Миронов Николай Александрович Математическое моделирование процесса сушки

На правах рукописи
Миронов Николай Александрович
Математическое моделирование процесса сушки
движущегося слоя зерна в режиме инвертирования
Специальность: 05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых
производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2010
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет»
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
Кошевой Евгений Пантелеевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Блягоз Хазрет Рамазанович;
кандидат технических наук,
Марков Юрий Федорович
Ведущая организация:
Краснодарский научноисследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемия
Защита состоится "28 "Декабря 2010г. в 15:00 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.100.03 Кубанского государственного
технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар,
ул. Московская, 2, ауд. Г-251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского
государственного технологического университета
Автореферат диссертации разослан "25" ноября 2010 года
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент
М.В. Филенкова
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Продовольственная безопасность страны во многом зависит от состояния производственной и перерабатывающей базы для получения зерна, являющегося стратегически важным продуктом. Наибольший
удельный вес в структуре зерновых занимает ведущая культура – пшеница, на
долю которой приходится более 40% от общего сбора урожая.
Важное место в экономике народного хозяйства страны занимает рынок
хлебопродуктов. При этом рыночные отношения приводят к колебаниям цен на
зерно, зачастую уровень цен не удовлетворяет производителей, и они стремятся
выйти на рынок со своим зерном, когда складывается благоприятный уровень
цен. Практически это означает, что производители вынуждены создавать собственные зернохранилища с соответствующей инфраструктурой. Размеры таких зернохранилищ соответственно меньше, чем в современной элеваторной
промышленности и оборудование также должно быть малогабаритное, но достаточной производительности. Все это относится к сушильному оборудованию, кроме того, оно должно быть неэнергоемким и экологичным.
В связи с этим актуальной является задача создания высокопроизводительных зерносушилок, реализующих новые способы сушки, позволяющие не
ухудшить качество зерна.
Современные высокопроизводительные зерносушилки представляют собой сложные агрегаты с изменяющимися режимами и для их создания актуальным является развитие методов математического моделирования, которые позволят обосновать конструкции эффективных зерносушилок.
Цель и задачи исследования. Разработка математической модели процесса сушки движущегося слоя зерна в режиме инвертирования в связи с обоснованием техники для реализации данного процесса.
В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:
-оценить эффективность процесса сушки слоя зерна с инвертированием;
4
-получить зависимости для определения потенциала массопереноса зерна пшеницы и связанных с ним параметров;
-поставить и решить задачу потенциалопроводности для зерна с учетом его эллипсовидной формы численными методами и сравнить точность метода конечных разностей и метода Галеркина с аналитическим решением;
-получить зависимости коэффициентов диффузии в зависимости от температуры для зерна пшеницы;
-обосновать математическую модель сушки движущегося слоя зерна поперечным потоком сушильного агента и алгоритм ее расчета методом конечных разностей;
-построить алгоритм численного расчета сушки движущегося слоя зерна при
неравномерном исходном профиле потенциалов зерна по высоте слоя;
-идентифицировать математическую модель сушки слоя зерна пшеницы по
экспериментальным данным кинетики сушки;
-определить влияние инвертирования на интенсификацию процесса и равномерность сушки;
-разработать технические решения совершенствование техники сушки зерна,
обеспечивающие равномерность сушки и высокую эффективность процесса
путем реализации процесса, работающего по способу с инвертированием (чередованием направления) взаимодействующих потоков зерна и сушильного
агента. Провести анализ экономической эффективности от внедрения модернизированного оборудования.
Научная новизна заключается в следующем: сформулированы математические модели процесса сушки через потенциалы влагопереноса во взаимодействующих средах; получены и сопоставлены решения задачи сушки зерна эллипсоидной формы и движущегося слоя методами конечных разностей и Галеркина; на основе полученных решений идентифицированы основные параметры
влагопереноса в зерне пшеницы и в движущемся слое; математическим моделированием определены эффективные режимы сушки зерна с инвертированием.
5
Практическая значимость работы заключается в результатах теоретических и практических исследований, которые позволили разработать технические решения для реализации сушки движущегося слоя зерна пшеницы с инвертированием. На данное техническое решение получен патент РФ на полезную модель №83602.
Результаты разработок сушилки для зерна переданы для реализации ООО
«Промстройматериалы» входящие в Ассоциацию «Южные Независимые Компании».
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на III
международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)»,
Воронеж, 2009; VI Международной научно-технической конференции «Наука,
техника и технология XXI века (НТТ-2009)», Нальчик, 2009; Двенадцатой международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств», Барнаул, 2009.
Публикация результатов исследования. По материалам диссертации
опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендуемых ВАК, и получен 1 патент РФ на полезную модель.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 159 страницах, содержит 45 рисунков и 17 таблиц. Список использованных источников включает 126 наименований на русском и иностранных
языках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и
сформулировано направление исследований в соответствии с представленной
структурой работы (рис 1).
6
Анализ состояние техники, научных положений и методов исследования процессов тепло- и массопереноса при сушке
Формулировка целей и задач исследования
Описания процесса сушки зерна с применением
потенциаломассопереноса
Получение зависимостей для определения потенциала массопереноса связанных с ним параметров
Постановка и решение задачи
потенциалопроводности для зерна
в зависимости от формы.
Постановка и решение задачи сушки движущегося слоя зерна
Обоснование аналитического описания переноса потенциалов для слоя
зерна.
Обоснование сеточной модели для
исходного равномерного профиля
потенциала и неравномерного.
Идентификация параметров процесса сушки зерна в слое через
потенциал массопереноса
Проведение
экспериментов
Получение
зависимостей
Идентификация
параметров
Моделирование процесса сушки слоя зерна с инвертированием
Технические предложения по результатам исследования
Рисунок 1 - Структура работы
7
В первой главе проанализировано состояние техники и технологии сушки
зерна, развитие научных положений сушки как основы совершенствования техники сушки зерна, методы исследования процессов тепло- и массопереноса при
сушке. На основании обзора и анализа работ сделаны выводы, которые позволили сформулировать цель и задачи исследования.
Во второй главе для получения зависимостей потенциалов массопереноса при сушке проанализирован ряд моделей равновесия влаги с материалом
(MGAB – уравнение Guggenheim, Anderson, de Boer; MOE - уравнение Oswin;
MHDE - уравнение Henderson; MCE - уравнение Chung-Pfost), которые представлены в таблице 1 уравнениями общего вида u = f (аw, T). Модели сопоставляли с экспериментальными равновесными данными десорбции зерна пшеницы
в пределах водной активности 0.5  аw  0.9 и температуры 283  T  323.
Нелинейный регрессионный анализ использовался, чтобы вычислить значения констант уравнений (a, b, c), минимизируя стандартную ошибку.
Полученные константы рассмотренных моделей и представлены в таблице 1.
Таблица 1- Модели равновесия влаги с пшеницей и константы моделей
Модель
MGAB
Прямая зависимость
c
a     b  aw
T 
u
1  b  aw   1  b  aw   c   b  aw 
T 


