0706_Galkin_TehMashAgregaty_Monogaf_2021
.pdfQ |
m |
m |
m |
|
UП |
m |
|
H |
m |
k1 |
Q |
Q |
Q |
|
Q |
|
Q |
||
|
ок |
U |
H |
|
|
u |
|
|
H |
W
П |
ок |
|
|
|
,
(2.5)
где mQок – среднее значение расходной характеристики семян основной культуры, поступающих на предварительную очистку;
mQu – среднее значение расходной характеристики зерновых примесей, подаваемых в машину и используемых на фуражные цели;
mQн – среднее значение расходных характеристик неиспользуемых приме-
сей;
u – вероятность отделения используемых примесей;Н – вероятность отделения неиспользуемых примесей;
W – количество влаги, удаляемой в единицу времени из семян основной культуры и примесей, оставшихся после предварительной очистки;
Пок – количество семян основной культуры, теряемых в единицу времени с неиспользуемыми отходами.
После раскрытия скобок, выражение (2.5) примет вид:
QК |
mQ |
ок mQ |
1 u mQ |
1 H W , |
(2.6) |
1 |
ок |
u |
н |
|
|
где ок – вероятность отделения высококачественных семян из влажного зернового вороха, дол. ед;
Количество влаги, удаляемой из i-го компонента зерновой смеси в единицу времени определяют по формуле:
W Q |
W |
W |
||
iH |
k |
|||
|
|
|||
i |
i |
W |
||
|
|
100 |
||
|
|
|
k |
,
(2.7)
где Qi - расходная характеристика i-го компонента, поступающего на сушку; WiH – начальная влажность i-го компонента;
Wk - конечная влажность материала.
Подставив выражение (2.7) в (2.6) будем иметь:
Q |
m |
|
|
m |
1 |
|
m |
|
|
W |
W |
m |
1 |
|
|
W |
W |
|
|
|
|
окн |
k |
|
uн |
k |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
k1 |
Q |
|
ок |
Q |
|
u |
Q |
|
ок |
100 |
W |
Q |
|
u |
|
100 |
W |
|
|
ок |
|
|
u |
|
|
ок |
|
|
u |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
k |
|
mQ 1 Н Wнн Wk .
н100 Wk
После преобразований выражение (2.8) примет вид:
Q |
m |
|
|
|
|
(1 |
Wокн Wk |
) m |
|
1 |
(1 |
Wuн |
Wk |
) |
||||
Q |
ок |
|
Q |
|
|
|||||||||||||
k1 |
|
|
|
|
|
|
100 Wk |
|
|
u |
100 |
Wk |
||||||
|
|
|
ок |
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
m |
|
1 |
|
|
(1 |
Wнн Wk |
). |
|
|
|
|
|
|
|||||
Q |
Н |
100 Wk |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приводя (5) к общему знаменателю, получим:
90
(2.8)
(2.9)
|
|
m |
|
ок |
100 W |
m |
1 |
u |
100 W |
m |
1 |
Н |
100 W |
|
Q |
|
Q |
|
окн |
Q |
|
uн |
Q |
|
uН |
|
|||
ок |
|
|
|
u |
|
|
|
Н |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
k1 |
|
|
|
|
|
|
100 W |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
(2.10)
Расходные характеристики компонентов зерновых потоков можно представить в следующем виде [207, 208]:
mQок
mQU
mQ1 mr1
mQ1 mзu
rQ1r1 Q1 r1
rQ1зи Q1
; |
|
зи ; |
(2.11) |
m |
m m |
зн |
r |
|
Q |
|
r |
Q |
Q |
Q зн |
|
||||
н |
1 |
|
|
1 |
1 |
зн |
,
где mQ1, mQu, mQн – средние значения расходных характеристик, соответственно, зернового потока поступающего на предварительную очистку, используемых и неиспользуемых примесей;
mr1, mзи, mзн – средние значения относительного содержания, соответственно, высококачественных семян основной культуры во влажном зерновом ворохе, используемых и неиспользуемых примесей в дол. ед.
rQ1r1 – коэффициент корреляции между расходной характеристикой подачи комбайнового вороха и относительным содержанием в нем высо кокачественных семян;
rQ1Зu, rQ1ЗН – коэффициенты корреляции между относительным содержанием используемых и неиспользуемых примесей в исходном материале и расходной характеристикой зернового потока, поступающего на предварительную очистку;
Q1, r1, зu, зн – средние квадратические отклонения расходной характеристики зерновой смеси, поступающей на очистку и относительного содержания в ней, соответственно, высококачественных семян, используемых и неиспользуемых примесей.
