DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2020.50.114-121

Mathematical Modeling of the Process of Operation of the Drying Chamber of a Tower Grain Dryer With a Suction Air Flow

Viktor Shvidia, Serhii Stepanenko

About the Authors

Viktor Shvidia, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), National Scientific Center “Institute of Agricultural Mechanization and Electrification”, Glevakha, Ukraine, е-mail: Shvidia@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-8113-2173

Serhii Stepanenko, Senior Researcher, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), National Scientific Center “Institute of Agricultural Mechanization and Electrification”, Glevakha, Ukraine, е-mail: stepanenko_s@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-8331-4632

Abstract

In the article, a drying scheme in a tower grain dryer has been developed, equations for the conservation of energy and material balance for grain, equations for mass transfer and heat transfer between the drying agent and grain have been drawn up. On their basis, analytical dependences of changes in the temperature and moisture content of grain, moisture content and temperature of the drying agent along and in the width of the drying channel were obtained, depending on the operating parameters (the value of rarefaction in the drying channel, the speed of grain movement along the drying channel, the speed of movement of the drying agent, the initial temperatures of the grain and drying agent, initial moisture content of grain, as well as initial moisture content of drying agent). Their analysis facilitates the work in choosing the optimal mode. The developed analytical dependences of changes in the main drying parameters (moisture and temperature of grain, moisture content and temperature of the drying agent) along the length and width of the drying channel in tower dryers with suction air flow make it possible to link the main operating parameters, which facilitate the choice of rational drying modes.

Keywords

grain, drying agent, tower grain dryer, drying channel, suction air flow, vacuum, operating parameters of the grain dryer

Full Text:

PDF

References

1. Mashyny, ahrehaty ta kompleksy dlia pisliazbyral'noi obrobky i zberihannia zernovykh kul'tur [Machines, units and complexes for post-harvest processing and storage of grain crops]. (2011). (V. I. Kravchuk Ed.). Doslidnyts’ke [in Ukrainian].

2. Gaponyuk, O. I. (2014). Aktyvne ventyliuvannia i sushinnia zerna [Active ventilation and grain drying. Odessa] [in Ukrainian].

3. Ginzburg, A. S. (1985). Raschjot i proektirovanie sushil'nyh ustanovok pishhevoj promyshlennosti [Calculation and design of drying plants for the food industry]. Moscow [in Russian].

4. Kotov, B. , Stepanenko, S. , Shvidya, V. and et. al. (2017). Modeliuvannia tekhnolohichnykh protsesiv v typovykh ob'iektakh pisliazbyral'noi obrobky i zberihannia zerna (separatsiia, sushinnia, aktyvne ventyliuvannia, okholodzhennia) [Modeling of technological processes in typical samples of selective sampling and grain harvesting (separation, drying, actively venting, cooling)]. Nizhin : Publisher PP Lisenko M. [in Ukrainian].

5. Shvydya, V. O., Anelyak, M. M., Stepanenko, S. P. (2017). Obgruntuvannia vykorystannia vsmoktuiuchoho povitrianoho potoku pry sushinni zerna [Rationale for the use of suction air flow during grain drying]. Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia sil's'koho hospodarstva : zahal'noderzhavnyj zb. – Mechanization and electrification of agriculture : a national collection, 6 (105), 81–86 [in Ukrainian].

6. Waldschmidt, M. (2006). Transcendence of Periods: The State of the Art. Pure Appl. Math. Quart, 2, 435–463. doi:10.4310/pamq.2006.v2.n2.a3 [in English].

7. Krausp, R. V. (1975). Avtomatizacija posleuborochnoj obrabotki zerna [Automation of post-harvest grain processing]. Moscow [in Russian].

8. Kalinichenko, R.A., Stepanenko, S. P., Shvydya, V. O., Kotov, B. I. (2019). Matematychna model' protsesu sushinnia z perekhresnym rukhom zerna i sushyl'noho ahenta pry joho sektsijnomu vvodi [Mathematical model of the drying process with cross-movement of grain and drying agent at its sectional input]. Visnyk Kharkivs'koho natsional'noho tekhnichnoho universytetu sil's'koho hospodarstva im. Petra Vasylenka – Bulletin of Kharkiv National Technical University of Agriculture. Petra Vasilenko, 199, 75–83 [in Ukrainian].

9. Kotov, B. I., Stepanenko, S. P. & Shvydya, V. O. (2016). Modeliuvannia i rozrakhunok rezhymnykh parametriv zernosusharok periodychnoi dii [Modeling and calculation of regime parameters of batch grain dryers]. Sil's'kohospodars'ki mashyny – Agricultural machinery, 34, 74-80 [in Ukrainian].

10. Rohovs’kyy, Y. L., Tytova, L. L., Trokhanyak, V. Y. & et al. (2019). Eksperymental'ni doslidzhennia rezhymiv sushinnia nasinnia zernovykh kul'tur iz vysokoiu volohistiu v seredovyschi nyz'koho tysku [Experimental studies of drying regimes of seeds of cereals with high humidity in low pressure environment]. INMATEH - Agricultural Engineering, Vol. 57, № 1, 141 – 146 [in Ukrainian].

