WYMIANA CIEPŁA W PROCESIE TERMICZNEGO EKSPANDOWANIA NASION PROSA W STRUMIENIU GORĄCEGO POWIETRZA

Podobne dokumenty
Inżynieria Rolnicza 5(93)/2007

WPŁYW WIELKOŚCI NASION NA NIEZBĘDNĄ DŁUGOŚĆ PRZEWODU PNEUMATYCZNEGO W PROCESIE EKSPANDOWANIA NASION

Instrukcja stanowiskowa

Wnikanie ciepła przy konwekcji swobodnej. 1. Wstęp

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

BADANIE WYMIENNIKA CIEPŁA TYPU RURA W RURZE

Występują dwa zasadnicze rodzaje skraplania: skraplanie kroplowe oraz skraplanie błonkowe.

wrzenie - np.: kotły parowe, wytwornice pary, chłodziarki parowe, chłodzenie (np. reaktory jądrowe, silniki rakietowe, magnesy nadprzewodzące)

J. Szantyr Wykład nr 20 Warstwy przyścienne i ślady 2

OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW PRACY PNEUMATYCZNEGO SEPARATORA KASKADOWEGO

WPŁYW ZMIAN ZAWARTOŚCI WODY NA TWARDOŚĆ ZIARNA PSZENICY PODCZAS PRZECHOWYWANIA W SILOSIE W WARUNKACH MODELOWYCH

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

ZALEśNOŚĆ WILGOTNOŚCI RÓWNOWAGOWEJ NASION OD TEMPERATURY

ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego

WPŁYW METODY DOPROWADZENIA CIEPŁA W PROCESIE SUSZENIA MARCHWI NA KINETYKĘ PROCESU

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA SIŁĘ CIĘCIA I SIŁĘ ŚCISKANIA ZIEMNIAKÓW

Politechnika Poznańska

ANALIZA SPOSOBÓW EKSPANDOWANIA NASION ORAZ WARZYW I OWOCÓW METODĄ PRZEMIANY FAZOWEJ WODY

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ZUśYCIE CIEPŁA PODCZAS ELEKTRYCZNEGO OGRZEWANIA PODŁOśA OGRODNICZEGO

WPŁYW TEMPERATURY W POMIESZCZENIACH POMOCNICZYCH NA BILANS CIEPŁA W BUDYNKACH DLA BYDŁA

Analiza wymiany ciepła w przekroju rury solarnej Heat Pipe w warunkach ustalonych

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

K raków 26 ma rca 2011 r.

ANALIZA TERMODYNAMICZNA RUROWYCH GRUNTOWYCH WYMIENNIKÓW CIEPŁA DO PODGRZEWANIA POWIETRZA WENTYLACYJNEGO

WPŁYW PARAMETRÓW PNEUMATYCZNEGO WDMUCHIWANIA I WŁASNOŚCI CZĄSTEK NA ZASIĘG STRUMIENIA

WYMIANA CIEPŁA i WYMIENNIKI CIEPŁA

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA WNIKANIA CIEPŁA PODCZAS KONWEKCJI WYMUSZONEJ GAZU W RURZE

WSPÓŁCZYNNIK PRZEJMOWANIA CIEPŁA PRZEZ KONWEKCJĘ

Politechnika Gdańska

BADANIE CIEPLNE LAMINATÓW EPOKSYDOWO-SZKLANYCH STARZONYCH W WODZIE THERMAL RESERACH OF GLASS/EPOXY LAMINATED AGING IN WATER

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

ANALIZA WYMIANY CIEPŁA OŻEBROWANEJ PŁYTY GRZEWCZEJ Z OTOCZENIEM

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Inżynieria procesów przetwórstwa węgla, zima 15/16

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

XIV KONFERENCJA CIEPŁOWNIKÓW

MASA WŁAŚCIWA NASION ZBÓś W FUNKCJI WILGOTNOŚCI. Wstęp. Materiał i metody

Zad 1. Obliczyć ilość ciepła potrzebnego do nagrzania stalowego pręta o promieniu r = 3cm długości l = 6m. C do temperatury t k