Подставив выражения (2.11) в (2.10) будем иметь:
Qk1
где Пс
|
|
m |
m |
|
r |
|
|
|
|
1 П 100 W |
|
m |
m |
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Q1 |
|
r1 |
Q1r1 |
Q1 |
r1 |
|
|
с |
|
|
окн |
|
Q1 |
|
|
зи |
Q1зи |
Q1 |
зи |
|
/ 100 |
W |
, |
|||||||
1 |
|
|
100 |
W |
|
m |
|
|
r |
|
|
|
|
1 |
|
100 |
W |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
ин |
|
|
Q1 |
|
зн |
Q1зн |
Q1 |
Qзз |
|
|
н |
|
|
нн |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.12)
– потери семян основной культуры в неиспользуемые отходы в дол.ед.
При наличии в комбайновом ворохе в составе используемых и неиспользуемых примесей компонентов с различными физико-механическими свойствами выражение (8) примет вид:
91
Qk1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
r |
|
|
|
|
|
|
1 П 100 W |
|
|
|
|
|
||||||||
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
Q1 |
|
|
r1 |
|
|
Q1r1 |
|
Q1 |
r1 |
|
|
с |
|
окн |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
100 W |
|
|
|
/ 100 |
|
|
|||
|
|
|
|
m |
|
r |
|
|
|
|
W |
|||||||||||||||
|
|
зi |
зi |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
Q1Зi |
|
Q1 |
|
i |
|
iн |
|
|
k |
|
||||||||
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lн |
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
100 W |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
m |
зj |
r |
|
|
зj |
j |
jн |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
Q1зj |
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
j 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
(2.13)
Тогда засоренность предварительно очищенной и высушенной зерновой смеси i-тым или j-тым компонентом, поступающей на основную очистку, определится выражением:
|
|
|
m m |
зij |
r |
1 |
ij |
100 W |
ji |
|
З |
|
|
Q1 |
Q1зij |
|
|
|
|||
к1ij |
|
|
|
Q |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
.
(2.14)
Выражения (2.13) и (2.14) по известным статистическим характеристикам влажности, засоренности комбайнового вороха, его подаче в машину предварительной очистки и эффективности ее работы, оцениваемой полнотой выделения различных компонентов при конкретной удельной нагрузке, позволяют рассчитать количественные и качественные характеристики зернового потока, прошедшего предварительную очистку и сушку.
При стабилизации расходной характеристики зерновой смеси, поступающей в машину предварительной очистки и наличии связи между статистическими характеристиками влажности примесей и их относительным содержанием, выражение (2.12) примет вид:
|
m |
|
m |
r1 |
r |
Q1r1 |
|
|
r1 |
1 |
П |
с |
100 m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
окн |
|
|
|
|
|
|
|||||
Q |
|
|
|
|
2 |
m |
|
|
|
m |
|
|
r |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
/ 100 |
m |
|
. |
|||||||||
m |
|
|
зи |
|
зи |
W |
зu |
u |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
k1 |
|
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
W зu |
|
|
|
|
|
W |
|
||||||||||||
|
m |
|
102 m |
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
u |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
окн |
|
||||||||
|
|
|
|
н |
m |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
Q1 |
|
|
|
|
|
|
зн |
|
|
|
|
|
зн |
|
|
Н |
|
н |
зн |
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
W зн |
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.15) |
Если зерновая смесь состоит из k компонентов, то расходная характеристика зернового потока после предварительной очистки и сушки определится
выражением: |
|
|
|
|
|
|
Qk1 |
mQ1mr1 |
rQ1r1 Q1 r1 |
1 Пс 100 mW |
|
|
|
|
|
|
окн |
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
. (2.16) |
mQ1 |
102 mзi mW mзi rwзз W i зi 1 i }/ 100 |
mW |
||||
|
i 1 |
i |
|
|
ik |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
92 |
|
|
|
Относительное содержание i-го компонента в зерновой смеси, нормализованной по засоренности и влажности, определится по формуле:
|
|
|
m |
10 |
2 |
m |
|
m m |
|
r |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
З |
|
|
Q1 |
|
|
|
зi |
W i |
зi |
|
W зi |
W |
|
зi |
|
1i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
i |
|
|
|
|
|
||
|
к1i |
|
|
|
|
|
|
100 m |
Q |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
. (2.17)
Выражения (2.16) и (2.17) позволяют рассчитывать расходную характеристику выгрузного аппарата сушилки и засоренность предварительно очищенного и высушенного зернового вороха конкретным видом примесей.
