Моделювання динаміки нагріву зернівки інфрачервоним випромінюванням в рухомому шарі

Abstract

В системі технологічних операцій з післязбиральної обробки зерна важливе місце займає термообробка. Підведення теплової енергії до зерна при термообробці проводиться конвективним, радіаційним, кондуктивним методом. Найбільш економічно вигідний метод підведення енергії до зерноматеріалів є радіаційний, а саме, інфрачервоним випромінюванням, причому, цей метод дозволяє проводити всі види термообробки зерна. Для оптимізації процесу обробки насіння інфрачервоним випромінюванням за критеріями енергоефективності, а також, термолабільності зерна, поставлено за мету розробити математичну модель, що описуватиме динаміку процесу нагріву зернівки в рухомому шарі в залежності від визначальних параметрів процесу (потужності змінного за довжиною транспортера теплового потоку, максимальної температури нагріву поверхні зернівки). Відповідно до мети у статті розглянуті аналітичні математичні моделі нагрівання зернівки інфрачервоним випромінюванням при постійному і змінному радіаційному потоці для рухомого шару зерноматеріалу. Розглянуті математичні моделі дозволяють визначати динаміку розвитку температурного поля зернівки під час термообробки інфрачервоним випромінюванням в залежності від технологічних параметрів терморадіаційної установки. Отримані залежності дозволяють моделювати динаміки зміни середньої температури, температури поверхні, темп нагріву зернівки при термообробці ІЧ-випромінюванням в рухомому шарі з метою визначення оптимальних технологічних значень часу дії і потужності теплового потоку (з урахуванням періодичної зміни його сприймаємої потужності рухомим зерноматеріалом) для різних видів термообробки.

В системе технологических операций послеуборочной обработки зерна, важное место занимает термообработка. Подвод тепловой энергии к зерну при термообработке проводится конвективным, радиационным и кондуктивным методом. Наиболее экономически выгодный метод подвода энергии к зерноматериалив является радиационный, а именно, метод инфракрасного облучения. Этот метод позволяет проводить все виды термообработки зерна. Для оптимизации процесса обработки семян инфракрасным излучением по критериям энергоэффективности, а также термолабильности зерна, поставлена цель разработать математическую модель, описывающую динамику процесса нагрева зерна в подвижном слое в зависимости от определяющих параметров процесса (мощности переменного по длине транспортера теплового потока, максимальной температуры нагрева поверхности зерновки). В соответствии с поставленной целью в статье рассмотрены аналитические математические модели нагрева зерна инфракрасным излучением при постоянном и переменном радиационном потоке, в случае подвижного слоя зерноматериалу. Рассмотреные математические модели позволяют определять динамику развития температурного поля зерна при термообработке инфракрасным излучением в зависимости от технологических параметров настройки терморадиационной установки. Полученные зависимости позволяют моделировать динамику изменения средней температуры, температуры поверхности и темпа нагрева зерна при термообработке инфракрасным излучением. Зерно находится в подвижном слое. Использование полученных результатов позволяет для различных видов термообработки определить оптимальные технологические значения длительности действия и мощности теплового потока.

The system of technological operations of post-harvest grain processing, heat treatment occupies an important place. Supply of heat energy to the grain in the heat treatment is carried convection, radiation and conduction method. The most cost-effective method of supplying energy to the grain material is radiating, namely, infrared method. This method allows for all kinds of heat treatment of grain. To optimize the process of seed treatment with infrared energy efficiency criteria radiation and thermolability grain, set a goal to develop a mathematical model describing the dynamics of grain heating process in a moving bed, depending on the determining process parameters (power variable over the length of the conveyor of the heat flux, the maximum surface temperature of heating grains). In accordance with the intended purpose in the article describes the analytical mathematical models of grain heating by infrared radiation at a constant and variable radiation stream, in the case of the moving grain layer. Consideration of mathematical models allow to determine the dynamics of the temperature field of grain during the heat treatment by infrared radiation, depending on the technological parameters thermoradiation installation settings. These dependencies allow to simulate the dynamics of changes in average temperature, surface temperature and heating rate of grains during heat treatment by infrared radiation. Grain stored in a moving bed. Using the results obtained allows for various types of heat treatment process to determine the optimal duration of action technological importance and the power of the heat stream.