Розробка фізико-математичної моделі самонагрівання зернової маси стрижневим осередком прямокутного перерізу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.287391Ключові слова:
самонагрівання зернової маси, кінетика температури, модель стрижневого осередку прямокутного перерізуАнотація
Робота присвячена підвищенню енерго- та ресурсоефективності процесу зберігання сировини рослинного походження, а, саме, запобіганню самонагрівання зернових мас у силосах елеваторів. Відзначено, що ефективність аналізу самонагрівання зернових мас підвищується за умови використання математичних моделей температурних полів зернової маси під час зберігання разом із даними отриманими експериментально. Розроблено фізико-математичну модель, що описує двовимірне локалізоване нестаціонарне температурне поле насіннєвого матеріалу, породжене однорідним стрижневим осередком прямокутного поперечного перерізу. До побудованого аналітичного розв'язку запропоновано спосіб прискорення збіжності рядів, що ґрунтується на виділенні та аналітичному обчисленні суми складової повільної збіжності. Доведено адекватність фізико-математичної моделі шляхом розрахунків та шляхом порівняння температури осередку самонагрівання, отриманої теоретично, та температури, отриманої у виробничих умовах. Встановлені кінетики температури об’ємів зернової маси під час зберігання, отримані експериментально та теоретично, корелюють між собою в діапазоні тривалості від 0 до 30 діб із коефіцієнтом кореляції не менше 0,98. Це доводить можливість застосування прогнозів температури осередків самонагрівання в об’ємі зернової маси, отриманих з використанням розробленої фізико-математичної моделі, у виробничих умовах. Обмеженням дослідження є те, що модель не є універсальною. Вона є черговим етапом на шляху до універсальної моделі. Обмеження дослідження полягає у тому, що для термінів зберігання більше за 30 діб необхідно проводити новий прогноз надлишкової температури
Посилання
- Domaracka, L., Matuskova, S., Tausova, M., Senova, A., Kowal, B. (2022). Efficient Use of Critical Raw Materials for Optimal Resource Management in EU Countries. Sustainability, 14 (11), 6554. doi: https://doi.org/10.3390/su14116554
- Chen, G., Hou, J., Liu, C. (2022). A Scientometric Review of Grain Storage Technology in the Past 15 Years (2007–2022) Based on Knowledge Graph and Visualization. Foods, 11 (23), 3836. doi: https://doi.org/10.3390/foods11233836
- Olorunfemi, B. J., Kayode, S. E. (2021). Post-Harvest Loss and Grain Storage Technology- A Review. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 9 (1), 75–83. doi: https://doi.org/10.24925/turjaf.v9i1.75-83.3714
- Cui, H., Zhang, Q., Wu, W., Zhang, H., Ji, J., Ma, H. (2022). Modeling and Application of Temporal Correlation of Grain Temperature during Grain Storage. Agriculture, 12 (11), 1883. doi: https://doi.org/10.3390/agriculture12111883
- Wang, X., Wu, W., Yin, J., Zhang, Z., Wu, Z., Zhang, H. (2018). Analysis of wheat bulk mould and temperature-humidity coupling based on temperature and humidity field cloud map. Nongye Gongcheng Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 34 (10), 260–266. doi: https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.2018.10.033
- Yan, H., Chen, G., Zhou, Y., Liu, L. (2012). Primary study of temperature distribution measurement in stored grain based on acoustic tomography. Experimental Thermal and Fluid Science, 42, 55–63. doi: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2012.04.010
- Ge, L Chen, E. (2021). Research on grain storage temperature prediction model based on improved long short-term memory. Journal of Computational Methods in Sciences and Engineering, 21 (5), 1145–1154. doi: https://doi.org/10.3233/jcm-204751
- Quemada-Villagómez, L. I., Molina-Herrera, F. I., Carrera-Rodríguez, M., Calderón-Ramírez, M., Martínez-González, G. M., Navarrete-Bolaños, J. L., Jiménez-Islas, H. (2020). Numerical Study to Predict Temperature and Moisture Profiles in Unventilated Grain Silos at Prolonged Time Periods. International Journal of Thermophysics, 41 (5). doi: https://doi.org/10.1007/s10765-020-02636-5
- Ol'shanskii, V. P. (2001). Temperature field of bedded self-heating of a bank in a silo. Combustion, Explosion and Shock Waves, 37, 53–56. doi: https://doi.org/10.1023/A:1002816725317
- Ol'shanskii, V. P. (2004). Identification of the Parameters of a Nested Cylindrical Heat Source under Stationary Self‐Heating of a Raw Material Mass of the Same Form. Journal of engineering physics and thermophysics, 77 (1), 242–246. doi: https://doi.org/10.1023/B:JOEP.0000020747.49072.8b
- Jayanti, S., Valette, M. (2005). Calculation of dry out and post-dry out heat transfer in rod bundles using a three field model. International Journal of Heat and Mass Transfer, 48 (9), 1825–1839. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2004.11.005
- Ol'shanskii, V. P. (2002). Steady-state temperature field of a cylindrical mass of raw material when it is self-heated by an ellipsoidal source. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 75 (4), 954–956. doi: https://doi.org/10.1023/A:1020331622455
- Olshanskiy, V. P., Slipchenko, M. V., Olshanskiy, O. V. (2021). To calculation and forecast of the temperature of formation self-heating of plant raw materials. Engineering of nature management, 3 (21), 66–72. doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.7316973
- Biliaiev, М. М., Berlov, O. V., Biliaieva, V. V., Kozachyna, V. A. (2022). Numerical simulation of the process of self-heating of plant raw materials for the purpose of determining the time of the fire initiation. Ukrainian Journal of Civil Engineering and Architecture, 6, 7–13. doi: https://doi.org/10.30838/j.bpsacea.2312.281221.7.809
- Subrot Panigrahi, S., Singh, C. B., Fielke, J., Zare, D. (2019). Modeling of heat and mass transfer within the grain storage ecosystem using numerical methods: A review. Drying Technology, 38 (13), 1677–1697. doi: https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1656643
- Olshanskyi, В., Kharchenko, С., Slipchenko, М., Kovalyshyn, С., Mazurak, М. (2021). On calculation of the temperature of raw material self-heating in cylindrical tanks. Bulletin of Lviv National Environmental University. Agroengineering Research, 25, 21–27. doi: https://doi.org/10.31734/agroengineering2021.25.021
- Askarov, A., Tlevlessova, D., Ostrikov, A., Shambulov, Y., Kairbayeva, A. (2022). Developing a statistical model for the active ventilation of a grain layer with high moisture content. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (11 (115)), 6–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253038
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Maksym Slipchenko, Vadym Bredykhin, Andrey Pak, Petro Gurskyi, Oleksiy Alfyorov, Alina Pak
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
