Определение теплофизических коэффициентов зерновоздушной смеси семян горчицы в условиях повышенной температуры

Отмечено, что моделирование процесса высушивания пробы семян горчицы при термогравиметрическом измерении влажности позволит определить наиболее эффективные варианты конструкции сушильных камер. Семена горчицы в данном процессе представляют собой зерновоздушную смесь с определенными теплофизическими характеристиками. (Цель исследования) Измерить основные теплофизические коэффициенты зерновоздушной смеси горчицы для различных значений влажности при высокой температуре. (Материалы и методы) Использованы образцы семян горчицы влажностью от 3,24 до 15,07 процентов. Метод цилиндрического слоя позволяет равномерно распределить тепло при размещении нагревателя в центре слоя материала. Сконструированы экспериментальные установки для измерения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности семян горчицы. Коэффициенты объемной и удельной теплоемкости определены расчетным путем. (Результаты и обсуждение) Построены графики зависимости коэффициентов теплопроводности, температуропроводности, объемной и удельной теплоемкости, а также объемной плотности зерновоздушной смеси семян горчицы от влажности. Найдены аппроксимирующие функции этих зависимостей в исследуемом диапазоне. (Выводы) В диапазоне влажности от 3,24 до 15,07 процентов коэффициент теплопроводности зерновоздушной смеси семян горчицы возрастает от 0,156 до 0,176 киловатта на метр и градус Кельвина; коэффициент температуропроводности повышается от 6.29·10^-8 до 7,70·10^-8 метр квадратный на секунду; объемная теплоемкость зерновоздушной смеси уменьшается с 2490,8 до 2286,9 килоджоуля на метр кубический и градус Кельвина. Установлено, что объемная плотность в том же диапазоне влажности сначала растет, а после достижения максимума при влажности около 7,5 процентов снижается. Удельная теплоемкость, напротив, уменьшается до точки минимума при влажности примерно 9 процентов, а затем возрастает.

1. Загоруйко М.Г, Марин РА. Тепломассоперенос в зерновке при переменных режимах // Аграрный научный журнал. 2021. N7. С. 84-87. DOI: 10.28983/asj.y2021i7pp84-87.

2. Павлов С. А., Пехальский И. А., Марин РА. Экспериментальные исследования массопереноса в зерновке при осциллирующей сушке зерна // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. N4. С. 32-37.

3. Ольшанский А.И., Жерносек С.В., Гусаров А.М. Исследование тепломассообмена в процессах тепловой обработки и сушки теплоизоляционных материалов // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2022. Т. 65. N2. C. 156-168. DOI: 10.21122/1029-7448-2022-65-2-156-168.

4. Павлов С. А., Левина Н.С., Лукин И. Д. Исследование сушки селекционных семян в плотном слое // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. N1. С. 22-26. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-1-22-26.

5. Сорочинский В.Ф., Догадин А.Л. Изменение полей влагосодержания и температуры в зерне при сушке // Хранение и переработка сельхозсырья. 2019. N1. С. 47¬56. DOI: 10.36107/spfp.2019.78.

6. Юнин В. А., Захаров А.М., Кузнецов Н.Н., Зыков А.В. Процесс сушки измельченного растительного материала в барабанной сушилке // Известия НВ АУК. 2020. N1(57). С. 335-349. DOI: 10.32786/2071-9485-2020-01-33.

7. Каландаров П.И. Термогравиметрический метод измерения влажности: оценка точности и эффективность применения в агропромышленном комплексе // Метрология. 2021. N2. С. 44-62. DOI: 10.32446/0132-4713.2021-2-44-62.

8. Avezova N.I., Matyakubova PM., Boboyev G.G. Ways to develop innovative processes in grain production. ICISCT. 2019. 1-4. DOI: 10.1109/ICISCT47635.2019.9012034.

9. Ерошенко Г.П., Шаруев Н.К., Шаруев В.Н., Евстафьев Д.П. Особенности разработки электротехнических устройств контроля параметров сельскохозяйственных продуктов // Измерительная техника. 2018. N10. С. 61-65. DOI: 10.32446/0368-1025it.2018-10-61-65.

10. Дринча В.М., Ценч Ю.С. Основы и перспективы развития технологий послеуборочной обработки зерна и подготовки семян // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14. N4. С. 17-25. DOI: 10.22314/2073-7599-2020-14-4-17-25.

11. Шевцов А.А., Лыткина Л.И., Ткач В.В. и др. Моделирование тепловой обработки семян масличных культур высокотемпературным теплоносителем // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. N4. С. 163-171. DOI: 10.36107/spfp.2018.68.

12. Sorokovaya N.N., SnezhkinYu.F., Shapar R.A., Sorokovoi R.Ya. Mathematical simulation and optimization of the continuous drying of thermolabile materials. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2019. Vol. 92. N3. 1180-1190. DOI: 10.1007/s10891-019-02032-3.

13. Глухарев В. А., Сивицкий Д.В., Попов И.Н., Верзилин А.А. Определение оптимальных режимов энергоэффективного процесса сушки зерна //Аграрный научный журнал. 2018. N5. С. 42-45. DOI: 10.28983/asj.v0i5.349.

14. Кутузов С.В., Васильченко Г.Н., Чирка Т.В., Панов Е.Н. Теплопроводность сырого и графитированного кокса // Огнеупоры и техническая керамика. 2013. N3. С. 29-33. DOI: 10.17073/1683-4518-2013-1-43-48.

15. Paziuk V Study of the properties of rapeseed as a drying object. Engineering, Energy, TransportAIC. 2023. 86-93. DOI: 10.37128/2520-6168-2023-1-10.

16. Дранников А.В., Тертычная Т.Н., Шевцов А. А. и др. Исследование теплофизических характеристик зерна тритикале сорта Горка методом нестационарного теплового режима // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021. Т. 83. N2(88). С. 17-22. DOI: 10.20914/2310-1202-2021-2-17-22.

17. Ropelewska E., Jankowski K.J., Zapotoczny P., Bogucka B. Thermophysical and chemical properties of seeds of traditional and double low cultivars of white mustard. Zemdirbyste-Agriculture. 2018. N105 (3). 257-264. DOI: 10.13080/z-a.2018.105.033.

18. Ходунков В.П., Заричняк Ю.П. Перспективные методы измерения теплопроводности твердых тел // Известия вузов. Приборостроение. 2022. Т. 65. N9. C. 668-676. DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-9-668-676.

19. Казаков А. Л., Лемперт А. А., Та Ч.Т. Вычислительный алгоритм для решения задачи упаковки шаров двух различных типов в трехмерное множество с неевклидовой метрикой // Вычислительные методы и программирование. 2020. Т. 21. N2. С. 152-163. DOI: 10.26089/NumMet.v21r213.

20. Пономарев С.В., Буланов Е.В., Буланова В.О., Дивин А.Г Минимизация погрешностей измерения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности теплоизоляционных материалов методом плоского импульсного источника теплоты // Измерительная техника. 2018. N12. С. 43-45. DOI: 10.32446/0368-1025it.2018-12-43-45.

21. Tymchik G. Improving the way of determination substances thermal physical characteristics by direct heating thermistor method. Przegląd elektrotechniczny. 2019. N1. 123-128. DOI: 10.15199/48.2019.04.21.