автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров пневмомеханического шелушителя зерна гречихи на основе моделирования технологического процесса

На правах рукописи

МАЛАНИЧЕВ ИГОРЬ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ШЕЛУШИТЕЛЯ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань - 2009

003464365

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» на кафедре сельскохозяйственных машин.

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Нуруллин Эльмас Габбасович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки и техники РФ Сычугов Николай Павлович

кандидат технических наук, доцент Кузнецов Максим Геннадьевич

Ведущая организация: ГНУ «Татарский научно-

исследовательский институт сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук.

Защита состоится « 3 » о-^уа-ахД 2009 г. в УЗ часов на заседании диссертациошюго совета Д 226.035.02 при ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» по адресу: 420011, г. Казань, Учебный городок Казанского ГАУ, Институт М и ТС, аудитория 213.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет» (Институт М и ТС, читальный зал).

Автореферат разослан « аб _» февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертациошюго 1 совета, доктор технических наук,

доцент [ / « X И.Г. Галиев

№

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существующая технология крупяного производства в недостаточной степени использует природные ресурсы зерна. Общий выход гречневой крупы не превышает 67%, при том, что содержание ядра составляет для базисного зерна гречихи 75%. В значительной степени потери происходят на стадии шелушения зерна (в виде дробленки, мучки, необруша). Таким образом, проблема совершенствования технологии шелушения зерна является актуальной.

В Казанском ГАУ разработаны конструкции шелушильных машин пневмомеханического типа, которые по многим параметрам превосходят существующие аналоги. Реализация преимуществ пневмомеханических шелушителей требует глубокого теоретического и экспериментального обоснования, однако сложность процессов, происходящих в шелушителе (движение газодисперсных и гранулярных потоков, деформации и разрушение тел сложной формы и неоднородной структуры), трехмерность и несимметричность геометрии затрудняют теоретическое описание. Необходимо также расширение экспериментальной базы исследований, что требует энерго- и материалоемких экспериментальных работ, трудноосуществимых в условиях рыночной экономики. В связи с этим актуальным становится подход к решению задачи обоснования параметров пневмомеханических шелушителей на основе вычислительных экспериментов с применением современных численных методов и компьютерного моделирования.

Цель работы. Повышение эффективности процесса шелушения зерна гречихи пневмомеханическим шелушителем.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать компьютерную модель взаимодействия воздушно-зерновой смеси с рабочими поверхностями шелушителя с учетом особенностей физико-механических свойств зерна гречихи.

2. Разработать методику расчета конструктивно-технологических параметров пневмомеханических шелушителей на основе компьютерного моделирования технологического процесса.

3. Обосновать конструктивно-технологические параметры пневмомеханического шелушителя зерна гречихи.

4. Внедрить результаты исследований в производство и выполнить их технико-экономическую оценку.

Объект исследования. Шелушитель зерна гречихи пневмомеханического типа.

Предмет исследования. Закономерности технологического процесса пневмомеханического шелушения.

Научная новизна. Разработана математическая модель шелушения с учетом формы и структурного строения зерна и метод расчета конструктивно-технологически х параметров шелушителей пневмомеханического типа.

Практическая значимость работы. Разработана методика расчета ira ЭВМ показателей процесса шелушения, которая позволяет на стадии проектирования шелушителей пневмомеханического типа обосновать параметры рабочих органов и режимов работы для обеспечения заданных показателей качества обработки зерна. Результаты работы могут быть использованы конструкторскими организациями и научно-исследовательскими учреждениями при создании новых машин для шелушения зерна крупяных культур. Предлагаемые рекомендации позволяют повысить эффективность шелушения зерна на 2... 4% и снизить материалоемкость конструкции шелушителя. Адаптированные версии разработанных программ рекомендуется использовать в учебном процессе.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при проектировании и создании пневмомеханических шелушителей с вертикальной рабочей камерой. Имитационные компьютерные модели, программное обеспечение расчетов по обоснованию параметров пневмомеханических шелушителей, рекомендации внедрены в проектные работы ООО «Сем-Arpo». Экспериментальный образец пневмомеханического шелушителя внедрен в технологический процесс цеха по производству крупяных изделий СХПК «Хузангаевский» Алькеевского района Республики Татарстан. Адаптированные версии разработанных программ используются в учебном процессе для подготовки специалистов агропромышленного комплекса в Институте механизации и технического сервиса Казанского ГАУ.

