DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2025.55.112-120
Математична модель роботи пневмогравітаційного сепаратора зернових сумішей
Про авторів
Петренко Дмитро Іванович, доцент, кандидат технічних наук, доцент кафедри сільсько- господарського машинобудування, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3151-8123, e-mail: petrenko.dimitriy@gmail.com.
Лещенко Сергій Миколайович , доцент, кандидат технічних наук, доцент кафедри сільсько- господарського машинобудування, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9339-4691, e-mail: serafsgm@ukr.net
Нєдєльський Дмитро Сергійович , здобувач вищої освіти на третьому (освітньо-науковому) рівні, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0003-5031-3953, e-mail: dimanedelya9642@gmail.com
Біліценко Ігор Олегович , здобувач третього (освітньо-наукового) рівня вищої освіти, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0002-5799-6147, e-mail: ihor.bilitsenko@gmail.com, (099) 4767973
Анотація
В роботі констатується, що повітряна сепарація є одночасно і найбільш розповсюдженою, і найбільш складною для проєктування, що пов’язано зі складністю процесів аеродинамічної взаємодії зерносуміші з потоком повітря. Результати аналізу проблеми підвищення якості пневмосепарації підтвердили перспективність використання сепараторів пневмогравітаційного типу, однак, питання їх функціонування недостатньо вивчено. Мета даної роботи – математичне моделювання технологічного процесу роботи пневмогравітаційного каналу, призначеного для сепарації зернових сумішей за аеродинамічними властивостями. За результатами аналітичного дослідження взаємодії зерносуміші з середовищем і повітряним потоком одержано залежності траєкторій руху часток зерносуміші у параметричній формі, використання яких дозволить виконати моделювання процесу розділення на фракції.
Ключові слова
моделювання, пневмогравітаційний канал, пневмосепарація, траєкторія руху
Повний текст:
PDF
References
1. Kotov, B. I., et al. (2017). Modeliuvannia tekhnolohichnykh protsesiv v typovykh obiektakh pisliazbyralnoi obrobky i zberihannia zerna (ochyshchennia, separatsiia, sushinnia, aktyvne ventyluvannia, okholodzhennia) [Modeling of technological processes in typical objects of post-harvest processing and grain storage (cleaning, separation, drying, active ventilation, cooling)]. National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine. [in Ukrainian].
2. Kharchenko, S., et al. (2021). Modeling of aerodynamic separation of preliminarily stratified grain mixture in vertical pneumatic separation duct. Applied Sciences, 11(10), 4383. https://doi.org/10.3390/app11104383.
3. Vasylkovskyi, O. M., et al. (2021). Obgruntuvannia konstruktyvnoi skhemy pnevmorishitnoho separatora zerna [Substantiation of the structural scheme of the pneumatic sieve grain separator]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn, (51), 104–110. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110 [in Ukrainian].
4. Nesterenko, O., Vasylkovskyi, O., & Kisilov, R. (2023). Areas of improvement of feeding devices for pneumatic separation channels. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences, 7(38, Part II), 90–97. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.90-97.
5. Aliev, E. B., & Havrylchenko, O. S. (2019). Obgruntuvannia avtomatyzovanoi systemy keruvannia potokom povitria v aerodynamichnomu separatori nasinnievoho materialu [Substantiation of an automated control system for air flow in an aerodynamic seed separator]. Visnyk Kharkivskoho Natsionalnoho Tekhnichnoho Universytetu Silskoho Hospodarstva imeni Petra Vasylenka, 201, 132–140. [in Ukrainian].
6. Rogovskii, I. L., Stepanenko, S. P., Novitskii, A. V., & Rebenko, V. I. (2020). The mathematical modeling of changes in grain moisture and heat loss on adsorption drying from parameters of grain dryer. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 13, 1–7.
7. Nesterenko, O. V., Vasylkovskyi, O. M., Kisilov, R. V., & Salo, V. M. (2024). Analiz odnosharovoho rukhu zernovoho materialu u vertykalnomu pnevmoseparatsiinomu kanali [Analysis of single-layer movement of grain material in a vertical pneumatic separation channel]. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk: tekhnichni nauky, 9(40, Ch. 2), 31–40. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.31-40 [in Ukrainian].
