Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Маланичев Игорь Вячеславович. Обоснование параметров пневмомеханического шелушителя зерна гречихи на основе моделирования технологического процесса : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Маланичев Игорь Вячеславович; [Место защиты: Казан. гос. аграр. ун-т].- Казань, 2009.- 171 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1622

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10

1.1 Пневмомеханическое шелушение зерна крупяных культур . . 10

  1. Показатели эффективности процесса шелушения ... 10

  2. Конструктивно-технологические схемы шелушильных машин 11

  3. Принцип работы пневмомеханических шелушителей . 15

  4. Актуальные проблемы теории пневмомеханического шелушения 18

1.2 Особенности гречихи как предмета шелушения 20

  1. Значение гречихи как сырья для переработки 20

  2. Физико-технологические свойства зерна гречихи ... 21

1.3 Методы моделирования газодисперсных потоков 28

  1. Уравнения движения газа 28

  2. Методы численного моделирования турбулентности . 30

  3. Уравнения движения дисперсной фазы 33

1.4 Методы моделирования процессов деформации и разрушения 35

  1. Методы механики сплошной среды. Метод конечных элементов 35

  2. Дискретные сеточные модели 38

  3. Бессеточные методы 40

  4. Метод дискретных элементов. Методы молекулярной динамики 42

1.5 Задачи исследования 43

2 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 46
2.1 Программа исследований 46

  1. Методика разработки имитационной модели процесса пневмомеханического шелушения 47

  2. Методика экспериментальных исследований 49

  1. Методика исследований зерна гречихи на сжатие (калибровочный эксперимент) 50

  2. Методика экспериментального определения скорости движения и коэффициента восстановления зерна гречихи (контрольный эксперимент) 54

  3. Методика определения влажности зерна гречихи ... 57

  4. Методика планирования вычислительных экспериментов 58

  5. Методика производственных испытаний 59

2.4 Средства моделирования и программное обеспечение вычис
лительных экспериментов 61

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО
ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ 63

  1. Математическая модель движения воздушно-зерновой смеси 64

  2. Теоретические основы модели шелушения зерна гречихи . . 81

  3. Компьютерные программы для исследования шелушителя пневмомеханического типа 92

  4. Структурная схема модели процесса пневмомеханического шелушения зерна 96

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ
АНАЛИЗ 99

4.1 Параметры движения воздушно-зерновой смеси в бросковом

вентиляторе 99

  1. Связь между скоростью зерновых частиц и частотой вращения 99

  2. Численное моделирование движения воздушно-зерновой смеси в бросковом вентиляторе 105

  1. Параметры движения воздушно-зерновой смеси в шелушильной камере 108

  2. Исследование процесса взаимодействия зерна с рабочими органами шелушильной установки 114

  1. Экспериментальное определение коэффициента восстановления зерна гречихи 114

  2. Численное моделирование процесса взаимодействия зерна с рабочими органами шелушильной установки . 118

  1. Обоснование параметров и режимов работы пневмомеханических шедушителей на основе вычислительных экспериментов 127

  2. Результаты производственных испытаний пневмомеханического шелушителя 131

5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ 134

  1. Технико-экономическая оценка пневмомеханического шелушителя 134

  2. Практические рекомендации 141

  1. Рекомендации производству 141

  2. Рекомендации по расчету шелушителей пневмомеханического типа 142

ВЫВОДЫ 145

ЛИТЕРАТУРА 147

ПРИЛОЖЕНИЯ 161
Приложение А Акт об использовании (внедрении) результатов ра
боты в учебном процессе Казанского ГАУ 161

Приложение Б Акт внедрения результатов работы в ООО «Сем-

Агро» 162

Приложение В Акт о внедрении пневмомеханического шелушите-

ля зерна крупяных культур в СХПК «Хузангаевский» 164

Приложение Г Акт производственных испытаний эксперименталь
ной пневмомеханической установки для шелушения зерна
крупяных культур 165

Приложение Д Свидетельство об официальной регистрации про
граммы «Анализ Броскового Вентилятора» 169

Приложение Е Результаты вьиислительных экспериментов по
обоснованию параметров и режимов работы пневмомехани
ческих шелушителей (фрагмент) 170

Приложение Ж Фотографии лабораторно-производственных ис
пытаний 171

Введение к работе:

Актуальность темы. Существующая технология крупяного производства в недостаточной степени использует природные ресурсы зерна. Общий выход гречневой крупы не превышает 67%, при том, что содержание ядра составляет для базисного зерна гречихи 75%. В значительной степени потери происходят на стадии шелушения зерна (в виде дробленки, мучки, необруша). Таким образом, проблема совершенствования технологии шелушения зерна является актуальной.