В основу энергетической модели технологии предварительной очистки влажного комбайнового вороха с выделением и сушкой семенной фракции положено уравнение баланса энергии:
Э Э |
|
Э |
|
к |
по |
Э |
|||
1 |
ок |
|
i |
|
|
|
|
|
i 1 |
,
(2.18)
где: Э1 – энергия, необходимая на нормализацию комбайнового вороха по засоренности и влажности; Эпо – энергия, расходуемая на предварительную очистку и разделение на
фракции влажного комбайнового вороха; Эок - тепловая энергия, расходуемая на сушку семян основной культуры;
Эi – тепловая энергия, расходуемая на сушку семян i-го вида примеси; Энергия, получаемая зерном и примесями расходуется на их нагрев -
Энаг, испарение влаги – Эисп, потери на нагрев сушильной установки и окружающей среды – Эпот. Расход энергии на нагрев массы компонента, находящегося в зерновой смеси определяется по формуле [289]:
Эiннаг G1( 2 1)Cm , |
(2.19) |
где Gi - количество i-го компонента, поступающего в сушилку в единицу времени;
21
Сm
–допускаемая температура нагрева компонента;
–температура компонента, поступающего в сушилку;
–теплоемкость компонента, Кдж/(кг*К).
С учетом выражения (2.19) тепловая энергия, расходуемая на нагрев семян основной культуры и примесей, оставшихся после предварительной очистки, определится по выражению:
Э |
|
|
|
|
к |
G С |
|
|
, |
(2.20) |
G С |
ток |
|
|
2 |
||||||
наг |
|
ок |
|
iпп |
mi |
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
– количество семян основной культуры и i-го вида примеси, поступающих в сушилку в единицу времени;
93
Сmок, Сmi – теплоемкости зерна основной культуры и i-го вида примеси. Теплоемкость компонента зерновой смеси определяется по формуле
[ 289]:
Ст
|
100 W |
C |
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
100 |
|
сух |
|
|
|
W |
|
1 |
C |
100 |
в |
|
,
(2.21)
где W1 – влажность компонента, поступающего в сушилку;
Ссух – теплоемкость сухого вещества компонента (Ссух=0,96…1,55 кДж/кг.к);
Св – теплоемкость воды (Св=4,19кдж/кг*К).
Пусть влажный комбайновый ворох поступает на предварительную очистку. Причем, расходная характеристика семян основной культуры составляет Gок в, а примесей – Giпр.в, тогда расходная характеристика семян основной культуры и примесей, оставшихся после предварительной очистки, определится выражениями:
Gок = Gi пр.в(1-Пок) ; Gi пр = Gi пр.в(1- i), |
(2.22) |
где Пок – потери семян основной культуры в неиспользуемые отходы в долях единицы;
i – вероятность отделения i-го вида примеси при предварительной очистке. С учетом (2.22) выражение (2.20) примет вид:
|
|
|
|
1 П |
|
С |
|
|
к |
|
1 |
C |
|
|
|
|
|
Э |
|
G |
ок |
ток |
|
|
G |
mi |
2 |
|
|||||||
наг |
|
|
ок.в |
|
|
|
iпп.в |
i |
|
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
.
(2.23)
Расходная характеристика семян основной культуры, находящихся в ворохе, поступающем на очистку, может быть представлена:
Gок в= Q1(1-З1), |
(2.24) |
а примесей: |
|
Giпр = Q1Зi, |
(2.25) |
где Q1 – расходная характеристика зернового потока, поступающего в машину предварительной очистки;
З1 – общая засоренность комбайнового вороха, в долях единицы;
Зi – засоренность комбайнового вороха i-тым компонентом, в долях единицы.