Положения, выносимые на защиту:

- комплексная математическая модель процесса пневмомеханического шелушения и ее реализация в виде прикладных компьютерных программ;

- результаты численного решения уравнений движения воздушно-зерновой смеси и моделирования процессов деформации к разрушения зерна в шелушильной установке пневмомеханического типа;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров пневмомеханического шелушителя зерна гречихи;

- технико-экономические показатели применения пневмомеханического шелушителя в технологической схеме производства гречневой крупы.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации обсуждены на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского ГАУ (КГСХА) (2001-2007 г.г.), на юбилейной международной конференции Казанской ГСХА (2002 г.), на международной научно-технической конференции «100 лет механизму Беннета» (Казань, 2004 г.), всероссийской научно-практической конференции «Современные технические вопросы агропромышленного комплекса» (Казань, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе монография, 1 статья в издании, рекомендованном ВАК. Получбно свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

!

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 171 странице текста, включая 61 рисунок, 20 таблиц, состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка литературы из 141 наименования и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена ее цель, положения выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первом разделе «Состояние вопроса и задачи исследования» сформулированы актуальные проблемы теории пневмомеханического метода шелушения, решение которых может быть достигнуто применением современных численных методов и компьютерного моделирования. Обоснован выбор зерна гречихи как предмета исследования. Проведен анализ методов моделирования газодисперсных потоков, процессов деформации и разрушения применительно к процессу пневмомеханического шелушения зерна. Завершают главу задачи исследования.

Во втором разделе «Программа и методика исследования» представлен общий план исследований, изложена методика разработки имитационной модели процесса пневмомеханического шелушения, натурных и вычислительных экспериментов, лабораторно-производственных испытаний, дана харак-! теристика применяемых средств моделирования и программного обеспечения вычислительных экспериментов.

В третьем разделе «Разработка модели процесса пневмомеханического шелушения зерна гречихи» представлена комплексная математическая модель процесса пневмомеханического шелушения зерна с учетом формы зерновки на основе имитационного моделирования методом конечных элементов и ее реализация в виде прикладных компьютерных программ, позволяющая модедиро-' вать и визуализировать процесс деформации и разрушения зерновых оболочек.

Подготовительный этап моделирования предполагает определение параметров модели зерна и шелушителя по результатам измерений, натурных (калибровочных) экспериментов и проектирования, геометрическое моделирование и конечно, элементную дискретизацию моделей, планирование эксперимента.

Зерно как объект шелушения представляет собой структурное тело, состоящее из оболочки и ядрицы, разделенных воздушной прослойкой. Исходя го I этого, конечноэлементная модель ядрицы строилась из тетрагональных изопа-1 раметрических конечных элементов, модель оболочки зерна и модель рабо-1 чих органов шелушителя - на основе трехузловых плоских элементов классической теории оболочек Белышко (рисунок 1). Материалы рассматривались

Рисунок 1 - Конечно-элементные модели оболочки и ядрицы зерна гречихи

Влажность, % 9. ..11 11...13 13...14 1

ЕТ, Н/м2 1,2-10® 2,5 аО9 1,7-10® 1

как упругие однородные изотропные и характеризовались плотностью р, модулем упругости Юнга Е, коэффициентом Пуассона V, предельным напряжением <Тшах и деформацией етах, толщиной (для оболочек) 6. Поверхности, участвующие в контактном взаимодействии, дополнительно характеризуются глубиной зоны контакта (для оболочек равной толщине) и коэффициентом трения /. Для моделирования контактного взаимодействия между элементами оболочки, элементами ядрицы и элементами внешних тел используется штрафной метод.

В качестве калибровочных экспериментов выступили исследования гречихи на сжатие, в которых зерновки разной влажности подвергались воздействию статической нагрузки вдоль оси симметрии. Эффективное значение модуля упругости Юнга для модели ядрицы Е^ (Н/м2) в зависимости от влажности зерна IV (%) можно вычислить по эмпирической формуле

££|ф = 6,71-108Л(0,824Ж-7,44) . (1)

Для модели оболочки зависимость эффективного значения модуля упругости Юнга от влажности дана в таблице 1. Таблица 1 - Зависимость эффективного значения Первая стадия расчета

модуля упругости Юнга модели оболочки модели состоит в решении

зерна гречихи от влажности уравнений движения воздушно-

зерновой смеси в центробежном вентиляторе. Определяется распределение скоростей и давления. Результаты используются в качестве начальных и граничных условий для решения уравнений движения воздушно-зерновой смеси в шелушильной камере. Определяется распределение скоростей, давления, концентрации зерновых частиц.