8. Nesterenko, A. V., Leshchenko, S. M., Vasylkovskyi, O. M., & Petrenko, D. I. (2017). Analytical assessment of the pneumatic separation quality in the process of grain multilayer feeding. INMATEH - Agricultural Engineering, 53(3), 65–70.
9. Nedielskyi, D. S., Petrenko, D. I., Leshchenko, S. M., & Vasylkovskyi, O. M. (2025). Mekhatronnyi analiz roboty pnevmogravitatsiinoho separatora zernovykh sumishei [Mechatronic analysis of the pneumatic gravity separator operation of grain mixtures]. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk: tekhnichni nauky, 12(43, Ch. I), 245–252. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).1.245-252 [in Ukrainian].
10. Aliev, E. B. (2023). Chyselne modeliuvannia protsesiv ahropromyslovoho vyrobnytstva [Numerical modeling of agro-industrial production processes]. Ahrarna nauka. https://doi.org/10.31073/978-966-540-584-9 [in Ukrainian].
11. Nesterenko, O. V., Leshchenko, S. M., Vasylkovskyi, O. M., & Petrenko, D. I. (2021). Otsinka rivnomirnosti rozpodilu ta zasmichenosti zerna pry ioho bahatorivnevomu vvedenni v pnevmoseparuiuchyi kanal [Assessment of the uniformity of distribution and contamination of grain during its multi-level introduction into the pneumatic separation channel]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn, (51), 111–116. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116 [in Ukrainian].
12. Pnevmogravitatsiinyi separator [Pneumogravity separator] (Patent No. 153219). (2023). Ukrainian Intellectual Property Institute. [in Ukrainian].
13. Yakhno, O. M., Uzunov, O. V., Luhovskyi, O. F., et al. (2017). Prykladna hidroaeromekhanika i mekhanotronika [Applied hydroaeromechanics and mechatronics]. Vinnytsia National Technical University. [in Ukrainian].
14. Krylyk, L. V., Bohach, I. V., & Lisovenko, A. I. (2019). Chyselni metody. Chyselne intehruvannia funktsii [Numerical methods. Numerical integration of functions]. Vinnytsia National Technical University. [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія
1. Моделювання технологічних процесів в типових об'єктах післязбиральної обробки і зберігання зерна (очищення, сепарація, сушіння, активне вентилювання, охолодження) : колект. монографія / Котов Б. І. та ін.; Нац. акад. аграр. наук України, Нац. наук. центр "Ін-т механізації та електрифікації сіл. госп-ва". Київ; Ніжин : Лисенко М. М. [вид.], 2017. 551 с.
2. Modeling of aerodynamic separation of preliminarily stratified grain mixture in vertical pneumatic separation duct / S. Kharchenko et al. Applied Sciences. 2021. Vol. 11, no. 10. P. 4383. DOI: https://doi.org/10.3390/app11104383.
3. Обґрунтування конструктивної схеми пневморешітного сепаратора зерна / Васильковський О.М. та ін. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький : ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 104-110. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110.
4. Areas of improvement of feeding devices for pneumatic separation channels / O. Nesterenko, O. Vasylkovskyi, R. Kisilov. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences. 2023. Col.7(38), Part II. S. 90–97. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.90-97.
5. Алієв Е. Б., Гаврильченко О. С. Обґрунтування автоматизованої системи керування потоком повітря в аеродинамічному сепараторі насіннєвого матеріалу. Сучасні проблеми вдосконалення технічних систем і технологій у тваринництві. Вісник Харківського Національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Харків. 2019. Вип. 201. С. 132–140.
6. The mathematical modeling of changes in grain moisture and heat loss on adsorption drying from parameters of grain dryer / I.L. Rogovskii, S.P. Stepanenko, A.V. Novitskii, V.I. Rebenko. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 13. рр.1–7.
