Обоснование основных конструктивных параметров разделительной камеры пневмосепаратора с использованием различных методов расчета траекторий частиц в пневмосепарирующем канале

В статье приведено исследование влияния методов расчета траекторий частиц в пневмосепарирующем канале (ПСК) на конструктивные параметры разделительной камеры (длину и высоту выходного окна), выполненное в 2013-2021 гг. Построено поле скоростей воздушного потока в разделительной камере фракционного сепаратора семян, произведен расчет и построение траекторий компонентов семенного материала яровой пшеницы. Исходными данными для расчета являлись сведения, полученные ранее при расчете траекторий частиц в ПСК различными методами. Местоположение на выходе из канала, значение и направление векторов скоростей частиц определялись методом компьютерного моделирования с применением программного комплекса Solidworks Flow Simulation и двумя экспериментально-теоретическими методами. Последние основаны на учете реального поля скоростей воздушного потока в ПСК на режимах с зерновой нагрузкой и без нее. Выполнено сравнение расчетных значений конструктивных параметров с результатами экспериментальных исследований разделительной камеры. Установлено, что методы расчета траекторий частиц зерновых примесей оказывают значительное влияние на длину разделительной камеры и высоту выходного окна. Наибольшая длина разделительной камеры 0,75 м потребуется при компьютерном моделировании поля скоростей в ПСК. Гораздо меньшие значения (0,50 и 0,45 м) необходимы при расчете траекторий частиц в ПСК с использованием полей скоростей, полученных экспериментально-теоретическими методами. В процессе экспериментального исследования разделительной камеры при очистке семян пшеницы была определена оптимальная длина разделительной камеры, равная 0,55 м при высоте выходного окна 0,30 м. Таким образом, наиболее близкими к экспериментальным данным являются расчетные значения конструктивных параметров разделительной камеры, полученные экспериментально-теоретическими методами, что позволяет рекомендовать их к использованию на стадии проектирования пневмосепараторов.

1. Piven V. V. Determination of the Extent of Fraction in Air Separation of Grain Material. IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2018;1059:012001. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1059/1/012001

2. Badretdinov I., Mudarisov S., Tuktarov M., Dick E., Arslanbekova S. Mathematical modeling of the grain material separation in the pneumatic system of the grain-cleaning machine. Journal of Applied Engineering Science. 2019;17(4):529-534. DOI: https://doi.org/10.5937/jaes17-22640

3. Бутовченко А. В., Дорошенко А. А., Савченко А. А., Шубин А. И. Использование программного комплекса "FLOWVISION" для определения характеристик воздушного потока в пневмоканале. Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: мат-лы 7-ой Междунар. науч.-практ. конф. в рамках 17-ой Междунар. агропромышленной выставки «Интерагромаш-2014». Ростов н/Д: Донской ГТУ, 2014.С. 52-54.

4. Мударисов С. Г., Бадретдинов И. Д. Оптимизация параметров пневматической системы зерноочистительной машины. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2011;(1):6-7.

5. Sane S., Bujack R., Garth C., Childs H. A survey of seed placement and streamline selection techniques. Computer Graphics Forum. 2020;39(3):785-809. DOI: https://doi.org/10.1111/cgf.14036

6. Panasiewicz M., Mazur J., Zawi´slak K., Kulig R., Łysiak G. The Process of Separation of Husked Soybean in Oblique Airflow. Department of Food Engineering and Machines, University of Life Sciences in Lublin. 2020;12(18):7566. DOI: https://doi.org/10.3390/su12187566

7. Xinping L., Jialiang Z., Jiangtao J. Analysis of Airflow Velocity Field Characteristics of an Oat Cleaner Based on Particle Image Velocimetry Technology Applied Engineering in Agriculture. 2019;35(2):193-201. DOI: https://doi.org/10.13031/aea.12999

8. Lizhang X., Yang L., Xiaoyu C., Guimin W. Numerical simulation of gas–solid two-phase flow to predict the cleaning performance of rice combine harvesters. Biosystems Engineering. 2020;190(4):11-24. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2019.11.014

9. Гиевский А. М. Снижение энергозатрат на работу двух аспирационной пневмосистемы. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2016;(1):2-4.

10. Giyevskiy A. M., Orobinsky V. I., Tarasenko A. P., Chernyshov A. V., Kurilov D. O. Substantiation of basic scheme of grain cleaning machine for preparation of agricultural crops seeds IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2018;327:042035. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/327/4/042035

11. Бурков А. И., Глушков А. Л., Лазыкин В. А. Усовершенствованный экспериментально-теоретический метод расчёта траектории частиц в пневмосепарирующем канале. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018;(3(64)):87-92. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2018.64.3.87-92

12. Бурков А. И., Глушков А. Л., Лазыкин В. А. Расчет траекторий частиц в пневмосепарирующем канале различными методами. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020;21(1):62-70. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.1.62-70

13. Бурков А.И., Баталова Г.А., Глушков А.Л., Лазыкин В.А. Подготовка высококачественных семян с использованием пневмосепараторов. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017;(2(57)):72-76. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2017.57.2.72-76

14. Lazykin V., Burkov A., Glushkov A., Mokiyev V. Defining key design parameters for separation chamber of fractioning pneumatic seed separator. Engineering for Rural Development. 2021;20:181-186. DOI: https://doi.org/10.22616/ERDev.2021.20.TF037

15. Zhukovetskaya S. Air flowing spatial modeling and simulation with Solidworks CAD. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki. 2018;13:79-87. URL: http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-0e92a018-6f21-48cf-ae47-cf138a92f844

16. Jiang H., Lu L., Sun K. Computational fluid dynamics (CFD) modeling of particle deposition in a twodimensional turbulent channel air flow: study of influence factors: Indoor Built Environ 2012;21(2):264-272. DOI: https://doi.org/10.1177/1420326X11414939