Для описания движения воздушно-зерновой смеси используется модель раздельного течения взаимодействующих фаз. Воздушная компонента описывается гидродинамически (как сплошная среда), зерновая - кинетически (как совокупность частиц). Воздушный поток рассматривается как нестационарный, изотермический, несжимаемый. Для описания турбулентного движения воздушного потока используется стандартная к — е модель турбулентности. Движение отдельной зерновой частицы в воздушном потоке описывается уравнениями Ньютона с учетом сил тяжести, сопротивления воздуха, а также сил Магнуса и Сэфмана.

На второй стадии расчета моделируется процесс шелушения путем решения уравнений движения отдельных зерновок в шелушильной камере. Параметры зерновки (скорость, направление движения, исходное положение и ориентация в пространстве, индивидуальные характеристики) задаются как случайные величины с учетом результатов предыдущей стадии расчета. Уравнения движения решаются методом конечных элементов в явной формулировке. Массы и силы рассматриваются как сосредоточенные в узлах сетки.

После расчета движения и Деформации на очередном шаге по времени найденные внутренние силы, действующие на каждый узел, расщепляются на

компоненты сжатия и растяжения без учета несбалансированных составляющих, которые связаны с движением узла как части твердого тела. Если воздействие достаточно велико, в соответствии с заданным критерием (е > £щах), узел разделяется на два отдельных узла и вычисляется плоскость трещины. Все элементы, связанные с рассматриваемым узлом, делятся найденной плоскостью с образованием новых элементов, образуя разрыв в материале. Связанные с узлами параметры (массы, скорости и т.д.) корректируются. После определения положения и ориентации трещины конечноэлементная сетка модифицируется для учета поверхности разрыва. Модификация состоит в расщеплении элементов, пересекаемых плоскостью трещины, и коррекции сетки с образованием новых элементов. Процесс моделирования повторяется для заданного числа зерновок «з, предусмотренного планом эксперимента. Основным результатом является количество шелушеных пш зерен и цельных ядриц пц.

В качестве программ-решателей использованы программы OpenFOAM 1.2 и Impact 0.7.1, а также программные средства собственной разработки - программы Анализ Броскового вентилятора (АБВ), Shell-Out и Impact-Dehuller.

Анализ результатов предполагает статистическую обработку результатов моделирования и вычисление показателей качества шелушения (степени шелушения Кш = пш/п3, коэффициента извлечения цельного ядра Кал. = пц/пш, показателя технологической эффективности шелушения Еш — Пц/щ, построение функций отклика, поиск оптимальных значений входных параметров модели.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» изучено влияние основных конструктивно-технологических параметров на эффективность функционирования пневмомеханического шелушителя. Показано, что полученные математические модели адекватно отражают рабочий процесс и согласуются с экспериментальными исследованиями, выполненными в лабораторных условиях.

Численное моделирование с использованием изложенных выше алгоритмов позволяет определить характеристики центробежного вентилятора в зависимости от конструктивных параметров и режимов работы. Связь между подачей, размером рабочего колеса, формой кожуха, скоростью выброса зерновых частиц и частотой вращения вентилятора можно выразить эмпирическими формулами (5-6).

Зависимость скорости выброса зерновых частиц от соотношения внутреннего го и внешнего п радиусов рабочего колеса имеет максимум при ro/ri = 0,3...0,4 для всех частот вращения N и размеров устройства, представляющих практический интерес (рисунок 2).

В шелушильной камере вертикального типа с винтообразным рабочим органом по результатам численного моделирования движения воздушно-зерновой смеси можно выделить две основные области.

Область хаотического движения отличается значительной неравномерностью характеристик потока по сечению шелушильной камеры. Эта неравномерность тем выше, чем больше угол наклона образующей винтовой поверх-

ности ¡3. Зерновки поступают в шелушильную камеру со скоростями, близким к значениям, сообщаемым им вентилятором, И испытывают в области хаоткч ского движения серию из 3... 5 столкновений со стенками камеры, главным о разом с винтовой поверхностью, теряя большую часть кинетической энерпп Влияние потока воздуха на движение зерновых частиц в этой области незн чительно и состоит в рассеянии зерновок турбулентными вихрями. Облает хаотического движения распространяется не более чем на 1/2 витка спирал рабочего органа.