С учетом (2.24) и (2.25)выражение (2.23) примет вид:
Э |
Q |
|
1 З 1 П |
|
С |
|
|
к |
1 |
C |
|
|
|
. (2.26) |
|
ок |
ток |
З |
mi |
2 |
|||||||||
наг |
1 |
1 |
|
|
i |
i |
|
|
1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
Подставляя выражение для Сmок и Сmi, (2.26) примет вид:
94
|
|
|
|
100 W |
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 |
З 1 |
П |
|
|
|
|
|
ок |
С |
|
|
|
ок |
С |
|
|
|
З |
(1 |
|
) |
|
|
|
|
|
|||||
ок |
|
|
|
|
сух |
|
ik |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
100 |
|
|
|
|
100 |
в |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|||||||||
Энаг Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||
100 Wik |
|
|
|
|
|
Wik |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 Wic |
|
|
|
|
Wic |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
Cсух |
|
|
Cв |
|
Зic 1 ic |
|
|
|
|
|
Cсух |
|
|
Cв |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
100 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
100 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.27)
Тепловая мощность, необходимая на испарение влаги, определяется по формуле [289]:
Эисп rn |
dW |
, |
|
dt |
|||
|
|
где rn – скрытая теплота парообразования (rn=2500 кДж/кг);
(2.28)
dW dt
- количество влаги, которую необходимо испарить в единицу времени,
кг/ч.
Количество влаги, которую необходимо испарить в единицу времени, при прочих равных условиях, зависит от эффективности работы технических средств для предварительной очистки зерна, а, следовательно, количества семенной фракции комбайнового вороха, поступающего в сушилку, а также от начальной и конечной влажности семян и определяется по формуле:
dW |
|
|
З 1 П |
|
|
W |
W |
n |
1 |
|
|
W |
W |
Q |
|
З |
|
||||||||||
|
1 |
ок |
ок |
k |
ik |
ik |
k |
||||||
dt |
1 |
|
1 |
|
100 W |
ik |
|
|
100 |
W |
|||
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
k |
|
k |
1 |
W |
W |
|
|
З |
|
|
|
|
|
ic |
|
ic |
ic |
k |
|
|
100 |
W |
||
|
i 1 |
|
|
||
|
|
|
k |
, (2.29)
Подставив (2.29) в (2.28) и имея в виду, что расходная характеристика зернового потока и относительное содержание в нем различных компонентов являются величинами случайными в вероятностно-статистическом смысле, получим:
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
П |
|
|
|
W |
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
m m |
|
|
|
|
|
|
|
|
ок |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
Q |
|
|
r |
|
|
Q r |
|
Q |
|
r |
|
|
|
|
|
|
ок |
|
100 |
W |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
1 1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
W |
|
|
|
|
Э |
r |
|
|
n |
m |
|
m |
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
W |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ik |
|
k |
|
|
||||||||||||||||||||||
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
исп |
|
|
|
Q |
|
|
З |
|
|
Q З |
|
Q |
|
|
З |
|
|
|
|
|
ik |
|
100 W |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
1 |
|
|
ik |
|
|
1 |
ik |
1 |
|
|
|
ik |
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
k |
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
W |
|
W |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
m |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ic |
|
|
k |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
З |
|
|
Q З |
|
|
1 |
|
З |
|
|
|
|
|
ic |
100 |
W |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
ik |
|
|
1 |
ic |
|
|
|
ic |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
.
(2.30)
Тепловая мощность, теряемая на нагрев сушильной установки и в окружаю-
щую среду, составляет: |
|
Эпот = Эисп , |
(2.31) |
где - доля энергии, теряемой сушилкой, в долях единицы (по данным [276]
=0,02…0,03).
