Моделювання динаміки нагріву та охолодження зернопродуктів в режимі пневмотранспортера

Abstract

Можливість термообробки дисперсних матеріалів, що рухаються в прямоточному газовому потоці є відомою. Теплообмін в рухомому потоці газу характеризується високою інтенсивністю передачі теплоти від газу-теплоносія до матеріалу і навпаки від нагрітого матеріалу до охолоджуючого повітря. Однак відсутня надійна математична модель, що відтворює динаміку теплообміну в об’єктах з розподіленими параметрами, не дозволяє визначати раціональні параметри і режими таких установок, стримує розвиток системи управління. Для вирішення цього питання у статті розроблена математична модель нагріву зерна в умовах пневмотранспортера з урахуванням розподіленості параметрів. Основою для моделі обрано рівняння теплового балансу, якими можна описати процеси конвективного теплообміну для виділеного елемента труби. Отримані рівняння які визначають розподіл температур теплоносія і зерна за довжиною пневмотракта для будь якого моменту часу. При цьому новизною є можливість одним рівнянням визначити перехідний процес для фактичного розподіленого об’єкта. Результатом статті є встановлені математичні залежності зміни температури зерна і теплоносія при прямоточному русі в пневмоканалі за висотою та в часі. Отриману динамічну модель теплообміну зерна з теплоносієм можна використовувати для розробки системи керування процесом нагріву, що значно підвищить його ефективність.

Возможность термообработки дисперсных материалов, которые движутся в прямоточном газовом потоке есть известна. Теплообмен в движущемся потоке газа характеризуется высокой интенсивностью передачи теплоты от газа-теплоносителя к материалу и наоборот от нагретого материала к охлаждаемого воздуха. Однако отсутствие надежной математической модели, которая отображает динамику теплообмена в объектах с распределенными параметрами, не позволяет определять рациональные параметры и режимы таких установок, сдерживает развитие системы управления. Для решение этого вопроса в статье разработана математическая модель нагрева зерна в условиях пневмотранспортера с учетом распределенности параметров. Основою для модели выбрано уравнения теплового балансу, которыми можно описывать процессы конвективного теплообмена для выделенного элемента труби. полученные уравнения которые определяют распределение температур теплоносителя и зерна по длине пневмотракта для любого момента времени. При этом новизной есть возможность одним уравнением определить переходной процесс для фактического распределенного объекта. Результатом статьи есть установленные математические зависимости изменения температуры зерна и теплоносителя при прямоточном движении в пневмоканале по высоте и во времени. Полученную динамическую модель теплообмена зерна с теплоносителем можно использовать для разработки систем управления процессом нагрева, что значительно повысит его эффективность.

The ability to heat treatment of disperse materials that move in a continuous-flow gas stream is known. Heat transfer in a moving gas stream has a high intensity heat transfer from the coolant gas to the material, and vice versa from the heated material to the air-cooled. However, the absence of a reliable mathematical model that reflects the dynamics of heat transfer in distributed parameter objects, does not allow to determine the rational parameters and modes of such plants, hinders the development of control systems. To address this issue in the article the mathematical model of heating of grain in the air conveyor conditions, taking into account parameters of the distribution. The basis for the model selected heat balance equation, which can describe the processes of convective heat transfer to the selected pipe element. These equations determine the distribution of the coolant temperature and grain length pnevmotrakta for any time. This novelty is the possibility of one equation to determine the transition process to actually distributed object. The result of the article is to establish mathematical relationships and changes in grain temperature of coolant at a continuous-flow movement in pnevmokanale height and time. The resulting dynamic model of heat exchange with the coolant grain can be used for the development of control systems heating process that greatly enhance its effectiveness.