и, л/с 50

40

35

-«-0,2 -•-0,25

0,4

0,6 Го/п

Рисунок 2 - Зависимость скорости выброса зерновых частиц от соотношения радиусов рабочего колеса го/п и внешнего радиуса Г1 (м) для частоты вращения N = 1000 мим"1 по результатам численного моделирования

Область скользящего дви жения отличается относительно! равномерностью харакгеристи потока по сечению шелушиль ной камеры. Зерновки скользя вдоль поверхности рабочего ор гана, постепенно концентрируяс вблизи цилиндрической стенк камеры. Степень конценгаци зависит от массы частиц. Скорост движения частиц определяет ся взаимодействием с потоко. воздуха и зависит от их массы размера и парусности. Для зерн скорость движения в этой облает составляет 2... 4 м/с. Разрушение оболочек зерна, т.е. основной процесс шелушения, происходит в области шелушильной камеры, где зерновки испытывают движение, имеющее хаотический характер.

Удар о твердую поверхность с проскальзыванием является основным механизмом шелушения зерна в шелушителях пневмомеханического типа. Моделирование процесса столкновения зерна гречихи с жесткой стенкой показывают, что он существенно зависит от пространственной ориентации зерновки в момент удара (рисунок 3). Легче всего оболочка разрушается при ударе острым концом, разрушающие деформации достигаются при скоростях около 20 м/с. Наиболее устойчива - при ударе боковой гранью, скорость движения, необходимая для разрушения, превышает 40 м/с. Наиболее вероятно столкновение ребром и соответствующая скорость разрушения составляет 30... 33 м/с. Результаты вычислительных экспериментов соответству-

0,15

0,1

0,05

-юрш ШОП "враныа

10

40

20 30 схорасть V, и/с

Рисунок 3 - Зависимость максимальных деформаций е от скорости в момент удара при различных видах столкновения со стенкой

ют результатам контрольного эксперимента, согласно которым диапазон скоростей, при которых возможно разрушение оболочки, составляет 15... 50 м/с, а наиболее оптимальная скорость - 32,2 м/с.

Экспериментальное опре- .

деление коэффициента вое- М

становления зерна гречихи как характеристики потерь механической энергии при столкновении проводилось путем отслеживания траекторий зерен на видеозаписи (рисунок 4). Зерно небольшими порциями подается в бросковый вентилятор, где разгоняется и направляется горизонтально на установленную наклонно стальную пластину-отражатель, с кото-

1 - центробежный вентилятор; 2 - видеокамера; 3 -белый экран; 4 - стальная пластина; 5 - масштабная линейка; 6 - лампа подсветки; 7 - траектория зерна

Рнсунок 4 - Экспериментальный стенд для измерения скорости движения зерна рой испытывает столкновение. Процесс фиксируется видеокамерой, в поле зрения которой находится масштабная линейка. Быстро движущаяся зерновка на фотографии или кадре видеозаписи образует размытое изображение -«трек». Если известно время экспозиции одного кадра ¿СхР, с, и перемещение зерна (длина «трека») L, м, то скорость = L/texp, м/с, а коэффициент восстановления к = \v\n/vn\, где vn, V\n - нормальные к поверхности пластины составляющие скорости до и после удара, м/с.

Влажности 9-11% соответствуют наиболее высокие значения коэффициента восстановления 0,2... 0,35. Близкие результаты (0,18...0,25) получены и в вычислительном эксперименте (рисунок 5). Низкие значения коэффициента восстановления указывают на значительные (до 90%) потери кинетической энергии поступательного движения в процессе столкновения. Эти потери связаны не только с затратами на разрушение, но и, как показывает моделирование, с переходом в энергию вращательного движения.

Вследствие несферичности формы зерновки в процессе столкновения со стенкой возникает вращательный момент. Приобретаемая зерновкой в результа-

0,8

0,5

0,4

0,3

0,2-

0,1 •

10

12 14 16 влажность, %

18

20 22

Рисунок 5 - Экспериментальные (♦) и расчетные (А) значения коэффициента восстановления зерна гречихи к

Рисунок 6 - Процесс разрушения оболочки зерна гречихи

те удара частота вращения составляет сотни оборотов секунду, сильно варьируя в зависимости от геометрии столкновения. Разрушение оболочки и шелушение зерна происходит в результате деформации сжатия со сдвигом, получаемых быстровращающейся зерновкой при столкновении с рабочими поверхностями шелушильной камеры.

