To the determination of heating temperature of an object of thermal influence in solar power plants
- Authors: Kupreenko A.I1, Komogortsev V.F1, Isaev K.M1, Chenin A.N1, Shkuratov G.V1
-
Affiliations:
- Bryansk State Agrarian University
- Issue: Vol 83, No 3 (2016)
- Pages: 20-22
- Section: Articles
- Submitted: 27.04.2021
- Published: 15.03.2016
- URL: https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/66127
- DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-66127
- ID: 66127
Cite item
Full Text
Abstract
Full Text
Введение Объектом теплового воздействия в гелиоустановках может быть, например, влажное зерно, подвергаемое сушке, приточный воздух в системах естественной вентиляции животноводческих помещений, нагреваемая вода и т.д. В роли переменных внешних факторов выступают метеорологические условия работы гелиоустановки, в частности солнечная активность в течение дня. У сушилок, работающих на традиционных источниках энергии, характеристики теплоносителя постоянны. В качестве объекта исследования принят процесс нагрева зерна в барабанной гелиосушилке. Известно, что нагрев зерна выше определенной температуры приводит к потере его всхожести. Поэтому прогнозирование температуры нагрева зерна имеет большое значение для обеспечения качества выполнения технологического процесса сушки. Методика такого расчета для гелиоустановок отсутствует. Цель исследования Цель работы - нахождение математической зависимости температуры нагрева объекта теплового воздействия гелиоустановки от времени ее использования в условиях переменных внешних факторов. Материалы и методы Рассмотрим на примере барабанной гелиосушилки нагрев зерна в процессе его сушки [1-3]. Пусть m - масса зерна, кг; С - удельная теплоемкость зерна, Дж/(кг·°С); Т0 - начальная температура зерна, °С; - температура зерна в момент времени ; . Для зерна влажностью 20% удельная теплоемкость составляет 2,08 кДж/(кг·°С). Тогда - величина аккумулированной зерном теплоты в момент времени t; - в момент времени . За время dt количество теплоты, аккумулированной зерном, увеличится на величину: . (1) Это количество теплоты будет передано зерну сушильным агентом в процессе их теплообмена: (2) где Тса - температура сушильного агента, °С; k - коэффициент теплообмена. Приравняв выражения (1) и (2), получим: (3) где t = 0…7 ч [4-6]. В гелиосушилках в процессе сушки растет не только температура зерна, но и температура сушильного агента вследствие увеличения солнечной активности в течение дня. Анализ экспериментальных данных [7, 8] показывает, что имеет место прямо пропорциональная зависимость между температурами сушильного агента и зерна: ; (4) Подставим выражение (4) в (3): (5) Произведем разделение переменных: . Проинтегрируем полученное выражение: где A - произвольная константа интегрирования. Для вычисления интеграла в левой части выражения (6) сделаем подстановку: тогда С учетом выражения (7) левая часть равенства (6) после интегрирования примет вид: Заменим левую часть равенства (6) с учетом выражения (8): Полученное равенство после преобразований будет иметь вид: Учтем, что = A - неопределенная константа. Тогда получим: откуда Наконец, учтем, что - неопределенная константа, которую снова обозначим буквой A. Тогда выражение (9) примет вид: Учитывая начальное условие , из выражения (10) получим: Введем обозначение: Тогда равенство (10) примет окончательный вид: Графически поведение функции изображено на рисунке. Результаты и их обсуждение Выражение (11) позволяет определить температуру нагрева объекта теплового воздействия в гелиоустановке с учетом внешних факторов окружающей среды и теплотехнических характеристик самого объекта. Анализ полученной экспоненциальной зависимости показывает, что температура нагрева объекта теплового воздействия определяется в основном его начальной температурой, массой и теплоемкостью, продолжительностью нагрева, коэффициентом теплообмена. При этом возможно решение двух задач: 1) задаваясь предельной температурой нагрева объекта, можно определить максимальную продолжительность его тепловой обработки в заданных условиях; 2) задаваясь максимальным временем тепловой обработки объекта, определить возможную температуру его нагрева. Заключение Полученная математическая зависимость удобна для практических расчетов, требует небольшого объема исходной информации справочного и экспериментального характера.About the authors
A. I Kupreenko
Bryansk State Agrarian University
Email: kupreenkoai@mail.ru
DSc in Engineering Kokino, Bryansk region, Russia
V. F Komogortsev
Bryansk State Agrarian UniversityPhD in Physics and Mathematics Kokino, Bryansk region, Russia
Kh. M Isaev
Bryansk State Agrarian UniversityPhD in Economics Kokino, Bryansk region, Russia
A. N Chenin
Bryansk State Agrarian UniversityEngineer Kokino, Bryansk region, Russia
G. V Shkuratov
Bryansk State Agrarian UniversityEngineer Kokino, Bryansk region, Russia
References
- Купреенко А.И., Байдаков Е.М., Исаев Х.М. Эффективность использования барабанной гелиосушилки зерна // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. 2012, №3. C. 33-35.
- Купреенко А.И., Байдаков Е.М., Исаев Х.М. Экономическая эффективность барабанной гелиосушилки зерна // Вестник ФГОУ ВПО Брянская ГСХА. 2012, №5. C. 41-44.
- Купреенко А.И., Байдаков Е.М., Исаев Х.М. К обоснованию параметров барабанной гелиосушилки зерна // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. 2012, №1. C. 48-51.
- Байдаков Е.М., Купреенко А.И., Исаев Х.М. и др. Разработка барабанной гелиосушилки зерна и обоснование ее конструктивно-технологических параметров // Технология колесных и гусеничных машин. 2014, №6. С. 10-16.
- Купреенко А.И., Байдаков Е.М., Исаев Х.М. и др. Зерносушильный комплекс на основе альтернативного источника энергии // Труды ГОСНИТИ. 2015, т. 120. С. 49-53.
- Купреенко А.И., Ченин А.Н. К обоснованию вместимости водяного аккумулятора теплоты барабанной гелиосушилки // Вестник ФГОУ ВПО Брянская ГСХА. 2015, №4. С. 46-48.
- Купреенко А.И., Ченин А.Н. К обоснованию режима работы резервных систем подогрева и вентиляции барабанной гелиосушилки // Тракторы и сельхозмашины. 2015, №2. С. 30-31.
- Ченин А.Н., Купреенко А.И. Результаты испытания резервных систем подогрева и вентиляции барабанной гелиосушилки // Агротехника и энергообеспечение. 2014, т. 1, №1. С. 227-230.