Константы моделей
a
b
c
0,0901
0,7015
2047,17
MOE
a
u  a  b  T   ( w )c
1  aw
0,1752
-0,0002
0,3421
MHDE
 ln 1  a w 
u

 a  T  b 
0,0588
183,55
1,6823
1073,17
-43,51
16,24
MCE
1
c
1  T  b   ln a w 
u    ln 

c 
a

Для этих моделей с полученными значениями констант установлена сопоставимая точность MGAB 4% MOE 2.6% MHDE 3.4% MCE 2,5%
8
Полученные константы использовались для расчета потенциалов по формуле:
 

R
 T  ln a w a, b, c, T , u
M H 2O

(1)
График, рассчитанный по всем представленным уравнениям и иллюстрирующий зависимость потенциала переноса влаги в зерне пшеницы от влажности, представлен на рисунке 2. Как видно из представленного графика потенциал в рассматриваемом диапазоне практически не зависит от температуры.
Регрессионная зависимость, обобщающая представленные данные, имеет вид
  u   575,566  exp  16,1627  u 
(2)
Расчет потенциала влажного воздуха осуществлялся по уравнению:
 vv 
R
sv
 xRp PT
1  x 0,622  x Ps
(3)
Полученные зависимости между потенциалами и влагосодержанием, позволили определить массоемкости, используя уравнения соответственно для
зерна (2) и влажного воздуха (3).
140000
120000
Потенциал, Дж/кг
100000
80000
60000
40000
20000
0
0,05
0,1
0,15
0,2
Влагосодержание, кг/кг
MCE
MGAB1
MHDE
0,25
0,3
MOE
Рисунок 2 - Зависимость потенциала влагопереноса в зерне пшеницы от
влажности, рассчитанного с использованием моделей равновесия.
9
При создании модели кинетики сушки зерен пшеницы учитывались объемно-поверхностные характеристики, которые могут быть определены по габаритам зерен принимая форму эллипсоида с точностью от 3,6 до 4,3 % от экспериментальных величин для различных сортов.
Рассмотрение массопереноса в направлении  ортогональном изопотенциальным поверхностям и знание геометрии таких поверхностей позволяет вывод соответствующего уравнения потенциалопереноса.
Vn   

 ,   a   S      , 

 


(4)
Уравнение допускает разделение переменных и использует только геометрию изопотенциальных поверхностей (площадь S() и объем V()).
Использование изопотенциальных поверхностей для снижения размерности задачи, основано на введении координаты нормированной от 0 до 1 покрывающей весь объем эллипсоида.
Объемный параметр модели выражается формулой
V d   
4
  a  b  c  3
3
(5)
где: a, b, c -размеры эллипсоида.
Поверхностный параметр модели выражается формулой


b
2  2
S d    2      c  
2
a  c2



a
b
где m  
b
a
2
2
 c2
 c2


 2 

d

c  

2
1  m  sin 
0






 a 2  c 2   1  m  sin 2  d  

0

 

и
(6)

b
a
  arccos 
Зависимости этих величин позволяют сформулировать задачу переноса
как одномерную и решить её сеточными методами, которые оказались точнее
метода Галеркина. На основании представленных данных для зерен пшеницы
различных сортов отличающихся размерами была промоделирована кинетика
сушки (рисунок 3).
10
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
D
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,00
0,02
0,04
0,06
Rэф=1,88
Rэф=1,90
Rэф=2,07
Rэф=2,08
0,08
0,10
Fo
0,12
Rэф=1,95
0,14
Rэф=1,98
0,16
0,18
Rэф=2,01
Рисунок 3 - Кинетика изменения избыточного потенциала влаги в процессе
сушки зерна пшеницы для разных сортов.
Как видно из представленного графика все кинетические кривые близки и
отклонение от среднего значения не превышают 1…2%. Поэтому для расчета
режима сушки в дальнейшем использовались средние геометрические параметры зерен пшеницы: aср=3.34 мм, bср=1.76 мм, cср=1.47 мм, Vср=3.62·10-8 м3,
Sср=5.40·10-5 м2, Rср=2.01 мм.
Зависимость коэффициента диффузии влаги имеет вид:
 E 
D  D0  exp  

 R T 
(7)
где D0=1,133*10-6 м2/с и Е=27,667 кДж/моль.
Используя расчеты моделирования диффузии в эллипсоиде и шаре с эквивалентным радиусом Rср=2.01 мм, получен график, сравнивающий изменение
избыточного потенциала влаги эллипсоидального тела и шара во времени (Fo),
который представлен на рисунке 4.
0,20
11
1,0
0,9
0,8
0,7
DQ
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Fo
Эллипсоид
Шар
Рисунок 4 - Изменение избыточного потенциала в шаре и трехосном эллипсоиде
Как видно из графика на рисунке 4 кинетика потенциалопереноса в шаре
существенно отличается от кинетики в эллипсоиде в интервале числа Fo характерном для процесса сушки (0.1Fo0.6).
В третьей главе для развития методов расчета и определения путей повышения эффективности сушилок дисперсного материала в движущемся слое
необходимо математическое описание процесса, которое возможно на основе
получения аналогичных зависимостей потенциалообмена между пересекающимися потоками.
В сушильном агенте
1 a, b   1   e
a*
 a  b 
0
N

a  b

a
2
N 0  N !

(8)
В высушиваемом материале
 2 a, b    e
b*
0
a  b 
N

a  b

b
2
N  0  N !