Наиболее эффективен процесс разрушения оболочки при столкновениях под большим углом (45°... 90°) к поверхности рабочего органа. При фронтальном ударе зерновка подвергается наибольшей деформации, а потери энергии на трение минимальны. В этом случае зерновка испытывает деформации сжатия со сдвигом, схожие с деформациями в шелушителях вальцедекового типа.

Если первоначальная скорость достаточно велика, после 3... 5 столкновений размер трещины, понимаемый как эффективный диаметр области разрушения, превышает размер ядрицы, т.е. оболочку можно считать разрушенной (рисунок 6). Полное освобождение от оболочки происходит в процессе скользящего движения вдоль рабочей поверхности камеры под действием воздушного потока.

Рисунок 7 - Схема размещения дополнительного ра- чего органа шелушильной ка-бочего органа в виде ребристой поверхности меры и (или) изменеше харак_

тера поверхности шелушильной камеры. Ребристая поверхность с характерным размером углублений порядка эффективного диаметра зерновки обеспечивает площадку для столкновения под большим углом практически в любой точке камеры при любом направлении движения частицы. Кроме того, повышает-

Таким образом, для эффективного функционирования геометрия шелушильной камеры должна обеспечивать в начальной стадии процесса шелушения максимальное число фронтальных столкновений с рабочими поверхностями. Для этого рекомендуется увеличение угла наклона образующей /3 винтовой поверхности рабо-

ся вероятность наиболее эффективной для разрушения оболочки деформации зерновки вдоль вертикальной оси. Ребристая поверхность увеличивает количество столкновений на единицу площади поверхности камеры, что позволяет уменьшить длину винтового канала и, тем самым, снизить металлоемкость конструкции. Ребристый характер поверхности шелушильной камеры можно придать путем установки дополнительного рабочего органа (рисунок 7).

Вычислительные эксперименты, проведенные с моделью, подтверждают результаты лабораторно-производственных испытаний о характере влияния на эффективность процесса пневмомеханического шелушения влажности зерна и частоты вращения лопаточного колеса вентилятора (рисунок 8). Среди кон-струкциошшх параметров шелушильной камеры наиболее значимыми факторами являются ширина поперечного сечения винтового канала — Лтгп, угол наклона образующей винтовой поверхности в и шаг винта определяющий высоту поперечного сечения винтового канала.

В результате обработки полученных данных построены модели регрессии, описывающие закономерности изменения показателей эффективности процесса шелушения в зависимости от совокупности факторов, характеризующих рабочий процесс:

Кш = -1,234-0,1331^-0,0067И^2 + 0,0026ДГ-1,167-10-6Я2 =

= -0,08+ 1,6Л- 4, ООД2 + 0,0065/? + 9,87/гв - 32, Ой2 , (2)

К*,*. = —0,89 + 0,011У — 0,0017\¥2 4- 0,00322/У - 1,667- 10~6./У2 =

= 0,58 + 0,416Й — 0,833Л2 — 0, 57ЛВ 4- 0,67/г2 , (3)

Еш = -0,92- 0, ООЗЗЖ- 0,00167ТУ2 + О,ООЗЗЗЛГ- 1,667- 10~6Я2 = = —0,035 + 1,067Л — 2,667Й2 4- 0,003/3 + 5,46ИВ — 18,67/12 , (4)

где V/ - влажность зерна, %; N - частота вращения вентилятора (радиус рабочего колеса г\ — 0,25 м), мин-1; Я = Ятах — Кпы - ширина поперечного сечения винтового канала, м; /3 - угол наклона образующей винтовой поверхности в градусах; /га - шаг винта, м.

Наиболее высокие значения показателей эффективности шелушения гречихи К™х = 0,93 ± 0,03, К™х = 0,60 ± 0, И, Е™ах = 0,55 ± 0,06 имеют место при следующих значениях параметров: IV = 9... 11%, N = 1000... 1100 мин-1 (средняя скорость зерен при сходе с лопатки вентилятора 35... 37 м/с); Я = 0,20... 0,25 м; /? = 30°... 45°; Л» = 0,14... 16 м.

В процессе производственных испытаний ставилась задача экспериментальной проверки результатов компьютерного моделирования технологического процесса пневмомеханического шелушения и сделанных на их основе рекомендаций. В связи с этим экспериментальная установка монтировалась в следующих вариантах: с гладкой рабочей поверхностью шелушильной камеры и оборудованная съемной ребристой металлической рабочей поверхностью; с вертикальным размером камеры с винтообразным рабочим органом Книг = 0,5 м и кви1П — 1 м.