95
C учетом выражения (2.31) затраты энергии в единицу времени на нормализацию комбайнового вороха по засоренности и влажности, в зависимости от характеристик зернового потока, эффективности работы машины предварительной очистки и режимов сушки определяется зависимостью:
|
|
m m |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
1 П |
|
|
|
100 W |
|
C |
|
|
W |
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ok |
|
|
ок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Q |
|
r |
Q r |
|
Q |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
ок |
|
|
|
100 |
|
|
|
сух |
|
|
100 |
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
1 |
|
1 1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 W |
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
n |
m m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Э |
|
|
|
|
З |
r |
|
|
|
Q |
|
З |
|
ik |
|
|
|
|
|
ik С |
сух |
|
|
|
ik |
C |
в |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
Q |
|
|
|
Q З |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
i 1 |
|
|
1 |
|
|
ik |
|
|
|
1 |
ik |
1 |
|
|
|
|
ik |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
k |
m m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
100 W |
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ic |
|
|
|
|
ic |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Q |
З |
|
|
|
Q З |
|
1 |
|
З |
|
|
|
|
|
|
|
ic |
|
|
100 |
|
|
|
сух |
|
|
100 |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
ik |
|
|
|
1 |
ic |
|
|
ic |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m m |
|
r |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
W |
|
|
W |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ik |
|
k |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
|
W |
|
|
|
n |
|
|
Q |
|
|
|
З |
|
Q З |
|
|
Q |
|
|
З |
|
|
|
ik |
|
|
100 |
W |
|
|
|
||||||||||||||
r |
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
) 1 П |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
ik |
|
|
1 |
ik |
|
1 |
|
|
ik |
|
|
|
|
|
|
k |
|
Э |
|
||||||||||||||||||||
|
(m m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ок |
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
n |
Q |
|
|
r |
Q r |
|
Q |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
ок |
|
100 |
Wk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W W |
|
|
по |
|||||||||||||
|
|
1 |
|
|
1 |
|
1 1 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
З |
r |
|
|
Q |
|
З |
ic |
|
ic |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
Q З |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 W |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
1 |
|
ic |
|
|
|
1 ic |
|
1 |
|
|
ic |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
(2.32)
Выражение позволяет рассчитать потребность в тепловой энергии, расходуемой в единицу времени, на сушку семенной фракции и ее выделение из влажного вороха в зависимости от вероятностных характеристик подачи и относительного содержания различных компонентов в зерновой смеси, а также качества работы сепарирующих рабочих органов и режимов сушки семян.
2.3. Анализ процесса разделения зернового вороха на цилиндрическом решете
Пусть цилиндрическое решето, состоящее из перфорированных колец единичной длины вращается вокруг оси, наклоненной под углом к горизонту и разделяет на фракции сыпучий материал, поступающий на внутреннюю поверхность. Тогда с учетом методики профессора А.Б. Лурье, примененной для анализа рабочего процесса дискового триера [70,206], коэффициент использования цилиндрической поверхности можно рассматривать как вероятность сложного события, состоящего из совпадения двух простых: вероятности выделения Е перфорированным кольцом единичной длины определенного количества материала из потока, все частицы которого имеют возможность попасть в проход и вероятности попадания под решето того же количества частиц, способных пройти сквозь перфорированную поверхность.
На основе теоремы умножения вероятностей будем иметь:
Еi=0,01 E Pi , |
(2.33) |
где Pi – относительное содержание выделяемой фракции, %.
Величину Е можно определить отношением:
96
0 |
/ в , |
(2.34) |
где 0 – количество выделяемых в проход частиц, приходящихся на одно перфорированное кольцо, кг/с;
в – количество материала, которое может выделить одно перфорированное кольцо единичной длины, кг/с.
Процентное содержание частиц подлежащих выделению из исходного материала постоянно меняется.
Если исходный материал содержит Р1 процентов частиц и подается в цилиндрическое решето в количестве Q, кг/с, то первым кольцом будет выделено
в проход: |
|
Pпр=E1q, |
(2.35) |
где Е1 – коэффициент использования перфорированной поверхности первого кольца;
q – количество материала, которое может выделиться в проход перфорированного кольца единичной длины в единицу времени при подаче частиц, которые по своим размерам имеют возможность пройти в отверстия, кг/с.