(9)
12
В результате интегрирования по частям уравнений (8) и (9) получены
следующие выражения для локальных безразмерных потенциалов
В сушильном агенте
N
 bm m ai 
bi
1  a, b, N   1  exp  b     exp  a  b       
i 0 i !
m 0  m ! i 0 i ! 
N
(10)
в высушиваемом материале:
N
 a m m bi 
ai
2  a, b, N   exp  a     exp  a  b       
i 0 i !
m0  m ! i 0 i ! 
N
(11)
Полученные ряды быстро сходятся и дают достаточную точность решения уже при 6…7 членах.
На рисунке 5 показаны зависимости локальных безразмерных потенциалов влаги при сушке слоя дисперсных материалов и пронизывающего его сушильного агента.
1,0
0,7
0,9
0,6
0,7
0,5
0,6
0,4
Q2(b)
 1(a)
0,8
0,5
0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0,0
0,0
0
2
b=0
4
b=0,2
6
b=0,4
a
b=0,6
8
10
b=0,8
b=1
12
0
0,2
a=0
0,4
a=3
a=6
b
0,6
a=9
0,8
a=12
1
a=15
Рисунок 5 - Зависимости безразмерного локального потенциала сушильного
агента (слева) и высушиваемого материала (справа) при поперечном контакте с
движущимся слоем высушиваемого материала при различных значениях параметров a и b.
Для моделирования сушки при ступенчатом изменении контакта фаз
необходимо получить решение при исходном неравномерном распределении
потенциалов. Задача решалась числено, для этого исходные дифференциальные
13
уравнения представлены в конечных разностях. При исходном равномерном
распределении потенциалов аналитическое решение использовалось как эталонное для численного решения.
В четвертой главе для определения параметров процесса сушки зерна
использовали экспериментальные данные, полученные при сушке слоя зерна
пшеницы.
Кинетика сушки слоя зерна исследовалась при постоянных параметрах
процесса: температура, линейная скорость и влагосодержание сушильного
агента.
Использование выражения относительных потенциалов сушильного агента и слоя высушиваемого материала (10) и (11), а также зависимости для определения потенциалов зерна (2) и сушильного агента (3) позволило выразить кинетические зависимости через потенциалы (Рисунок 6). При идентификации
параметров процесса сушки учитывалось, что влажность слоя определялась как
средняя по высоте слоя.
0,35
0,3
0,25
0,2
,U
0,15
0,1
0,05
0
10
20
30
Θэксперимент
40
, мин
50
Θрасчет
60
70
U(Θ)эксп
80
U(Θ)расч
Рисунок 6 - Сопоставление кривых сушки зерна в потенциалах и влагосодержаниях.
Обобщенная кривая кинетики сушки слоя зерна пшеницы через потенциалы по
данным опытов в зависимости от параметра b представлена на рисунке 7.
14
Рисунок 7 - Обобщенная кривая кинетики сушки зерна по данным опытов в зависимости от параметра b.
Обобщенная кривая сушки представлена следующим уравнением:
K   0,3384  b 2  0,9551  b
(12)
Обработка экспериментальных данных показала, что параметр b линейно связан со временем сушки материала b  K b  .
В результате дисперсионного анализа было установлено, что статистически значимыми факторами являются реальные температура (Tr) и скорость воздуха (Vr). При этом адекватное уравнение, описывающее изменение угла
наклона (Kb) имеет вид:
Kb  0,15345  0,00041  Tr  0,00052  Vr
(13)
Адекватность уравнения (13) подтверждается значительной величиной
информационного критерия Фишера (Fинф = 127). Таким образом, установлено,
что при увеличении температуры и скорости воздуха скорость сушки увеличивается. Влияние высоты слоя с учетом усреднения потенциала по высоте оказалось незначимым.
15
В пятой главе рассмотрено моделирование с использованием численных методов конечных разностей. Рассматривали последовательность сегментов, которые отличались направлением потоков сушильного агента.
Таблица 2 - Статистические характеристики потенциального потока высушиваемого материала без изменения направления и при изменении направления потенциального потока сушильного агента на втором сегменте на 180 градусов
Показатели
Без поворо- С
та
поворо-
том
Средний потенциал на первом сегменте
0,263
0,263
Средний потенциал на выходе из первого сегмента
0,478
0,478
Средний потенциал на втором сегменте
0,619
0,627
Минимальный потенциал на втором сегменте
0,347
0,347
Максимальный потенциал на втором сегменте
0,865
0,762
Средний потенциал на выходе из второго сегмента
0,733
0,753
0,589
0,750
0,865
0,762
Минимальный потенциал на выходе на втором
сегменте
Максимальный потенциал на выходе на втором
сегменте
На рисунке 8 представлены варианты двухсегментной схемы. Принципиально здесь возможны два варианта А – без инвертирования и Б – с инвертированием. Результаты моделирования представлены в таблице 2.
Как видно из представленных данных (Таблица 2) эффективность потенциалопередачи при изменении направления потенциального потока сушильного
агента на втором сегменте возрастает по сравнению с постоянным направлением этого потенциального потока. Таким образом, использование двухсегментной модели позволяет при обеспечении одинаковой равномерности высушивания уменьшить эффективную длину потенциального контакта по этой оси.
16
1


2










1


2






Рисунок 8 - Варианты двухсегментной схемы.