Рисунок 8 - Зависимость Кш и Еш от влажности зерна IV и частоты вращения вентилятора N по результатам вычислительных экспериментов (О - IV — 10% , О - IV — 14,4%) и лаборагорно-производственных испытаний (♦ - V/ — 9,5%, Я - = 12,8%, А-IV =14,4%)

Результаты испытаний и статистической обработки полученных данных представлены в таблице 2.

По итогам испытаний Таблица 2 - Результаты производственных испытаний установлено, ЧТО произво- пневмомеханического шелушителя дительность машины, в зависимости от подачи, составляет 0,4...0,5 т/ч, при этом общий выход продукта составил: для пропаренного зерна 63...65% в том числе: выход крупы-ядрицы 32...34%, крупы-дробленки 20... 23%, мучки 8... 11%; для непропаренно-го зерна 63...65% в том числе: выход крупы-ядрицы 28... 30%, крупы-дробленки 22... 25%, мучки 10... 13%. Пленчатость зерна гречихи (сорта «Саулык») составила 35... 38%, влажность - 13... 14%.

Статистический анализ результатов испытаний обнаруживает статистически значимое (р < 0,05) влияние характера поверхности рабочего органа шелушильной камеры на показатели эффективности процесса шелушения. Применение рабочего органа в виде ребристой поверхности приводит к повышению показателей эффективности на 2... 4%.

Влияние увеличения размеров винтообразного рабочего органа оказалось статистически не значимым. Следовательно, можно уменьшить размеры шелу-

Показатель эффективности рабочая поверхность

ребристая | падкая

пропаренное зерно

выход продукта, % выход ядрицы, % Кш Еш 64,70 ±0,81 32,97 ±0,59 0,986± 0,004 0,510 ±0,010 0,503 ±0,011 61,83 ±0,92 30,23 ±0,46 0,977 ±0,004 0,489 ±0,005 0,478 ±0,006

непроторенное зерно

выход продукта, % выход ядрицы, % Кщ Кц». 63,69 ±0,86 28,59 ±0,50 0,985 ±0,004 0,448 ±0,008 0,442 ±0,009 61,56 ± 1,19 26,58 ±1,68 0,977 ±0,006 0,431 ±0,021 0,421 ±0,022

шильной камеры, снизив материалоемкость конструкции, без потери производительности шелушителя.

В пятом разделе «Рекомендации производству и экономическая эффективность» выполнена технико-экономическая оценка пневмомеханического шелушителя в составе технологической линии цеха по производству крупяных изделий СХПК «Хузангаевский» Алькеевского района Республики Татарстан.

Завершают главу практические рекомендации, а также предлагается рациональная методика расчета параметров рабочих органов и режимов работы шелушителей пневмомеханического типа на основе компьютерного моделирования.

ВЫВОДЫ

1. Разработана модель процесса превмомеханического шелушения зерна с учетом формы зерновки. Предложено численное решение разработанной модели для зерна гречихи на основе адаптированной к задачам шелушения зерна реализации метода конечных элементов, позволяющей моделировать и визуализировать процесс деформации и разрушения зерновых оболочек.

2. Решена задача описания движения воздушно-зерновой смеси в шелуши-теле пневмомеханического типа. Установлено, что подача (расход) воздуха (3, кг/(м-с), диаметр рабочего колеса ¿р, м, разворот спирального кожуха Лк, скорость выброса зерновых частиц ьв, м/с, и частота вращения И, мин-1, связаны эмпирическими формулами

Ц = 4(-0,0794 + 0, 244.4к + 0,020Ш + 0,0577]\МК) , (5)

г)в = е!р(5,338 + 0,0689Щ , , . ■= 0,110± 0,006 кг/м . (6)

(1 +Ак)ув

3. Установлены на основе решения математической модели закономерности процесса пневмомеханического шелушения, связанные с несферичностью, вращением, неупорядоченным движением зерновок:

- разрушение оболочки происходит в результате деформаций сжатия со сдвигом, получаемых быстровращающейся зерновкой при столкновении с рабочими поверхностями шелушильной камеры;

- вероятность шелушения зависит от пространственной ориентации зерновки в момент удара. Диапазон скоростей соударения, способных привести к разрушению оболочки зерна - 15...50 м/с. Наиболее вероятно столкновение ребром и соответствующая скорость разрушения составляет 30... 33 м/с;

- время столкновения зерновки со стенкой убывает с ростом скорости столкновения пропорционально что связано с движением ядрицы, пространственно отделенной от оболочки зерна.

