WEB-ресурс научно-практических конференций

Луцик І.Б.

Тернопільський національний педагогічний університет ім.В.Гнатюка , Україна

МЕТОДИ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ТЕМПЕРАТУРНИХ ПОЛІВ У ЗЕРНОВІЙ МАСІ В ПРОЦЕСІ ЗБЕРІГАННЯ

Завдання якісного та раціонального зернозбереження тісно пов’язане із вирішенням проблеми зниження енерго- та ресурсовитрат. Шляхом розв’язку цих задач є впровадження нових технологій автоматизації [2].

Сучасні технології автоматизації повинні ґрунтуватися не тільки на розробці нових, більш точних та оперативних способах отримання інформації про стан об’єкту та середовища. Більш важливим є розробка технологій використання цієї інформації для автоматичного управління. Зокрема, виникає необхідність створення функцій прогнозування в контурі управління з використанням багатофакторної моделі об’єкту.

Зернова маса, як об’єкт дослідження, це штучна екологічна система, в якій відбувається накопичення тепла, вологи, інших продуктів метаболізму зерна основної культури і мікрофлори зернової маси, а також розмноження мікроорганізмів. В результаті цього здійснюється тепло-, волого- та газообмін з навколишнім середовищем [1].

З метою діагностики стану сировини у зерносховищах проводиться температурний моніторинг. Проте основна частина зернової маси, на жаль, внаслідок низьких показників коефіцієнтів температуропровідності та теплопровідності знаходиться поза радіусом чутливості термодатчиків (коливається від 0,57 до 1,30м в залежності від початкової температури зерна, що зберігається) є недоступною для вчасного діагностування стану самозігрівання.

Відсутність достовірної інформації про стан зернової маси приводить до ускладнення задачі зберігання сировини без втрат і, нерідко, до прийняття запізнілих технологічних рішень щодо елімінації процесів деструкції та погіршення якості зерна. Хоча це погіршення зазвичай відбувається повільно і менш інтенсивно на початку процесу (35-120 діб) при вологості нижче критичної (14%) і температурі 10-25 ⁰ С, повна втрата якості зерна може відбутися при несприятливому поєднанні вищевказаних факторів за лічені дні [1].

Аналізуючи теплові процеси в зерновій масі, слід зауважити, що основними типами вогнищ самозігрівання є гніздове та пластове.

У першому випадку це відбувається коли вогнище знаходиться в глибині насипу. Тоді маємо центрально-симетричне нестаціонарне температурне поле, для якого характерним є те, що при віддаленні від вогнища самозігрівання, температура понижується у будь-якому напрямку приблизно з однаковою швидкістю. Якщо ж таку картину теплового поля «спроектувати» на будь-який напрямок і обчислити середнє значення температур, то в результаті отримаємо одномодальний розподіл, аналогічний нормальному розподілу [3].

Розглянувши дану задачу як просторову, тобто провівши проектування поля температур на осі x, y, z, можна зробити такий висновок: - якщо розподіл нормальний і значення X,Y,Z є центрами відповідних розподілів, то центр вогнища самозігрівання має координати X,Y,Z.

Представлений метод не завжди дозволяє ідентифікувати процес. Доволі часто при зберіганні виникає пластове самозігрівання, причинами якого є шари неоднорідного по своїй вологості зерна а також вплив зовнішнього середовища (особливо в пристінних зонах та ділянках дна) та ін. Тоді виникає необхідність враховувати різні варіанти граничних умов. Крім того, можливі випадки одночасної появи декількох таких вогнищ. За таких умов доцільним є застосування чисельних методів, адже при їх використанні практично знімаються обмеження на форму досліджуваних об’єктів, на вид граничних умов та розмірність задачі.

Існуючі моделі процесів тепломасcообміну в зерновій масі засновані на теоріях взаємозв'язаного тепловологопереносу в капілярнопористих середовищах А.В.Ликова, А.М.Файн і багатофазною фільтрацією G.R.Thorpe, M.E.Casada. Прогнозування процесів самозігрівання з використанням вказаних моделей не враховує ряд явищ, що спостерігаються в зерновій масі: моделі на базі теорії А.В.Ликова не враховують конвекцію повітря в міжзерновому просторі, а на базі теорії багатофазної фільтрації - нелінійний вплив стану зернової маси на тепло і вологовиділення в ній.

Врахувати ці чинники можливо з використанням синергетичного підходу, згідно якого, зернова маса розглядається як мультистабільне активне середовище, в якому локальні вогнища самозігрівання ініціюють автохвилевий фронт переходу з метастабільного стану у фазу активізації процесу самозігрівання. Такий підхід формалізується універсальними математичними моделями синергетики [4].

Проблема ідентифікації параметрів вогнищ самозігрівання і прогнозування динаміки температурного росту є й надалі актуальною. Вчасне виявлення негативних процесів з передбаченням їх подальшого розвитку дозволить вжити відповідних заходів щодо їх усунення. Це дасть змогу врахувати не тільки фактори якісного збереження сировини, а й оптимізувати даний процес з точки зору економії енергоресурсів.

Список використаних джерел:

1. Джанкуразов Б. О. Способ обнаружения самосогревания зерновой массы // Журнал «АПК-ИНФОРМ On-line» // http://www.apk-inform.com

2. Жуковський Е.Й. і ін. Комплексна автоматизація зберігання зерна в зерносховищах // Журнал “Зернові продукти і комбікорми”. – 2004. - С.43-45.

3. Иглицкий А.М. Алгоритм автоматического обнаружения локальных очагов самосогревания зерна // http://www.vivanauka.ru/nauch_trudi

4. Шаззо А.Ю. и др. Программный комплекс для компьютерного моделирования тепломассообменных процессов при хранении зерновой массы. Сб. научных трудов МПА: Вып.IV - М.: ГИОРД, 2006. – С.274-284.