1




2



1






3










2


3







1



2






1


2
3







3
Рисунок 9 - Варианты трехсегментной схемы.
Рассмотрим варианты трехсегментной схемы (рисунок 9).
В варианте А не происходит инвертирование, он может принят как базовый и рассчитываться по аналитическим зависимостям.
Как видно из представленных данных (таблица 3) эффективность потенциалопередачи при изменении направления потенциального потока сушильного
17
агента на втором сегменте (вариант Б) возрастает по сравнению с постоянным
направлением этого потенциального потока.
Таблица 3 - Статистические характеристики потенциального потока высушиваемого материала без изменения направления и при изменении направления потенциального потока сушильного агента на втором сегменте на 180 градусов в
трехсегментной схеме.
Без
Показатели
пово- С
поворо-
рота
том
Средний потенциал на первом сегменте
0,151
0,151
Средний потенциал на выходе из первого сегмента
0,288
0,288
Средний потенциал на втором сегменте
0,398
0,403
Минимальный потенциал на втором сегменте
0,191
0,191
Максимальный потенциал на втором сегменте
0,652
0,521
Средний потенциал на выходе из второго сегмента
0,498
0,510
0,346
0,505
0,652
0,521
Минимальный потенциал на выходе на втором
сегменте
Максимальный потенциал на выходе на втором
сегменте
Варианты В и Г являются разновидностями двухсегментной схемы. Показатели вариантов Б и Г близки по равномерности сушки (рисунок 10), но по варианту Г инвертирований меньше и соответственно он проще.
0,12
0,1
s
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
b
А
1,2
1,4
1,6
Б
Рисунок 10 - Стандартное отклонение профиля поля потенциалов потока высушиваемого зерна 2 в трехсегментной модели.
18
В шестой главе. В соответствии с избранным направлением совершенствования техники сушки путем реализации процесса, работающего по
способу с инвертированием взаимодействующих потоков зерна и сушильного
агента разработана сушилка схема потоков, в которой представлена на Рисунке 10. За счет размещения внутренних крестообразных перегородок распределительная камера разделена на четыре зоны и двух расположенных по горизонтали отводящих потоков сушильного агента прошедших через движущиеся
слои зерна со стороны внешних коллекторов и двух расположенных по вертикали подводящих исходный сушильный агент от топочно – вентиляционных
агрегатов. Горизонтально расположенные отводящие камеры со стороны топочно – вентиляционных агрегатов заглушены, а с противоположной стороны
открыты. Вертикально расположенные подводящие камеры наоборот со стороны топочно – вентиляционных агрегатов, а с противоположной стороны закрыты.
В результате каналы движения симметричного раздвоенного потока
зерна, созданные между наружной и внутренней перфорированной стенками,
разделяются на три участка – верхние наклонные, средние вертикальные и
нижние наклонные. Соответственно эти три участка продуваются потоком
сушильного агента – верхние по направлению из внутренней подводящей зоны наружу; средние по направлению из внешних коллекторов во внутренние
отводящие зоны; нижние по направлению из подводящей зоны наружу. Благодаря такой созданной системе чередования направления потоков обеспечивается повышение интенсивности и равномерности сушки зерна.
На данное техническое решение получен патент на полезную модель.
Патент на полезную модель №83602 РФ,МПК F 26 В 37/06. Зерносушилка.
Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет. Заяка№2009109541;заявл.16,03,2009;опубл.10.06.2009,
Бюл. №16.
Определён расчетный экономический эффект от внедрения модернизации
оборудования, который составит 91688 руб. (за 185 суток работы).
19
Рисунок 11 – Схема движения инвертированных потоков сушильного агента в
зерносушилке
Для двухмодульной сушилки для устранения вышеуказанных недостатков предлагается установка одного инвертора (потока зерна). При этом стороны
слоя зерна после прохода через инвертор меняются местами по отношению к
направлению потока сушильного агента.
Возможны два варианта инвертора. Первый вариант бесприводного поточного инвертора (рисунок 12) и второй вариант приводного инвертора (рисунок 13).
Рисунок 12 - Схема движения зерна в двухмодульной сушилке с бесприводным
инвертированием (потока зерна).
20
Рисунок 13 - Схема движения зерна в двухмодульной сушилке с приводным
инвертированием (потока зерна).
ВЫВОДЫ
1. Процесс сушки движущегося слоя зерна с применением инвертирования, т.е.
периодической смены направления продувки, обеспечивает равномерную
сушку, не снижая толщину слоя и температуру сушильного агента, что дает высокое качество и производительность сушки.
2. Точность сравниваемых уравнений для равновесных данных для зерна пшеницы близка 2,5-4%. Выше точность уравнения Chung-Pfost (ЧунгаПфоста). Для расчета зависимости потенциала переноса рекомендуется
экспоненциальная зависимость от влагосодержания с достаточной точностью и приемлемостью для определения параметров влагопереноса.
3. Полученые зависимости для расчета потенциалов влажности и массоемкости
зерна пшеницы и влажного воздуха могут быть использованы для расчета
сушильного оборудования на основе потенциальной модели влагопереноса.
4. Использование изопотенциальных поверхностей снижает размерность задачи
потенциалопроводности для частиц трехмерной формы, решение которой
21
методом конечных разностей и методом Галеркина показало преимущество
метода конечных разностей.
5. Неявная разностная схема метода сеток позволила решить задачи нестационарного переноса потенциала из частиц шарообразной и эллиптической
формы. Установлено, что в частицах равного объема скорость переноса потенциала тем медленнее, чем ближе форма частицы к сферической.
6. Значения коэффициентов диффузии определены с учетом эллиптической
формы зерна и установлена зависимость от температуры, значения при
Т=383К D=1,65706Е-10 м2/с и при Т=403К D=2,56661Е-10 м2/с.
7. При исходном равномерном распределении потенциалов при сушке движущегося слоя зерна, продуваемого поперечным потоком сушильного агента,
описание процесса возможно на основе аналитической зависимости. При
сушке слоя зерна с исходным неравномерным распределением потенциалов по высоте получено численное решение методом конечных разностей.
8. Экспериментальные данные по кинетике сушки слоя зерна пшеницы с высокой точностью обобщаются зависимостью для относительного среднего по
высоте слоя потенциала от параметра b.
9. При моделировании двух- и трехсегментной организации процесса сушки
движущегося слоя зерна с инвертированием (чередованием направления)
взаимодействующих потоков зерна и сушильного агента установлено, что
применения инвертирования на втором сегменте в обоих случаях позволяет
значительно снизить неравномерность высушиваемого зерна, выходящего
из сушилки.
10. Обоснованы технические решения совершенствования техники сушки зерна, обеспечивающие равномерность и интенсивность сушки путем реализации процесса, работающего по способу с инвертированием. На данное
техническое решение получен патент РФ на полезную модель №83602.
Определён расчетный экономический эффект от внедрения модернизированного оборудования, который составит 91688 руб.(за 185 суток работы).
22
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
аw - водная активность (или относительная влажность, выраженная в десятичной форме), u – влагосодержание, кг/кг; T - температура, K; R – универсальная
газовая постоянная, R=8,314 Дж/(моль*К);
M H 2 O  18кг / моль ;
Rsv =287,1
Дж/(кг*К) – газовая постоянная сухого воздуха; Rp=461,5 Дж/(кг*К) – газовая
постоянная паров воды; x – влагосодержание воздуха, кг/кг; Р – давление в аппарате, Па; Рs – давление насыщения паров воды при данной температуре, Па;
Rэф - эффективный радиус, мм; Fo- критерий гомохронности Фурье; Индекс 1a
для сушильного агента; 2- для материала;
kX
k Y
b
y
x
 C
M
M 1Cm1
2 m2
и
пере-
менные; k - коэффициент потенциалопередачи; x и y – направления потоков; X