4. Разработана методика расчета параметров рабочих органов и режимов работы шелушителей пневмомеханического типа на основе компьютерного моделирования. Обоснованы конструктивные и рабочие параметры шелушителей пневмомеханического типа, позволяющие повысить качество шелушения:

- влажность зерна 9... 11%, средняя скорость зерен при сходе с лопатки вентилятора 35... 37 м/с, угол наклона образующей винтообразного рабочего органа 30°... 45°, шаг винта (высота канала) 0,14... 16 м, ширина канала 0,20... 0,25 м;

- для лопаток вентилятора, имеющих форму дуг окружности радиуса, равного радиусу рабочего колеса, и загнутых вперед, наиболее рациональное соотношение внутреннего и внешнего радиусов составляет 0,3... 0,4;

- рабочий орган в виде ребристой поверхности с характерным размером углублений порядка эффективного диаметра зерновки (3... 5 мм) увеличивает количество столкновений на единицу площади поверхности камеры, что позволяет повысить эффективность шелушения зерна (на 2... 4% по данным испытаний), уменьшить длину винтового канала и снизить материалоемкость конструкции.

5. Производственные испытания подтвердили эффективность применения пневмомеханического шелушителя в составе технологической линии по переработке зерна гречихи. Ожидаемый экономический эффект от его использования составит 534,7 руб./т (в ценах 2008 г.). Замена существующих конструкций шелушильных машин пневмомеханическим шелушителем позволяет снизить энергоемкость (на 21,4%), материалоемкость (на 20,9%) и трудоемкость (на 25,0%) технологического процесса производства крупы с одновременньм повышением производительности технологической лиши. Экономический эффект наиболее выражен при производстве крупы из непропаренного зерна.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Нуруллин, Э.Г. Моделирование пневмомеханического шелушения зерна крупяных культур / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев. - Казань: Казанский государственный университет, 2009. - 184 с.

2. Нуруллин, Э.Г. Пневмомеханический шелушитель зерна гречихи / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Сельский механизатор. - 2008, № 9. - С. 6.

3. Маланичев, И.В. Обоснование параметров броскового вентилятора компьютерным моделированием / И.В.Маланичев, Э.Г.Нуруллин // Вестник Казанского ГАУ. - 2008, №3(9). - С. 114-115.

4. Маланичев, И.В. Компьютерная модель процесса пневмомеханического шелушения зерна гречихи / И.В.Маланичев, Э.Г.Нуруллин // Вестник Казанского ГЛУ. - 2008, №1(7). - С. 169-171.

5. Маланичев, И.В. Экспериментальное определение коэффициента восстановления зерна гречихи / И.В.Маланичев, Д.Т.Халиуллин, Э.Г.Нуруллин // Современные технические вопросы агропромышленного комплекса; Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Том 75, Ч. 4. - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2008. -С. 54-57.

6. Иурудлин, Э.Г. Исследование процесса пневматического шелушения зерна гречихи методом конечных элементов / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Международный научный журнал. - 2008, №3. -С. 19-21.

7. Маланичев, И.В. Компьютерная модель шелушнтеля пневмомеханического типа / И.В.Маланичев, Э.Г.Нуруллин // Актуальные вопросы механизации и технического сервиса в сельском хозяйстве Материалы научной конф. Том 72, Казанская ГСХА. Казань, 2005. - С. 97-104.

8. Нуруплин, Э.Г. Оптимизация параметров броскового вентилятора пневмомеханического шедушителя / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Актуальные вопросы механизации и технического сервиса в сельском хозяйстве. Материалы научной конф. Том 72, Казанская ГСХА. Казань, 2005. - С. 180-184.

9. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004610886, Российская Федерация. Анализ броскового вентилятора (АБВ) / И.В.Маланичев, Э.Г.Нуруллин; заявитель и правообладатель -ФГОУ ВПО Казанская государственная сельскохозяйственная академия; дата лоступл. 17.02.2004; дата регистр. 13.04.2004.

10. Маланичев, И.В. Обоснование возможности применения метода дискретных элементов при исследовании процесса пневмомеханического шелушения / И.В.Маланичев, Э.Г.Нуруллин // 100 лет механизму Беннета. Материалы международной конференции по теории механизмов и машин. - Казань: РИЦ «Шхола», 2004. - С. 217-222.

11. Нуруллин, Э.Г. Универсальный шелушитель зерна / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев, Ю.В.Еров // Нива Татарстана. - 2004, № 3. - С. 29-30.