Тогда после первого кольца остается мелких частиц:
|
1 |
|
PQ |
E1q |
, |
|
|
|
|
|
0,01 1 |
|
|||
а после второго: |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0,01PQ E q |
E2 q . |
||||
|
|
|
1 |
1 |
|
(2.36)
(2.37)
После прохождения материала по n перфорированным кольцам
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
n |
0,01PQ q |
E1 |
; |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
n |
|
|
|
PQ |
0,01Eq Pi |
; |
||||||
|
|
|
0,01 1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Eq |
n |
|
|
||
n |
0,01Q |
P |
|
|
Pi |
|
. |
||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q i 1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначив EqQ a , получим
|
|
|
|
n |
|
|
n |
0,01Q P |
a Pi |
|
, |
||
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
i 1 |
|
|
(2.38)
(2.39)
(2.40)
(2.41)
Содержание частиц, подлежащих отделению после первого кольца соста-
вит:
97
P |
|
|
|
1 |
100% |
||
2 |
|
Q E q |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
а после n-го кольца: |
|
|
|
|
|
|
|
Pn |
|
n 1 |
100% |
|
n 1 |
||
|
Q q Ei |
|
|
|
|
i 1 |
|
,
(2.42)
(2.43)
или
1 |
|
n 1 |
|
|
a |
i |
|
||
P |
|
P |
|
|
Pn |
|
i 1 |
. |
|
|
|
n |
||
1 0,01a |
i |
|
||
P |
|
|||
|
|
|
i 1 |
|
где d 1 a 1 Так как 0,01 Рn
0,01Pn
мало по
n |
|
P |
dP |
|
i |
|
|||
1 |
n |
|||
P |
||||
|
|
|||
i 1 |
|
1 d |
||
. |
|
|
|
сравнению с «1», то d 1-a .
,
(2.44)
(2.45)
(2.46)
(2.47)
Выражение (2.46) представляет собой сумму n членов геометрической прогрессии со знаменателем d.
Следовательно:
|
|
n 1 |
|
|
|
P P d |
P |
1 |
|||
|
|||||
n |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Eq Q
n 1
.
(2.48)
Производительность цилиндрического решета можно представить:
Q F о , |
(2.49) |
где F – среднее значение площади занимаемой материалом в сечении начальной части первого кольца плоскостью перпендикулярной оси вращения, м2;
Vo – осевая скорость потока материала, м/с;
- объемная масса разделяемого материала, кг/м3.
Величина F для быстроходных цилиндров может быть определена по выражению:
F= b(2R-b), |
(2.50) |
где b - среднее значение толщины слоя материала в начальной части первого кольца, м;
R – радиус цилиндрического решета, м.
98
Осевая скорость может быть рассчитана по формуле: |
|
о 0,5K max min Rtg , |
(2.51) |
где К – коэффициент, учитывающий снижение скорости потока материала вдоль цилиндра, по сравнению со скоростью отдельных компонентов;
- угол наклона винтовой линии, являющейся траекторией движения материала в цилиндре;
max, min – верхний и нижний пределы угловой скорости неравномерно вращающегося решета, 1/с.
Тогда с учетом выражений (2.48 – 2.51) засоренность очищенного материала мелкими примесями на цилиндрическом решете определится зависимо-
стью: |
|
|
|
|
|
P P 1 2Eq / k b 2R b |
max |
|
min |
R tg n 1 |
. (2.52) |
n 1 |
|
|
|
Необходимое количество перфорированных колец n единичной длины, для получения требуемого качества очистки при средней толщине слоя b в начале решета может быть вычислено по выражению:
n |
lg P |
lg P |
|
|
|
|
n 1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
lg 1 2Eq / k b 2R b |
max |
|
min |
R tg |
|
|
|
|
|
|
.
(2.53)
Управление качеством разделения зерновой смеси целесообразно осуществлять за счет изменения режима работы решета путем универсального привода.
2.4.Анализ процесса сушки зерна и семян
Всоответствии с законом сохранения энергии, без учета потерь теплоты, будем иметь [56,289]:
Qтепл Qисп Qнагр , |
(2.54) |
где Qтепл –количество теплоты, полученного зерном от теплоносителя;
Qисп, - количество теплоты, затраченной на испарение влаги;
Qнагр –количество теплоты, затраченной на нагрев зерна.
Количество теплоты, подводимой к зерну в единицу времени за счет теплообмена с окружающей средой, находят по уравнению Ньютона[19]:
Qтепл Т тепл Т м dF F Т тепл Т м |
, |
(2.55) |
|
F |
|||
|
|
где: Ттепл - температура теплоносителя; Тм - температура материала; α - коэффициент теплообмена;
F - площадь поверхности нагрева.
99