и Y – координаты; M 1 и M 2 массовые расходы потоков; C m1 и Cm 2 - массоемко-
сти потоков; К - коэффициент потенциалапереноса, τ – время, мин. σ - Стандартное отклонение профиля поля потенциалов.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ
В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
1. Миронов Н.А. Зависимости для описания теплообмена в слое / Н.А. Миронов, В.С. Косачев, Е.П. Кошевой, А.Н. Михневич // Известия ВУЗов «Пищевая технология», 2008. №2-3. - С.80-82.
2. Миронов Н.А. Численное решение задачи теплообмена при поперечном
контакте фаз / Н.А. Миронов, Е.П. Кошевой, А.Н. Михневич, В.С. Косачев
// Известия ВУЗов «Пищевая технология», 2009. №2-3.
3.
Миронов Н.А. Анализ массообмена
при сушке зерна пшеницы /
Н.А.Миронов, В.С . Косачев, Е.П. Кошевой // «Инновационные технологии
и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)»:
материалы III международной научно-технической конференции. В 3-х то-
23
мах. Т.2/ВГТА Воронеж, 2009. - C.272-277
4. Миронов Н.А. Описание массообмена в слое при сушке / Н.А. Миронов,
В.С. Косачев, Е.П. Кошевой // «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)»: материалы III
международной научно-технической конференции. В 3-х томах. Т.2/ВГТА
Воронеж, 2009. - C.277-281
5. Миронов Н.А. Определение потенциала переноса влаги в зерне пшеницы /
Н.А. Миронов, Е.П. Кошевой, В.С. Косачев // «Инновационные технологии
и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)»:
материалы III международной научно-технической конференции. В 3-х томах. Т.2/ВГТА Воронеж, 2009. - C.282-286
6. Миронов Н.А. Сушка зерна с инвертированием / Н.А. Миронов, Е.П. Кошевой, А.В. Гукасян // Наука, техника и технология XXI века (НТТ-2009):
Материалы VI Международной научно-технической конференции. Нальчик, КБ университет, 2009. - С.174-176.
7. Миронов Н.А. Определение потенциала переноса влаги в зерне ячменя /
Н.А. Миронов, Е.П. Кошевой, В.С. Косачев // Наука, техника и технология
XXI века (НТТ-2009): Материалы VI Международной научно-технической
конференции. Нальчик, КБ университет, 2009. - С.178-182
8. Миронов Н.А. Зерносушилка с инвертированием / Н.А. Миронов, Е.П. Кошевой, А.В. Гукасян // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Сборник докладов двенадцатой международной научно-практической конференции. АГТУ. Барнаул, 2009. - С.16-19.
9. Миронов Н.А.Построение неявной разностной схемы для расчета нестационарного переноса в шаре и эллипсоиде (сообщение 1) /
Н.А. Миронов, В.С. Косачев Е.П. Кошевой //Машиностроение: межвузовский сборник научных статей. КубГТУ. Краснодар. Изд. дом – Юг. 2009.
Вып.3 - С.114-116.
10. Миронов Н.А., Построение неявной разностной схемы для расчета нестационарного переноса в шаре и эллипсоиде (сообщение 2) / Н.А. Миронов,
24
В.С. Косачев Е.П. Кошевой //Машиностроение: межвузовский сборник
научных статей. КубГТУ. Краснодар. Изд. дом – Юг. 2009. Вып.3 - С.116121.
11. Миронов Н.А. Моделирование потенциалопереноса в эллипсоиде / Н.А.
Миронов, Е.П. Кошевой, В.С. Косачев // Машиностроение: межвузовский
сборник научных статей. КубГТУ. Краснодар. Изд. дом – Юг. 2009.
Вып.3 - С.121-126.
12. Миронов Н.А. Процессы переноса в телах эллипсоидальной конфигурации
/ Н.А. Миронов, В.С. Косачев, Е.П. Кошевой, А.А. Сергеева // Электронный
научный журнал "Процессы и аппараты пищевых производств" /ГОУ ВПО
"Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных
и пищевых технологий. - Электрон. Журнал - Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2010. - №1 - март 2010.- Режим доступа к журн.: http://www.openmechanics.com/journals свободный.
13. Миронов Н.А. Идентификация параметров сушки зерна в слое через потенциал массопереноса / Н.А. Миронов, Е.П.Кошевой, В.С. Косачев, С.А. Подгорный // «Новые технологии», 2010. Вып. 2 С. 63-67.
14. Миронов Н.А. Совершенствование зерносушилок с использованием принципа инвертирования / Н.А. Миронов, Е.П. Кошевой, В.С. Косачев, С.А.
Подгорный // «Хранение и переработка зерна» научно практический журнал, 2010. №7 С.28-31.
15. Патент на полезную модель №83602 РФ,МПК F 26 В 37/06. Зерносушилка /
Кошевой Е.П., Гукасян А.В., Миронов Н.А.; заявитель и патентообладатель
ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет. Заявка№2009109541;заявл.16,03,2009;опубл.10.06.2009, Бюл. №16.