Журнал «Агропромышленные технологии Центральной России»

Выпуск №1 (31) (2024)

УДК 631.372
DOI 10.24888/2541-7835-2024-31-106-115

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕНОСА В БУНКЕРЕ С АКТИВНЫМ ВЕНТИЛИРОВАНИЕМ

Автор(ы): Бунеев Сергей Сергеевич, Добрин Сергей Александрович, Шубкин Сергей Юрьевич

Моделирование различных физических явлений, сопряженных с процессом хранения зерна, является важным этапом при разработке наиболее оптимального способа управления рисками порчи, связанными с температурой и влажностью зерна. Математическая модель для прогнозирования теплопередачи внутри зерновой массы является простым и экономически эффективным способом для оценки изменений физических параметров и риска порчи. В данной статье рассматривается проблема теплопереноса в бункере активного вентилирования семян в зерновой массе, контактирующей с вертикальной поверхностью бункера. Целью исследования является установление закономерностей процесса теплопереноса, а также определение влияния температуры окружающей среды на температуру в указанной области. Для решения рассматриваемой задачи распространения потока тепловой энергии сквозь зерновой слой построена математическая модель с точки зрения теории двойной диффузии. В предлагаемом варианте модели теплопередачи с двойной диффузией теплоперенос происходит в двух направлениях: сквозь зерно и через пустоты, имеющиеся между зерновками в слое. Кроме того, также происходит теплообмен между зернами и воздухом и наоборот. Синтезированная математическая модель является эффективным инструментом для решения сложных производственных задач.

Ключевые слова
бункер вентилируемый; математическая модель; двойная диффузия; теплоперенос; микроклимат зернохранилищ

MATHEMATICAL MODEL OF THE DYNAMIC PROCESS OF HEAT TRANSFER IN A BUNKER WITH ACTIVE VENTILATION

Author: Buneev Sergey S., Dobrin Sergey A., Shubkin Sergey Yu.

Modeling of various physical phenomena associated with the grain storage process is an important step in developing the most optimal way to manage spoilage risks associated with grain temperature and humidity. A mathematical model for predicting heat transfer within a grain mass is a simple and cost-effective way to assess changes in physical parameters and the risk of spoilage. This article discusses the problem of heat transfer in the bunker of active ventilation of seeds in the grain mass in contact with the vertical surface of the hopper. The purpose of the study is to establish the regularities of the heat transfer process, as well as to determine the influence of ambient temperature on the temperature in the specified area. To solve the problem of the propagation of thermal energy flow through the grain layer, a mathematical model has been constructed from the point of view of the theory of double diffusion. In the proposed version of the double diffusion heat transfer model, heat transfer occurs in two directions - both through the grain and through the voids between the grains in the layer. In addition, there is also a heat exchange between the grains and the air, and vice versa. The synthesized mathematical model is an effective tool for solving complex production tasks.

Key words:
ventilated bunker; mathematical model; double diffusion; heat transfer; granary microclimate

Список литературы

Агапов А.М. Обоснование параметров механизма контроля уровня зерна в бункерах активного вентилирования // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 3. С. 75-76.
Агапов М.А., Агапов А.М. Сушка семенного зерна в бункерах активного вентилирования // Научное обеспечение агропромышленного производства: материалы Международной научно-практической конференции, Курск, 29-31 января 2014 года. Том Часть 2. Курск: Курская государственная сельскохозяйственная академия им. профессора И.И. Иванова, 2014. С. 22-23.
Алексеева Л. и др. О хранении зерна в металлических силосах / Л. Алексеева, Н. Фомин, А. Лугарев, Г. Тян, В. Господинова // Мукомольно-элеваторная и комбикормовая промышленность. 1980. №4. С.41-43.
Бровенко В.И., Белоконь А.З., Джумагулова Г.Г. Изменение качества зерна пшеницы при хранении в металлических силосах // Труды ВНИИЗ. Москва: ЦНИИТЭИ Минзага СССР. 1983. Вып. 101. С.7-12.
Васильев А.Н., Джанибеков А.К. Как обеспечить предпосевную обработку семян в бункерах активного вентилирования с требуемым качеством // Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий: Сборник научных докладов Международной научно-технической конференции, Москва, 17-18 сентября 2014 года. Москва: Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства, 2014. С. 236-239.
Динаев И.М. Расчет энергетических параметров бункера активного вентилирования зерна // Инженерное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса России: Сборник научных трудов VII Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения Х.Г. Урусмамбетова, Нальчик, 26-27 апреля 2018 года. Нальчик: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова», 2018. С. 95-97.
Иванов А.Е., Савчук В.В. Эффективность функционирования бункера активного вентилирования как объекта автоматизации // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 1988. № 52. С. 117-121.
Иванов А.Е., Иванов А.М. Изменение неравномерности влажности зернового вороха в бункере активного вентилирования // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 1989. № 54. С. 109-115.
Лобанов В.И. Совершенствование конструкций бункеров активного вентилирования // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2006. № 1(21). С. 37-40.
Лыков А.В. Теория теплопроводности. Москва: Высшая школа, 1967. 600с.
Пехович А.П., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Ленинград: Энергия. 1968. 304 с.
Пиляева О.В. Повышение эффективности воздухораспределительных систем бункеров активного вентилирования зерна: специальность 05.20.01 «Технологии и средства механизации сельского хозяйства»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Красноярск, 2009. 126 с.
Северинов О.В., Васильев А.Н. Оценка эффективности усовершенствованного алгоритма управления сушкой зерна в бункерах активного вентилирования // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 3(18). С. 165-170.
Соловьев В.В. Бункер активного вентилирования на элеваторе // Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы X национальной научно-практической конференции с международным участием, Саратов, 22 апреля 2019 года. Под общ. ред. Трушкина В.А. Саратов: ООО «Центр социальных агроинноваций СГАУ», 2019. С. 201-204.
Сорочинский В. Хранение и сушка зерна: сложности и способы их устранения // Комбикорма. 2021. № 2. С. 27-30.
Теплофизические характеристики пищевых продуктов и материалов / Под ред. А.С.Гинзбурга. Москва: Пищевая пром-сть. 1975. 224 с.