Оптимизация технологических режимов барабанных зерносушилок

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ное образование: содержание, технологии, качество" Т. 2. СПб, 2007, С. 36−38.
8. Механизмы оценки качества учебного процесса в ТулГУ / И. В. Григоров [и др.] // Материалы XV Международной конференции «Современное образование: содержание, технологии, качество». Т. 2, СПб, 2009, С. 79−80.
I. Grigorov, L. Pavele
Mechanisms of the evaluation of the educational activity processes in the quality management system of the TSU
The mechanisms of the evaluation of the quality of main and supporting processes at educational establishments on the basis of the experience with the introduction and functioning of the quality management system at the Tula state university have been considered.
Key words: assessment of activities, quality management, academic education
Получено 04. 08. 10
УДК 631. 365. 22
Н. М. Андрианов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, Nikolay. Andrianov@novsu. ru,
Н. Н. Судаков, канд. с. -х. наук, доц. ,
А. В. Макаров, студент, 8−909−56−52−476 (Россия, Великий Новгород, НовГУ)
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ БАРАБАННЫХ ЗЕРНОСУШИЛОК
Методами моделирования выполнен анализ и синтез оптимальных режимов сушки в зерновых сушилках барабанного типа.
Ключевые слова: зерносушилка барабанная, режимы сушки, оптимизация, моделирование.
Методы моделирования удобны при анализе и синтезе оптимальных технологических режимов оборудования. В работе выполнено моделирование режимов для барабанной сушилки СЗСБ-4 с применением модели [1], которое реализовано на компьютере с использованием специализированного математического пакета MAPLE.
Зависимости кинетики нагрева и сушки зерна в сушилке приведены на рис. 1. Представленные данные подтверждают, что для всех режимов сушки температура зерна достигает максимального значения в средней части сушильной камеры, а к выходу из нее понижается на 5.. 15 оС. При семенных и продовольственных режимах максимальные значения температуры близки к предельно допустимым 0Зд, что важно учитывать в прак-
тике эксплуатации сушилок и разработке рекомендаций по совершенствованию системы контроля.
Рис. 1. Кинетика нагрева и сушки зерна: а — продовольственного назначения- б — семенного
Даже при семенных режимах (рис. 1, б) скорость влагоудаления dW/dt в средней части сушильной камеры достигает предельно допустимых значений (dW/dt) д, что может являться одной из причин ухудшения качественных показателей семенного зерна. При продовольственных режимах (рис. 1, а) вследствие применения более высоких температур теплоносителя 0 Т, скорость влагоудаления увеличивается до 15… 25%/час и значительно превышает допустимую (10%/час). Столь интенсивная сушка может приводить к появлению чрезмерных внутренних напряжений в зерновках и растрескиванию их оболочки.
Выполненный анализ вскрывает ряд недостатков эксплуатации барабанных сушилок. Во-первых, система контроля рабочего процесса сушилок несовершенна. Контроль температуры зерна необходимо осуществлять в зоне его максимального нагрева в сушильном барабане, которая располагается в его средней части, а не на выходе. Во-вторых, для эксплуатации сушилок рекомендованы неоправданно интенсивные режимы, при которых нагрев зерна и скорость влагоудаления достигают предельно допустимых значений. Для продовольственных режимов скорость влагоудаления значительно превышает допустимую. Отмеченные особенности в сочетании с отсутствием надежной системы контроля над протеканием процесса нередко ведут к понижению качественных показателей обраба-
тываемого зерна. По этим причинам барабанные сушилки в практике эксплуатации получают много нареканий и в хозяйствах ограниченно используются для сушки семенного зерна.
Вместе с тем, имеются резервы совершенствования процесса сушки в барабанных сушилках. На рис. 2 приведены зависимости кинетики нагрева и сушки зерна в сушилке, иллюстрирующие возможность интенсификации процесса за счет предварительного нагрева зерна. Приведенные данные подтверждают, что с увеличением начальной температуры зерна возрастает его нагрев во всей сушильной камере, а следовательно, и интенсивность процессов тепло- и массопереноса. Это подтверждается увеличением скорости сушки зерна dW/dt во всех зонах сушильного барабана. Расчеты показывают, что за счет предварительного нагрева зерна кратность увеличения производительности сушилки может составить 1,3… 1,5.
Рис. 2. Кинетика нагрева и сушки зерна:
1 — без предварительного нагрева = 2,4 т/ч) —
2 — с частичным предварительным нагревом2 = 3,6 т/ч)
При моделировании режимов с предварительным нагревом выявлено, что температура, до которой можно нагревать зерно ограничена. Так, из приведенных на рис. 2 данных видно, что при повышении начальной температуры зерна существенно возрастают скорость сушки dW/dt и нагрев зерна & amp-З в начальной зоне сушильного барабана. Поэтому дальнейшее увеличение начальной температуры зерна ограничено достижением их
предельно допустимых значений (dW/dt)д и 0Зд.