7. Аналіз одношарового руху зернового матеріалу у вертикальному пневмосепараційному каналі / О. В. Нестеренко, О. М. Васильковський, Р. В. Кісільов, В. М. Сало. Центральноукраїнський науковий вісник: технічні науки: Збірник наукових праць. Кропивницький : ЦНТУ, 2024. Вип. 9(40). Ч. 2. С. 31–40. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.31-40
8. Nesterenko, A.V., Leshchenko, S.M., Vasylkovskyi, O.M., Petrenko, D.I. Analytical assessment of the pneumatic separation quality in the process of grain multilayer feeding. INMATEH - Agricultural Engineering. 2017. No.53(3). Рp. 65–70.
9. Мехатронний аналіз роботи пневмогравітаційного сепаратора зернових сумішей / Д. С. Нєдєльський, Д. І. Петренко, С. М. Лещенко, О. М. Васильковський. Центральноукраїнський науковий вісник: технічні науки : Збірник наукових праць. 2025. Вип. 12(43). Ч. I. С. 245–252. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).1.245-252.
10. Алієв Е.Б. Чисельне моделювання процесів агропромислового виробництва : підручник. Київ : Аграрна наука, 2023. 340 с. DOI: 10.31073/978-966-540-584-9.
11. Нестеренко О.В., Лещенко С.М., Васильковський О.М., Петренко Д.І. Оцінка рівномірності розподілу та засміченості зерна при його багаторівневому введенні в пневмосепаруючий канал. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин : Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький : ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 111–116. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116.
12. Пневмогравітаційний сепаратор : пат. 153219 Україна : МПК B07B 4/02 (2006.01), B07B 7/01 (2006.01). № u 202203732 ; заявл. 05.10.2022 ; опубл. 07.06.2023, Бюл. № 23/2023.
13. Яхно О.М., Узунов О.В., Луговський О.Ф. та ін. Прикладна гідроаеромеханіка і механотроніка : підручник. Вінниця : ВНТУ, 2017. 711 с.
14. Чисельні методи. Чисельне інтегрування функцій : навчальний посібник / Л. В. Крилик, І. В. Богач, А. І. Лісовенко. Вінниця : ВНТУ, 2019. 74 с.
Copyright (c) 2025 Д. І. Петренко, С. М. Лещенко, Д. С. Нєдєльський, І. О. Біліценко
Математична модель роботи пневмогравітаційного сепаратора зернових сумішей
Про авторів
Петренко Дмитро Іванович, доцент, кандидат технічних наук, доцент кафедри сільсько- господарського машинобудування, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3151-8123, e-mail: petrenko.dimitriy@gmail.com.
Лещенко Сергій Миколайович , доцент, кандидат технічних наук, доцент кафедри сільсько- господарського машинобудування, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9339-4691, e-mail: serafsgm@ukr.net
Нєдєльський Дмитро Сергійович , здобувач вищої освіти на третьому (освітньо-науковому) рівні, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0003-5031-3953, e-mail: dimanedelya9642@gmail.com
Біліценко Ігор Олегович , здобувач третього (освітньо-наукового) рівня вищої освіти, Центральноукраїнський національний технічний університет, м. Кропивницький, Україна, ORCID: https://orcid.org/0009-0002-5799-6147, e-mail: ihor.bilitsenko@gmail.com, (099) 4767973
Анотація
Ключові слова
Повний текст:
PDFReferences
1. Kotov, B. I., et al. (2017). Modeliuvannia tekhnolohichnykh protsesiv v typovykh obiektakh pisliazbyralnoi obrobky i zberihannia zerna (ochyshchennia, separatsiia, sushinnia, aktyvne ventyluvannia, okholodzhennia) [Modeling of technological processes in typical objects of post-harvest processing and grain storage (cleaning, separation, drying, active ventilation, cooling)]. National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine. [in Ukrainian].
2. Kharchenko, S., et al. (2021). Modeling of aerodynamic separation of preliminarily stratified grain mixture in vertical pneumatic separation duct. Applied Sciences, 11(10), 4383. https://doi.org/10.3390/app11104383.