WSPOMAGANIE KOMPUTEROWE W PROJEKTOWANIU ŚCIAN OSŁONOWYCH Z UWAGI NA WYMAGANIA OCHRONY CIEPLNEJ

BADANIA PROCESU SUSZENIA NASION WARZYW

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

ODWZOROWANIE MATEMATYCZNE PROCESU OBRÓBKI TERMICZNEJ PROSA W PIECU KONWEKCYJNYM. Streszczenie

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

OCENA PORÓWNAWCZA ZUśYCIA PALIWA SILNIKA CIĄGNIKOWEGO ZASILANEGO BIOPALIWEM RZEPAKOWYM I OLEJEM NAPĘDOWYM

Ćwiczenie N 13 ROZKŁAD CIŚNIENIA WZDŁUś ZWĘśKI VENTURIEGO

WPŁYW GRADIENTU TEMPERATURY NA WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODZENIA CIEPŁA

ANALIZA JAKOŚCIOWA STRAT CIEPŁA Z POWIERZCHNI WODY OTWARTEJ NIECKI BASENOWEJ W ZALEŻNOŚCI OD WYBRANYCH CZYNNIKÓW ATMOSFERYCZNYCH

ZASTOSOWANIE OKRĄGŁEGO OŻEBROWANIA RUR GRZEWCZYCH W OGRZEWANIU PODŁOGOWYM

WPŁYW NACHYLENIA KOSZA SITOWEGO NA PRZEPUSTOWOŚĆ SITA DASZKOWEGO I CZYSTOŚĆ ZIARNA

Jarosław Knaga, Małgorzata Trojanowska, Krzysztof Kempkiewicz* Zakład Energetyki Rolniczej Akademia Rolnicza w Krakowie *Vatra S.A.

ZALEŻNOŚĆ WSPÓŁCZYNNIKA DYFUZJI WODY W KOSTKACH MARCHWI OD TEMPERATURY POWIETRZA SUSZĄCEGO

AERODYNAMIKA UKŁADU KOŁO KOLEJOWE - KLOCEK HAMULCOWY I JEJ WPŁYW NA OBCIĄŻENIA TERMICZNE

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA. Poszukiwanie optymalnej średnicy rurociągu oraz grubości izolacji

Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Autor: Tadeusz BOHDAL, Henryk CHARUN, Robert MATYSKO Środa, 06 Czerwiec :42

Automatyzacja procesu odszraniania wentylatorowych chłodnic powietrza gorącymi parami czynnika w małych urządzeniach chłodniczych

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

NARODOWY FUNDUSZ OCHRONY ŚRODOWISKA I GOSPODARKI WODNEJ

InŜynieria Rolnicza 14/2005. Streszczenie

Raport cząstkowy z badania nr 2017/16/LK Badanie konstrukcji szkieletowej

Ćwiczenie nr 2 Wpływ budowy skraplacza na wymianę ciepła

Streszczenie. Słowa kluczowe: towary paczkowane, statystyczna analiza procesu SPC

DOBÓR ŚRODKÓW TRANSPORTOWYCH DLA GOSPODARSTWA PRZY POMOCY PROGRAMU AGREGAT - 2

ĆWICZENIE NR 4 WYMIENNIK CIEPŁA

POLSKIE TOWARZYSTWO ELEKTROCIEPŁOWNI ZAWODOWYCH

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

Obieg Ackeret Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji

METODA ELEMENTÓW SKOŃOCZNYCH Projekt

W zaleŝności od charakteru i ilości cząstek wyróŝniamy: a. opadanie cząstek ziarnistych, b. opadanie cząstek kłaczkowatych.

PROCES CIĄGŁEJ SEDYMENTACJI WIELOSTRUMIENIOWEJ W ZASTOSOWANIU DO URZĄDZEŃ ODLEWNICZYCH

Kalkulator Audytora wersja 1.1

Politechnika Poznańska Metoda elementów skończonych. Projekt

WPŁYW KSZTAŁTU POCZĄTKOWEGO CZĄSTEK NA SKURCZ SUSZARNICZY W CZASIE SUSZENIA MIKROFALOWEGO PRZY OBNIśONYM CIŚNIENIU

OCENA NIEZAWODNOŚCI EKSPLOATACYJNEJ AUTOBUSÓW KOMUNIKACJI MIEJSKIEJ

STEROWANIE ADAPTACYJNE WYBRANEJ KLASY PROCESÓW INŻYNIERII ROLNICZEJ

INSTRUKCJA MONTAśU I UśYTKOWANIA POJEMNOŚCIOWE PODGRZEWACZE WODY BSV

WSPOMAGANIE DECYZJI W ZAKRESIE POPRAWY EFEKTYWNOŚCI PRACY

SEMINARIUM Z CHŁODNICTWA

Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej

Marek Tukiendorf, Katarzyna Szwedziak, Joanna Sobkowicz Zakład Techniki Rolniczej i Leśnej Politechnika Opolska. Streszczenie

