peripheral helical canal with variable pitch was developed on the base of such modeling. The mathematical pattern can be used for definition of the rational parameters of open U-shaped helical canal