|
169 добиться максимального использования сушильного потенциала теплоносителя. Выбор нижнего и верхнего уровней высоты слоя материала на каждом этапе процесса сушки должен быть строго обоснован [9, 55, 61, 139-140]. Выбор закона изменения температуры Т, скорости v, влагосодержания х сушильного агента и удельной нагрузки продукта на газораспределительную решетку q по времени г составляет основную задачу управления процессом сушки. Для ее решения необходима информация о предпочтительности различных сочетаний управляющих воздействий на каждой стадии процесса. Учитывая, что величина удельной нагрузки зерна на газораспределительную решетку q является функцией переменной плотности р(т,у) и высоты слоя зерна у, зависящей от величины усадки, m p(r,y)V Я = -^~= / ^гр ^гр p{r,y)S = " ^гр у — = Р(т,у)у, то будем рассматривать изменение влажности зерна W как функцию удельной нагрузки зерна на газораспределительную решетку q: W — W(T^ v., q., x., r ) . Рассмотрим случай, когда режим сушки можно сформировать непосредственно по времени. Будем считать, что управляющие переменные температура Т, скорость v, влагосодержание х сушильного агента на входе в слой сыпучего продукта и удельная нагрузка продукта на газораспределительную решетку q являются кусочно-постоянными функциями времени. Это позволяет рассматривать конвективную сушку продукта как процесс, имеющий известные интервалы времени: [0, TI]; [TI, Т 2 ]; [тп.], тп], на которых Т], vj, xhq\, Т2> V2, *2 q2>'---,'Tn, vn, xn, qn принимают фиксированные значения. При этом выбор на каждом интервале необходимо осуществлять в соответствии с ограничениями, накладываемыми технологическими требованиями на качество готового продукта. Каждым значениям Т„ v„ xh qh соответствует кривая сушки стационарного режима управления, определяемого моделью: W(TvvvqvxxT,); W{T2v2,q2,x2,t);..W{Tn,vn,qn,xnt), (5.12) где / = (I, п) — количество этапов сушки. |
73 Глава 3. М А Т Е М А Т И Ч Е С К А Я М О Д Е Л Ь П Р О Ц Е С С А С У Ш К И ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ТЕПЛОПОДВОДЕ 3.1. Постановка задачи Одним из существенных недостатков сушилок, используемых в пищевой промышленности, является их низкая тепловая эффективность вследствие нерационального использования энергии теплоносителя. При сушке термолабильных пищевых продуктов (пшеницы, ячменя, овса и др. зерновых культур) не всегда представляется возможным регулирование режимных параметров теплоносителя, особенно в тех случаях, когда малейшее отклонение от заданного оптимального режима сушки может привести к нежелательным последствиям. В связи с этим очевиден только один путь максимального использования энергии теплоносителя изменение высоты слоя продукта или величины удельной нагрузки продукта на газораспределительную решетку. Однако чрезмерное увеличение высоты слоя продукта может привести к тому, что теплоноситель, двигаясь в слое, перенасыщается влагой и в верхних слоях продукта может происходить конденсация влаги. В то же время снижение величины удельной нагрузки продукта на решетку менее определенного значения ведет к неэффективному использованию энергии теплоносителя. Таким образом, имеет место компромиссная задача: регулирование высоты слоя продукта или величины удельной нагрузки продукта на газораспределительную решетку должно происходить так, чтобы добиться максимального использования сушильного потенциала теплоносителя. Выбор нижнего и верхнего уровней высоты слоя материала на каждом этапе процесса сушки должен быть строго обоснован [9, 55, 60, 71, 73, 75, 82, 136, 138, 139-140^. Выбор закона изменения температуры Г, скорости V , влагосодержания X теплоносителя и удельной нагрузки продукта на газораспределительную решетку д по времени т составляет основную задачу управления процессом 74 сушки. Для ее решения необходима информация о предпочтительности различных сочетаний управляюш;их воздействий н а каждой стадии процесса. Рассмотрим случай, котда управление можно сформировать непосредственно по времени. Будем считать, что управляющие переменные температура Г, скорость V , влагосодержание х теплоносителя на входе в слой сыпучего продукта и удельная нагрузка продукта на газораспределительную решетку q являются кусочно-постоянными функциями времени. Это позволяет рассматривать конвективную сушку продукта как процесс, имеющий известные интервалы времени: [О, T I ] ; [t^ тг]; [чл , T J , на которых Tcai, vj, X H I ; qu ^2, Xtii; qi,-- Taai, Team ^n, ^нп-, Чп принимают фиксированныс значения. При этом вы бор на каждом интервале необходимо осуществлять в соответствии с ограничениями, накладываемыми технологическими требованиями на качество готового продукта. Каждым значениям Тсаь "^ь ^нь qt, соответствует кривая сушки стационарного режима управления, определяемого моделью: где i = (ТТп) количество этапов сушки. Тогда поле влажности продукта при переменном режиме сушки предлагается определять в виде системы: (3.2) п нп где W'{T,,i,Vi,x,„qi, Ж ^ , т ) = Ж ; +{W^-Wp exp[-Ai {Т-213^v''х',,дР х\, (3.3) где ki, п, т, Z, р экспериментально определяемые коэффициенты. |