Metoda elementów skończonych-projekt

STEROWANIE CIŚNIENIEM BEZWZGLĘDNYM W APARACIE UDOJOWYM DLA KRÓW

METODA OKREŚLANIA CZASÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ PRÓBEK ZIARNA NA PRZYKŁADZIE PROSA Zbigniew Oszczak, Marian Panasiewicz

Modelowanie i symulacja zagadnień biomedycznych PROJEKT BARTŁOMIEJ GRZEBYTA, JAKUB OTWOROWSKI

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła lutni elastycznych. 1. Wstęp PROJEKTOWANIE I BADANIA

7.2.2 Zadania rozwiązane

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

OKREŚLENIE TERMICZNEJ STAŁEJ CZASOWEJ ŻELBETOWEJ PRZEGRODY BUDOWLANEJ W ZALEŻNOŚCI OD WARUNKÓW ZEWNĘTRZNYCH I JEJ STRUKTURY

POZIOM I DYNAMIKA ZMIAN WYPOSAśENIA I WYKORZYSTANIA CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH W GOSPODARSTWACH RODZINNYCH

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

gazów lub cieczy, wywołanym bądź różnicą gęstości (różnicą temperatur), bądź przez wymuszenie czynnikami zewnętrznymi.

Politechnika Poznańska

LABORATORIUM METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

POLE TEMPERATURY SIECI CIEPLNYCH

Transkrypt:

Konopko Henryk Politechnika Białostocka WYMIANA CIEPŁA W PROCESIE TERMICZNEGO EKSPANDOWANIA NASION PROSA W STRUMIENIU GORĄCEGO POWIETRZA Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki symulacji komputerowej procesu termicznego ekspandowania nasion prosa w przewodzie pneumatycznym. Świadczą one o duŝym wpływie przyjętych wielkości wejściowych na wymianę ciepła w okresie doprowadzania nasion do stanu krytycznego. Słowa kluczowe: ekspandowanie termiczne, nasiona prosa. Wprowadzenie Celem pracy było przeprowadzenie analizy wpływu wielkości wejściowych sterujących procesem ekspandowania nasion prosa w strumieniu gorącego powietrza w pionowym przewodzie na wymianę ciepła pomiędzy powietrzem i nasionami. Wielkościami wejściowymi były początkowe wartości: temperatury powietrza, strumienia masy powietrza oraz strumienia masy nasion. Jako wielkości wyjściowe przyjęto średnie wartości: współczynnika wnikania ciepła, gęstości strumienia ciepła i strumienia ciepła wnikającego do nasienia w okresie jego doprowadzania do stanu krytycznego. W stanie krytycznym skrobia nasion jest upłynniona, a średnia ich osiąga wartość krytyczną odpowiadającą takiemu ciśnieniu wewnątrz nasienia, przy którym rozrywa się jego okrywa i rozpoczyna się ekspansja ziaren skrobi [Konopko 2004a]. Model procesu i metodyka obliczeń Dla zrealizowania tak sformułowanego celu konieczne było opracowanie modelu procesu ekspandowania oraz algorytmu obliczeń i specjalnego programu komputerowego. Przyjęto, Ŝe w fizycznym modelu tego procesu moŝna wyodrębnić dwa etapy. W pierwszym z nich, przebiegającym przy średniej temperaturze nasion mniejszej od krytycznej, zachodzi ich podgrzewanie i częściowe suszenie. Po osiągnięciu przez tę temperaturę wartości krytycznej, postępuje dalsze suszenie nasion, a takŝe przemiany skrobi, protein i tłuszczu zachodzące bez zmiany temperatury nasion. Osiągnięcie przez nasiona temperatury krytycznej oraz przejęcie całego niezbędnego ciepła, kończy proces doprowadzania ich do stanu krytycznego. W tym momencie następuje rozerwanie okrywy nasiennej i bardzo szybko zachodzi ekspansja ziaren skrobi. Wywołuje ją przemiana pozostałej do tego momentu w nasionach wody w parę wodną. Dalsze ogrzewanie nasion doprowadza do wzrostu temperatury nasion powyŝej wartości krytycznej i dalszych przemian ich składników, co pogarsza jakość produktu. Podstawowe równania modelu zostały przedstawione w innej pracy autora [Konopko 2004a]. Obliczenia prowadzono metodą krok po kroku, aŝ do momentu doprowadzenia nasienia do stanu krytycznego. Opracowana metodyka obliczeń umoŝliwia określenie takich wartości wielkości wejściowych, przy których moŝna uzyskać produkt wysokiej jakości. Nie jest to moŝliwe bez spełnienia czterech podstawowych warunków: transportu nasion do momentu rozerwania okrywy nasiennej, doprowadzenia do nasion niezbędnego ciepła, nie przekroczenia maksymalnej dopuszczalnej temperatury powierzchni nasion oraz uzyskania końcowej zawartości wody w nasionach zapewniającej osiągnięcie maksymalnej ich ekspansji. 235