В Казанском ГАУ разработаны конструкции шелушильных машин пневмомеханического типа, которые по многим параметрам превосходят существующие аналоги. Реализация преимуществ пневмомеханических шелушителей требует глубокого теоретического и экспериментального обоснования, однако сложность процессов, происходящих в шелушителе (движение газодисперсных и гранулярных потоков, деформации и разрушение тел сложной формы и неоднородной структуры), трехмерность и несимметричность геометрии затрудняют теоретическое описание. Необходимо также расширение экспериментальной базы исследований, что требует энерго- и материалоемких экспериментальных работ, трудноосуществимых в условиях рыночной экономики. В связи с этим актуальным становится подход к решению задачи обоснования параметров пневмомеханических шелушителей на основе вычислительных экспериментов с применением современных численных методов и компьютерного моделирования.

Цель работы. Повышение эффективности процесса шелушения зерна гречихи пневмомеханическим шелушителей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать компьютерную модель взаимодействия воздушно-зерновой смеси с рабочими поверхностями шелушителя с учетом особенностей физико-механических свойств зерна гречихи.

  2. Разработать методику расчета конструктивно-технологических параметров пневмомеханических шелушителей на основе компьютерного моделирования технологического процесса.

  3. Обосновать конструктивно-технологические параметры пневмомеханического шелушителя зерна гречихи.

  4. Внедрить результаты исследований в производство и выполнить их технико-экономическую оценку.

Объект исследования. Шелушитель зерна гречихи пневмомеханического типа.

Предмет исследования. Закономерности технологического процесса пневмомеханического шелушения.

Научная новизна. Разработана математическая модель шелушения с учетом формы и структурного строения зерна и метод расчета конструктивно-технологических параметров шелушителей пневмомеханического типа.

Практическая значимость работы. Разработана методика расчета на ЭВМ показателей процесса шелушения, которая позволяет на стадии проектирования шелушителей пневмомеханического типа обосновать параметры рабочих органов и режимов работы для обеспечения заданных показателей качества обработки зерна. Результаты работы могут быть использованы конструкторскими организациями и научно-исследовательскими учреждениями при создании новых машин для шелушения зерна крупяных культур. Предлагаемые рекомендации позволяют повысить эффективность шелушения зерна на 2... 4% и снизить материалоемкость конструкции шелушителя. Адаптированные версии разработанных программ рекомендуется использовать в учебном процессе.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при проектировании и создании пневмомеханических шелушителей с вертикальной рабочей камерой. Имитационные компьютерные модели, программное обеспечение расчетов по обоснованию параметров пневмомеханических шелушителей, рекомендации внедрены в проектные работы ООО «Сем-Агро». Экспериментальный образец пневмомеханического шелушителя внедрен в технологический процесс цеха по производству крупяных изделий СХПК «Хузангаевский» Алькеевского района Республики Татарстан. Адаптированные версии разработанных программ используются в учебном процессе для подготовки специалистов агропромышленного комплекса в Институте механизации и технического сервиса Казанского ГАУ.

Положения, выносимые на защиту:

комплексная математическая модель процесса пневмомеханического шелушения и ее реализация в виде прикладных компьютерных программ;

результаты численного решения уравнений движения воздушно-зерновой смеси и моделирования процессов деформации к разрушения зерна в шелушильной установке пневмомеханического типа;

результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров пневмомеханического шелушителя зерна гречихи;

технико-экономические показатели применения пневмомеханического шелушителя в технологической схеме производства гречневой крупы.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации обсуждены на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского ГАУ (КГСХА) (2001-2007 г.г.), на юбилейной международной конференции Казанской ГСХА (2002 г.), на международной научно-технической конференции «100 лет механизму Беннета» (Казань, 2004 г.), всероссийской научно-практической конференции «Современные технические вопросы агропромышленного комплекса» (Казань, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе монография, 1 статья в издании, рекомендованном ВАК. Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 171 странице текста, включая 61 рисунок, 20 таблиц, состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка литературы из 141 наименования и приложений.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net