Экспериментальное исследование процесса пневмосепарации зерна

Цель работы – экспериментально исследовать параметры процесса сепарации зерна в аэромеханической безрешетной машине.

Прототипом проточной части сепарирующей машины выбрана проточная часть машины «АЛМАЗ» (рис. 1). Это устройство выполняет одновременное удаление примесей и разделение зерна на фракции. Разделение происходит благодаря смещению частиц свободно падающего вороха зерна в горизонтальном потоке воздуха.

Рис.1. Схема работы машины «АЛМАЗ».

Качество сепарации машин такого типа зависит от величины горизонтального смещения зерен в сносящем потоке воздуха. Компьютерные модели внутренней аэродинамики устройства позволяют определить качество сепарации, но результаты моделирования необходимо подтвердить экспериментально.

Для экспериментального исследования процесса сепарации нами разработана и создана лабораторная зерносортировальная установка (см. рис.2 и 3). Установка состоит из проточной части (1 на рис.2), диффузора (2) и вентилятора (3). Проточная часть представляет собой трубу прямоугольного сечения длиной 1200 мм, шириной 60 мм и высотой 800мм. Каркас проточной части изготовлен из П-образного стального профиля и обшит ДВП. Для наблюдения за процессом сепарации передняя стенка проточной части закрыта стеклом. Поток воздуха в машине создает центробежный вентилятор производительностью 900 м3/час и напором – 400 Па. Изменять направления движения потока воздуха позволяют лопатки с углом установки от 0 до 90°. Скорость воздушного протока изменяется путем изменения скорости вращения рабочего колеса вентилятора. Зерно подается в поток воздуха через гибкую трубу диаметром 25 мм при помощи пылесоса работающего в режиме нагнетания. Для варьирования направления и скорости подачи зерна на патрубке пылесоса предусмотрен шаровый кран.

Рис.3. Общий вид лабораторной сортировальной установки.

Программа эксперимента:

1. Продукт для сортировки – гречневая крупа, пшеница, кукуруза, смесь ячменя и пшеницы;

2. Способ подачи зерна:

2.1. Перпендикулярно потоку, с начальной скоростью по координате Х 0 м/с;

2.2. Под углом 30°, навстречу потоку воздуха, с начальной скоростью 4…17 м/с (кран открыт на 25, 50 и 75%);

3. Скорость потока воздуха на выходе из проточной части – 10…17 м/с (положение тиристорного регулятора на вентиляторе 2, 2,5 и 3);

4. Расположение патрубка подачи зерна – на расстоянии 500 и 1000 мм от начала проточной части;

5. Величины, которые подлежат измерению:

- давление, скорость и расход потоков воздуха;

- скорость частиц зерна;

- величина горизонтального смещения частиц зерна.

Параметры потока воздуха рассчитаны по данным измерения давления в потоке воздуха на выходе из машины. Давление в потоке определялось с помощью приемника полного давления с водяным манометром.

Траектория движения частиц вороха фиксировалась на цифровую видеокамеру с частотой 30 кадров/с. При замедленном просмотре видеозаписи определялась величина смещения частиц в потоке воздуха.

Вывод.

Подача вороха навстречу сносящему потоку позволяет существенно увеличить разницу горизонтального смещения частиц вороха различной плотности и размеров, а также уменьшить габаритные размеры проточной части сепарирующей машины. Эти изменения позволят упростить конструкцию проточной части и повысить качество сепарации в условиях непостоянства скорости сносящего потока.

Результаты эксперимента и компьютерного моделирования хорошо согласуются, что позволяет использовать компьютерные модели для выполнения проектных расчетов аэродинамических сортировальных машин.

В зависимости от соотношения скоростей сносящего и подающего потоков воздуха устройство может работать в режиме очистки вороха и в режиме калибровки семян. Режим очистки вороха позволяет выполнить послеуборочную обработку зерна, удалить сорную примесь и подготовить зерно к хранению. Режим калибровки применяется для разделения зерна на посевной материал и фураж во время хранения.