Возможности реализовать распределенное управление тепловыми режимами в барабанной сушилке отсутствуют. Однако их легко можно реализовать в сушильной линии из нескольких барабанных сушилок.
Таким образом, анализ стационарных режимов в барабанных сушилках подтверждает, что повышение их интенсивности реализуется предварительным нагревом зерна. Реализовать распределенное управление в сушилке сложно, но оно легко реализуются в сушильной линии из нескольких сушилок. Реализация ускоренных режимов в барабанных сушилках требует разработки более надежной системы контроля и управления, так как основные переменные состояния процесса близки к предельно допустимым значениям.
Оценку поведения сушилки, как динамической системы управления, осуществили с применением линеаризованной модели [2]. На рис. 3 приведен результат расчета переходных процессов, возбуждаемых в сушилке скачкообразным изменением входных переменных. Характер протекания процессов подтверждает, что по каналу преобразования основного возмущающего воздействия W0 — W сушилка проявляет свойства динамического звена с чистым запаздыванием. Близки к нему и динамические свойства камеры по каналу W0 — -ЭЗ. Отличие состоит в том, что на интервале развития процесса изменение 0 Т оказывает незначительное влияние на 0З. Взаимное влияние процессов 0 Т и 0З на влажность зерна W практически не успевает проявиться в силу значительной инерционности поля влагосо-держания.
1
0. 5
¦V
Щ
0 500 1000 1500 I, с
1- 0. 5- Ч О
0 500 1000 1500
1-
0. 8- 1/У
0. 6-
0. 4- 9/ Ш
0. 2-
а
б
о 500 1000 1500 г, с в
Рис. 3 — Переходные процессы в барабанной сушилке, возбужденные скачкообразным изменением переменных: а — начальной влажности зерна W0- б — температуры теплоносителя 3Т0- в — массовой подачи вороха G.
При начальных условиях: W0=20%, ЭЗ0=15 °С, ЭТ0=200 °С, G = 3,4 т/ч
Развитие переходных процессов по другим каналам также подтверждает взаимное влияние переменных состояния сушки. Поле температуры теплоносителя имеет меньшую инерционность по сравнению с полем температуры зерна, а поле влагосодержания — большую. Протекание процессов подтверждает их апериодический характер и свойство самовыравнива-ния.
Моделирование режимов при стохастическом изменении входного возмущающего воздействия W0(t) выполнили для сосредоточенного способа управления процессом. На рис. 4 приведены спектральные плотности процесса изменения влажности зерна для моделируемых режимов, а в таблице — показатели, характеризующие качество выполнения процесса.
Показатели качества процесса сушки в барабанной сушилке
Наименование процесса О4 & amp- О Б, А (%)2
Влажность на входе 20,1 6,76 —
Влажность на выходе при ручном управлении 14,9 4,11 0,54
Влажность на выходе при автоматическом управлении 14,8 2,16 0,69
Полученные данные подтверждают, что барабанная сушилка обладает способностью уменьшать амплитуду колебаний влажности зернового вороха в процессе сушки. Однако частотный состав сигнала сушилка не меняет. Моделирование автоматического управления процессом сушки при реализации принципа управления по возмущению подтверждает возможность улучшения качества сушки. Система в значительной мере способна изменить спектральный состав колебаний регулируемого процесса, подавляя составляющие, расположенные в области низких и средних частот. Система способна влиять лишь на те составляющие колебаний, период которых сравним с экспозицией сушки зерна. При реализации автоматического управления дисперсия колебаний влажности зерна по сравнению с ручным управлением может быть снижена в 1,9 раза, а показатель относительной продолжительности пребывания процесса изменения влажности в поле заданного агротехнического допуска улучшен до Рд=0,69.
Рис. 4. Спектральные плотности процессов изменения влажности
зерна:
1 — на входе в камеру сушки- 2 — на выходе при ручном управлении-
3 — на выходе при автоматическом управлении
При построении поточной линии, содержащей несколько барабанных сушилок, указанные показатели качества выполнения процесса сушки могут быть улучшены.
Таким образом, оснащение сушильных агрегатов барабанного типа системой автоматического управления позволяет не только увеличить их производительность, но и значительно улучшить качество выполнения процесса сушки.
Список литературы
1. Андрианов Н. М. Математическая модель сушильной камеры зерновых сушилок // Успехи современного естествознания. 2003, № 11. С. 101−102.
2. Андрианов Н. М., Иванов В. С. Идентификация динамических характеристик барабанных зерносушилок методами математического моделирования // сб. науч. тр. СПбГАУ. СПб., 2009. С. 5 — 16.
N. Andrianov, N. Sudakov, A. Makarov
Optimization of technological regimes drum dryers for grains
Methods of modeling the analysis and synthesis of optimum conditions of drying grain dryer drum.
Key words: drum dryer for grain drying schedule, optimization, simulation.
Получено 04. 08. 10

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой