Математическое моделирование процесса пневмосепарации вертикальным воздушным потоком

Введение. Инновационные пути развития сельскохозяйственной техники в целом, реализуются за счёт создания новых и параметрической оптимизации существующих машин, за счет более глубокого изучения процессов протекающих в них. Одним из важных рабочих элементов различных машин, в том числе и зерноочистительных является пневмоканал.

Целью работы являлось математическое моделирование процесса сепарации гетерогенной сыпучей среды в пневмоканале, находящемся после транспортёрного скельператора в машине МПО-50.

Процесс пневмосепарации гетерогенной сыпучей среды в пневмоканале зависит от технологических свойств компонентов среды, от вероятностных характеристик распределения подачи сыпучей среды по ширине ее ввода в пневмоканал, её распределения по поперечному сечению пневмоканала и вероятностным характеристикам распределения по этому сечению скоростей воздушного потока. Учет этих факторов при моделировании процесса пневмосепарации позволит более точно проводить многомерный анализ процесса, параметрический и структурный синтез пневмоканала.

Рассмотрим пневмоканал (ПК) шириной и глубиной S (Рис. 1) с подачей Q в него гетерогенной сыпучей среды с известной или задаваемой плотностью вероятностей распределения этой подачи по ширине бокового ввода в ПК и плотностью вероятности распределения средних по сечению пневмоканала скоростей воздушного потока.

Для этих условий полнота прохода j-го компонента зернового материала в очищенную фракцию

, (1)

где

/, (2)

Рис. 1. Схема плотности вероятности распределения средних по сечению
пневмоканала скоростей воздушного потока и плотности вероятности распределения подач зернового материала по ширине пневмоканала сепаратора.

Количество зернового материала Q_p, попадающего на каждый р-ый участок (р=1,2,…,l) к-ой ширины рабочего органа:

, (3)

а средняя скорость воздушного потока на ρ-м участке:

, (4)

где - полнота выхода в очищенное зерно j-го компонента зернового материала с p-го участка ширины пневмоканала (р = 1,2, …,) определится из известных выражений при Q= Qи ,[1] и - коэффициенты изменения плотности выхода j-го компонента в очищенное зерно от изменения глубины В пневмоканала и влажности w зернового материала [2].

, (5)

, (6)

Ограничения:

, (7)

Е - допустимая полнота выделения семян зерна в легкие отходы,

При выполнении ограничений (8) считать показатели процесса сепарации: содержание сорных примесей (j = 1,2,…,с) в очищенном зерне

, (8)

Здесь b – число всех компонентов в ворохе.

Полнота выделения В пневмосепаратора в отходы сорных (j = 1,2,…,с) примесей

, (9)

содержание j– х компонентов в очищенном зерне

, (10)

, (11)

содержание j–го компонента зернового материала в легких отходах

, (12)

масса отходов кг/(м.с)

, (13)

масса очищенного в пневмосепараторе зерна

, (14)

величина критерия сепарации для исследуемой -ой функциональной схемы

(15)

Рис. 2. Зависимость величины критерия от размеров ячеек скельператора,
при исходных подачах от 2 до 20 кг/м∙с.

Вывод. Построенные математические модели процесса сепарации гетерогенной сыпучей среды и позволяют, используя известные методы параметрического и структурного синтеза, проводить многомерный анализ процесса и оценивать рациональные параметры вертикальных пневмоканалов для задаваемых условий и ограничений на показатели его функционирования.

Литература:

1. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И., Шелков М.В. Вероятностная модель процесса сепарации зернового вороха на транспортёрном скельператоре//Деп.ВИНИТИ.-№3311 .ДГТУ.-Ростов-на Дону, 1999.

2. Ермольев Ю.И. Технологические основы интенсификации процесса сепарации зерна воздушно-решётными зерноочистительными машинами и агрегатами.Дис.д.т.н., Ростов-на Дону, 1990.