11. Kotov, B. I., Stepanenko, S. P &, Shvydia, V. O. (2016). Vrakhuvannia rozpodilenosti parametriv pry modeliuvanni dynamichnykh susharok silskohospodarskykh materialiv [Considering the distributed account settings at modeling dryers dynamic agricultural materials]. Sil's'kohospodars'ki mashyny –Agricultural machinery, 35, 64–72 [in Ukrainian].

12. Kotov, B. I., Stepanenko, S.P., Shvydia, V. O. (2016). Nablyzhenyj metod rozrakhunku kinetyky sushinnia sil's'kohospodars'kykh materialiv u nerukhomomu shari aktyvnym ventyliuvanniam [An approximate method for calculating the kinetics of drying of agricultural materials in a fixed bed by active ventilation]. Tekhnika, enerhetyka, transport APK: Vseukr. nauk.-tekhn. zhurnal – Technology, energy, transport agro-industrial complex: All-Ukrainian scientific and technical journal, Issue. 1 (93), 48-51 [in Ukrainian].

13. Kotov, B. I., Stepanenko, S.P., Shvydia, V.O. (2012). Sistemno-proektnyj podhod k upravleniju kompleksom mashin na toku [System-design approach to the management of a complex of machines on current]. Proceedings of the Tavriya State Agrotechnological University – Trudy Tavrijskogo gosudarstvennogo agrotehnologicheskogo universiteta, Issue. 12, Vol. 5, 78–85 [in Ukrainian].

14. Stepanenko, S.P., Shvydya, V.O. & Popadyuk, I.S. (2017). Analiz rozvytku konstruktsij pnevmoseparuiuchykh system separatoriv [Analiz rozvytku konstruktsiy pnevmoseparuyuchykh system separatoriv]. Mekhanizatsiya ta elektryfikatsiya silʹsʹkoho hospodarstva – Mekhanizatsiia ta elektryfikatsiia sil's'koho hospodarstva, №.5(104), 132–142 [in Ukrainian].

Citations

  1. Машини, агрегати та комплекси для післязбиральної обробки і зберігання зернових культур / [колектив авторів]; за ред. В. І. Кравчука. Дослідницьке, 2011. 224 с.
  2. Гапонюк О. І. Активне вентилювання і сушіння зерна. Одеса, 2014. 325 с.
  3. Гинзбург А. С. Расчёт и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М., 1985. 336 с.
  4. Моделювання технологічних процесів в типових об’єктах післязбиральної обробки і зберігання зерна (сепарація, сушіння, активне вентилювання, охолодження) / Б. І. Котов, С. П. Степаненко, В. О. Швидя та ін. Ніжин : Видавець ПП Лисенко М.М., 2017. 552 с.
  5. Швидя В. О., Анеляк М. М., Степаненко С. П. Обґрунтування використання всмоктуючого повітряного потоку при сушінні зерна. Механізація та електрифікація сільського господарства : загальнодержавний зб. 2017. Вип. № 6 (105). С. 81–86.
  6. Waldschmidt M. Transcendence of Periods: The State of the Art. Pure Appl. Math. Quart. 2. 2006. Pp. 435–463. doi:10.4310/pamq.2006.v2.n2.a3.
  7. Краусп Р. В. Автоматизация послеуборочной обработки зерна. Москва, 1975. 227 с.
  8. Калініченко Р. А., Степаненко С. П., Швидя В. О., Котов Б. І. Математична модель процесу сушіння з перехресним рухом зерна і сушильного агента при його секційному вводі. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка. 2019. Вип. 199. С. 75-83.
  9. Котов Б. І., Степаненко С. П., Швидя В. О. Моделювання і розрахунок режимних параметрів зерносушарок періодичної дії. Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. 2016. Вип. 34. C. 74-80.
  10. Експериментальні дослідження режимів сушіння насіння зернових культур із високою вологістю в середовищі низького тиску / Роговський И. Л. та ін. INMATEH - Agricultural Engineering. Vol. 57, № 1/2019. P. 141 – 146.
  11. Котов, Б. І., Степаненко С.П., Швидя В.О. Врахування розподіленості параметрів при моделюванні динамічних сушарок сільськогосподарських матеріалів. Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. 2016. Вип. 35. С. 64–72.
  12. Котов, Б. І., Степаненко С.П., Швидя В.О. Наближений метод розрахунку кінетики сушіння сільськогосподарських матеріалів у нерухомому шарі активним вентилюванням. Техніка, енергетика, транспорт АПК: Всеукр. наук.-техн. журнал. 2016. Вип. 1(93). С. 48-51.
  13. Котов Б.И., Степаненко С.П., Швидя В.А. Системно-проектный подход к управлению комплексом машин на току. Труды Таврийского государственного агротехнологического университета. 2012. Вип. 12, т. 5. С. 78–85 (Украина).
  14. Степаненко С.П., Швидя В.О., Попадюк І.С. Аналіз розвитку конструкцій пневмосепаруючих систем сепараторів. Механізація та електрифікація сільського господарства. 2017. Вип.5(104). С.132–142.
Copyright (c) 2020 Viktor Shvidia, Serhii Stepanenko