Dla realizacji celu pracy opracowano specjalistyczny program komputerowy oraz ogólny algorytm określania przebiegu procesu doprowadzania nasion do stanu krytycznego. W części obliczeń procesu dotyczącej wymiany ciepła algorytm ten nakazywał obliczenie w kaŝdym kroku kolejno następujących parametrów: - ciepła właściwego powietrza, - średniej temperatury powietrza w warstwie laminarnej, - współczynnika przewodzenia ciepła powietrza o tej temperaturze, - lepkości dynamicznej powietrza o tej samej temperaturze, - liczb Prandtla i Reynoldsa dla powietrza w warstwie laminarnej, - liczby Nusselt a dla wymiany ciepła pomiędzy powietrzem i nasieniem, - współczynnika wnikania ciepła do nasienia, - współczynników przewodzenia ciepła poszczególnych składników nasienia dla jego średniej temperatury, - objętościowych udziałów poszczególnych składników w nasieniu, - współczynnika przewodzenia ciepła nasienia dla średniej jego temperatury, - ciepła właściwego substancji suchej nasienia dla średniej jego temperatury, - ciepła właściwego nasienia dla średniej jego temperatury, - współczynnika wyrównywania temperatury nasienia, - promienia zastępczego nasienia, - liczb Fouriera i Biota, - współczynnika κ i, - temperatury na powierzchni nasienia, - gęstości strumienia ciepła do nasienia, - strumienia ciepła oddawanego przez powietrze do nasienia. Wyniki obliczeń i ich dyskusja Wyniki obliczeń przedstawiają rysunki 1-3. a) 425 Współczynnik wnikania ciepła do nasienia, W/m 2 K 420 415 410 405 400 395 390 420-425 415-420 410-415 405-410 400-405 395-400 390-395 236

b) Współczynnik wnikania ciepła do nasienoia, Wm 2 K 425 420 415 410 405 400 395 390 Strumień powietrza, g/s 420-425 415-420 410-415 405-410 400-405 395-400 390-395 Rys. 1. Wpływ strumienia masy powietrza i jego początkowej temperatury na średnią wartość współczynnika wnikania ciepła do nasienia przy strumieniu nasion: a) 0,5; b) 1,0 g/s Fig. 1. Effect of air mass stream and its initial temperature on average value of heat penetration coefficient into seeds at seed stream (a) 0.5, (b) 1.0 g/s. Otrzymane wyniki świadczą o nieznacznym wpływie przyjętych wielkości wejściowych (w przyjętym zakresie ich wartości) na współczynnik wnikania ciepła do nasienia. Największa róŝnica wartości tego współczynnika nie przekracza 5%. Tym niemniej naleŝy stwierdzić, Ŝe największe jego wartości otrzymano dla największego strumienia powietrza i najniŝszej jego temperatury. a) Gęstość strumienia ciepła, kw/m 2 60 50 40 30 20 10 0 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10 237