3. Vasylkovskyi, O. M., et al. (2021). Obgruntuvannia konstruktyvnoi skhemy pnevmorishitnoho separatora zerna [Substantiation of the structural scheme of the pneumatic sieve grain separator]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn, (51), 104–110. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110 [in Ukrainian].
4. Nesterenko, O., Vasylkovskyi, O., & Kisilov, R. (2023). Areas of improvement of feeding devices for pneumatic separation channels. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences, 7(38, Part II), 90–97. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.90-97.
5. Aliev, E. B., & Havrylchenko, O. S. (2019). Obgruntuvannia avtomatyzovanoi systemy keruvannia potokom povitria v aerodynamichnomu separatori nasinnievoho materialu [Substantiation of an automated control system for air flow in an aerodynamic seed separator]. Visnyk Kharkivskoho Natsionalnoho Tekhnichnoho Universytetu Silskoho Hospodarstva imeni Petra Vasylenka, 201, 132–140. [in Ukrainian].
6. Rogovskii, I. L., Stepanenko, S. P., Novitskii, A. V., & Rebenko, V. I. (2020). The mathematical modeling of changes in grain moisture and heat loss on adsorption drying from parameters of grain dryer. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 13, 1–7.
7. Nesterenko, O. V., Vasylkovskyi, O. M., Kisilov, R. V., & Salo, V. M. (2024). Analiz odnosharovoho rukhu zernovoho materialu u vertykalnomu pnevmoseparatsiinomu kanali [Analysis of single-layer movement of grain material in a vertical pneumatic separation channel]. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk: tekhnichni nauky, 9(40, Ch. 2), 31–40. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.31-40 [in Ukrainian].
8. Nesterenko, A. V., Leshchenko, S. M., Vasylkovskyi, O. M., & Petrenko, D. I. (2017). Analytical assessment of the pneumatic separation quality in the process of grain multilayer feeding. INMATEH - Agricultural Engineering, 53(3), 65–70.
9. Nedielskyi, D. S., Petrenko, D. I., Leshchenko, S. M., & Vasylkovskyi, O. M. (2025). Mekhatronnyi analiz roboty pnevmogravitatsiinoho separatora zernovykh sumishei [Mechatronic analysis of the pneumatic gravity separator operation of grain mixtures]. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk: tekhnichni nauky, 12(43, Ch. I), 245–252. https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).1.245-252 [in Ukrainian].
10. Aliev, E. B. (2023). Chyselne modeliuvannia protsesiv ahropromyslovoho vyrobnytstva [Numerical modeling of agro-industrial production processes]. Ahrarna nauka. https://doi.org/10.31073/978-966-540-584-9 [in Ukrainian].
11. Nesterenko, O. V., Leshchenko, S. M., Vasylkovskyi, O. M., & Petrenko, D. I. (2021). Otsinka rivnomirnosti rozpodilu ta zasmichenosti zerna pry ioho bahatorivnevomu vvedenni v pnevmoseparuiuchyi kanal [Assessment of the uniformity of distribution and contamination of grain during its multi-level introduction into the pneumatic separation channel]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn, (51), 111–116. https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116 [in Ukrainian].
12. Pnevmogravitatsiinyi separator [Pneumogravity separator] (Patent No. 153219). (2023). Ukrainian Intellectual Property Institute. [in Ukrainian].
13. Yakhno, O. M., Uzunov, O. V., Luhovskyi, O. F., et al. (2017). Prykladna hidroaeromekhanika i mekhanotronika [Applied hydroaeromechanics and mechatronics]. Vinnytsia National Technical University. [in Ukrainian].
14. Krylyk, L. V., Bohach, I. V., & Lisovenko, A. I. (2019). Chyselni metody. Chyselne intehruvannia funktsii [Numerical methods. Numerical integration of functions]. Vinnytsia National Technical University. [in Ukrainian].
Пристатейна бібліографія
1. Моделювання технологічних процесів в типових об'єктах післязбиральної обробки і зберігання зерна (очищення, сепарація, сушіння, активне вентилювання, охолодження) : колект. монографія / Котов Б. І. та ін.; Нац. акад. аграр. наук України, Нац. наук. центр "Ін-т механізації та електрифікації сіл. госп-ва". Київ; Ніжин : Лисенко М. М. [вид.], 2017. 551 с.
2. Modeling of aerodynamic separation of preliminarily stratified grain mixture in vertical pneumatic separation duct / S. Kharchenko et al. Applied Sciences. 2021. Vol. 11, no. 10. P. 4383. DOI: https://doi.org/10.3390/app11104383.
3. Обґрунтування конструктивної схеми пневморешітного сепаратора зерна / Васильковський О.М. та ін. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький : ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 104-110. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.104-110.
4. Areas of improvement of feeding devices for pneumatic separation channels / O. Nesterenko, O. Vasylkovskyi, R. Kisilov. Central Ukrainian Scientific Bulletin. Technical Sciences. 2023. Col.7(38), Part II. S. 90–97. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.90-97.
5. Алієв Е. Б., Гаврильченко О. С. Обґрунтування автоматизованої системи керування потоком повітря в аеродинамічному сепараторі насіннєвого матеріалу. Сучасні проблеми вдосконалення технічних систем і технологій у тваринництві. Вісник Харківського Національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка. Харків. 2019. Вип. 201. С. 132–140.
6. The mathematical modeling of changes in grain moisture and heat loss on adsorption drying from parameters of grain dryer / I.L. Rogovskii, S.P. Stepanenko, A.V. Novitskii, V.I. Rebenko. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 13. рр.1–7.
7. Аналіз одношарового руху зернового матеріалу у вертикальному пневмосепараційному каналі / О. В. Нестеренко, О. М. Васильковський, Р. В. Кісільов, В. М. Сало. Центральноукраїнський науковий вісник: технічні науки: Збірник наукових праць. Кропивницький : ЦНТУ, 2024. Вип. 9(40). Ч. 2. С. 31–40. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2024.9(40).2.31-40
8. Nesterenko, A.V., Leshchenko, S.M., Vasylkovskyi, O.M., Petrenko, D.I. Analytical assessment of the pneumatic separation quality in the process of grain multilayer feeding. INMATEH - Agricultural Engineering. 2017. No.53(3). Рp. 65–70.
9. Мехатронний аналіз роботи пневмогравітаційного сепаратора зернових сумішей / Д. С. Нєдєльський, Д. І. Петренко, С. М. Лещенко, О. М. Васильковський. Центральноукраїнський науковий вісник: технічні науки : Збірник наукових праць. 2025. Вип. 12(43). Ч. I. С. 245–252. DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.12(43).1.245-252.
10. Алієв Е.Б. Чисельне моделювання процесів агропромислового виробництва : підручник. Київ : Аграрна наука, 2023. 340 с. DOI: 10.31073/978-966-540-584-9.
11. Нестеренко О.В., Лещенко С.М., Васильковський О.М., Петренко Д.І. Оцінка рівномірності розподілу та засміченості зерна при його багаторівневому введенні в пневмосепаруючий канал. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин : Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кропивницький : ЦНТУ. Вип. 51. 2021. С. 111–116. DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2021.51.111-116.
12. Пневмогравітаційний сепаратор : пат. 153219 Україна : МПК B07B 4/02 (2006.01), B07B 7/01 (2006.01). № u 202203732 ; заявл. 05.10.2022 ; опубл. 07.06.2023, Бюл. № 23/2023.
13. Яхно О.М., Узунов О.В., Луговський О.Ф. та ін. Прикладна гідроаеромеханіка і механотроніка : підручник. Вінниця : ВНТУ, 2017. 711 с.
14. Чисельні методи. Чисельне інтегрування функцій : навчальний посібник / Л. В. Крилик, І. В. Богач, А. І. Лісовенко. Вінниця : ВНТУ, 2019. 74 с.