b) 60 Gęstość strumienia ciepła, kw/m 2 50 40 30 20 10 0 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10 Rys. 2. Wpływ strumienia masy powietrza i jego początkowej temperatury na średnią wartość gęstości strumienia ciepła do nasienia przy strumieniu nasion: a) 0,5; b) 1,0 g/s Fig. 2. Effect of air mass stream and its initial temperature on average value of heat flux density into seeds at seed stream (a) 0.5, (b) 1.0 g/s. a) 0,4 Strumień ciepła wnikającego do nasienia, W 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,35-0,4 0,3-0,35 0,25-0,3 0,2-0,25 0,15-0,2 0,1-0,15 238

b) 0,4 Strumień ciepła wnikającego do nasienia, W 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,35-0,4 0,3-0,35 0,25-0,3 0,2-0,25 0,15-0,2 0,1-0,15 Strumień powietrza, g,s Poczatkowa Rys. 3. Wpływ strumienia masy powietrza i jego początkowej temperatury na średnią wartość strumienia ciepła do nasienia przy strumieniu nasion: a) 0,5; b) 1,0 g/s Fig. 3. Effect of air mass stream and its initial temperature on average value of heat flux into seeds at seed stream (a) 0.5, (b) 1.0 g/s. Znacznie większy jest wpływ wielkości wejściowych na średnie wartości gęstości strumienia ciepła wnikającego do nasienia i strumienia tego ciepła. W największym stopniu dotyczy to początkowej temperatury powietrza i jego strumienia. W szczególności zwiększanie początkowej temperatury powietrza powoduje znaczny wzrost średniej wartości gęstości strumienia ciepła i strumienia ciepła wnikającego do nasienia. Jest to spowodowane zwiększeniem siły napędowej wymiany ciepła pomiędzy powietrzem i nasionami. Strumień powietrza ma mniejszy wpływ na te wielkości wyjściowe. NaleŜy jednak odnotować, Ŝe wpływ ten wzrasta w miarę zmniejszania początkowej temperatury powietrza oraz zwiększania strumienia nasion. To z kolei jest spowodowane przez zwiększony spadek temperatury powietrza w przewodzie wskutek: wymiany ciepła z większą ilością nasion, a takŝe zwiększonych strat ciepła w dłuŝszym (ze względu na większą prędkość nasion) przewodzie. Bardziej intensywna (świadczą o niej duŝe wartości strumienia ciepła) wymiana ciepła pomiędzy powietrzem i nasionami powoduje, Ŝe powierzchni nasion jest wyŝsza, a więc mniej korzystna dla jakości produktu [Konopko 2004b]. W tych samych warunkach osiągana jest większa (korzystna dla jakości produktu) zawartość wody w nasionach w stanie krytycznym. Tak więc optymalna wymiana ciepła w procesie ma charakter kompromisu. Podsumowanie 1. Przyjęte wielkości wejściowe (początkowa powietrza oraz strumienie powietrza i nasion) tylko w bardzo małym stopniu wpływają na współczynnik wnikania ciepła do nasienia. 2. Znacznie większy jest wpływ wielkości wejściowych na średnie wartości gęstości strumienia ciepła wnikającego do nasienia i strumienia tego ciepła. 3. Wpływ strumienia nasion na wymianę ciepła ujawnia się w przypadku zastosowania jednocześnie niskiej początkowej temperatury powietrza i duŝego strumienia jego masy. 239

4. Wymiana ciepła ma duŝy wpływ na wielkości wyjściowe decydujące o jakości produktu. Publikację opracowano w ramach realizacji pracy W/WM/4/04. Bibliografia Konopko H. 2004a, Analiza procesu ekspandowania nasion w przewodzie pneumatycznym. Rozprawy Naukowe Akademii Rolniczej w Lublinie. Wydział InŜynierii Produkcji, zeszyt, Konopko H. 2004b, Symulacja procesu ekspandowania nasion prosa w strumieniu gorącego powietrza. InŜynieria Rolnicza (w druku). HEAT EXCHANGING AT THERMAL EXPANDING OF THE MILLET SEEDS IN A STREAM OF HOT AIR Summary Paper presented computer simulation concerning thermal expanding process of the millet seeds in a pneumatic duct. The simulation results showed a strong influence of assumed input values on heat exchange in the period of bringing on the seeds to critical state. Key words: thermal expanding, millet seeds, computer simulation Recenzent-Józef Grochowicz 240