12. Нуруллин, Э.Г. Моделирование движения воздушно-зерновой смеси в пневмошелушильной камере /Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев //Проблемы механизации сельского хозяйства. Труды Казанской ГСХА (Материалы юбилейной международной конференции). Том 71, Казанская ГСХА. Казань, 2002. - С. 250-257.

13. Нуруллин, Э.Г. Теоретическое обоснование момента отрыва зерновки с лопасти вентилятора / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Труды Казанской государственной сельскохозяйственной академии (раздел: технические науки). Том 70, Казанская ГСХА. Казань, 2001. - С. 147-149.

14. Нуруллин, Э.Г. Некоторые энергетические аспекты шелушения зерна / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Труды Казанской государственной сельскохозяйственной академии (раздел: технические науки). Том 70, Казанская ГСХА. Казань, 2001. - С. 134-136.

15. Маланичев,' И.В. Моделирование распределения семян в борозде методом Монте-Карло / И.В.Маланичев // Проблемы механизации сельского хозяйства. Юбилейный сборник научных трудов. Казанская ГСХА. Факультет МСХ. Казань, 2000. - С. 158-159.

£

Формат60x84/16 Тираж 100. Подписано кисчнги ТИ.ОЙ.аЮЭг.

Печать офсстпоя. Усл.пл. 1,00. Заказ 32.

Ичдатеиьстно КГАУ/4200 15 г.Казань, ул.К.Маркса. л.65 Лицензия на издательскую деятельное! 6 код 221 ИД чт 1.201)1 I .

Отпечатано и типографии КГАУ

<120015 ..............К.Маркса, д.65.

Казанский госуларспячпп.ш аграрный ушшсрстет

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Пневмомеханическое шелушение зерна крупяных культур

1.1.1 Показатели эффективности процесса шелушения

1.1.2 Конструктивно-технологические схемы шелушильных машин.

1.1.3 Принцип работы пневмомеханических шелушителей

1.1.4 Актуальные проблемы теории пневмомеханического шелушения.

1.2 Особенности гречихи как предмета шелушения.

1.2.1 Значение гречихи как сырья для переработки.

1.2.2 Физико-технологические свойства зерна гречихи

1.3 Методы моделирования газодисперсных потоков

1.3.1 Уравнения движения газа

1.3.2 Методы численного моделирования турбулентности

1.3.3 Уравнения движения дисперсной фазы.

1.4 Методы моделирования процессов деформации и разрушения

1.4.1 Методы механики сплошной среды. Метод конечных элементов.

1.4.2 Дискретные сеточные модели.

1.4.3 Бессеточные методы.

1.4.4 Метод дискретных элементов. Методы молекулярной динамики.

1.5 Задачи исследования

2 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 46 2.1 Программа исследований.

2.2 Методика разработки имитационной модели процесса пневмомеханического шелушения.

2.3 Методика экспериментальных исследований.

2.3.1 Методика исследований зерна гречихи на сжатие (калибровочный эксперимент)

2.3.2 Методика экспериментального определения скорости движения и коэффициента восстановления зерна гречихи (контрольный эксперимент).

2.3.3 Методика определения влажности зерна гречихи

2.3.4 Методика планирования вычислительных экспериментов

2.3.5 Методика производственных испытаний.

2.4 Средства моделирования и программное обеспечение вычислительных экспериментов

3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ШЕЛУШЕНИЯ ЗЕРНА ГРЕЧИХИ

3.1 Математическая модель движения воздушно-зерновой смеси

3.2 Теоретические основы модели шелушения зерна гречихи

3.3 Компьютерные программы для исследования шелушителя пневмомеханического типа.

3.4 Структурная схема модели процесса пневмомеханического шелушения зерна.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 99 4.1 Параметры движения воздушно-зерновой смеси в бросковом вентиляторе

4.1.1 Связь между скоростью зерновых частиц и частотой вращения.

4.1.2 Численное моделирование движения воздушно-зерновой смеси в бросковом вентиляторе

4.2 Параметры движения воздушно-зерновой смеси в шелушильной камере.

4.3 Исследование процесса взаимодействия зерна с рабочими органами шелушильной установки.

4.3.1 Экспериментальное определение коэффициента восстановления зерна гречихи.

4.3.2 Численное моделирование процесса взаимодействия зерна с рабочими органами шелушильной установки

4.4 Обоснование параметров и режимов работы пневмомеханических шелушителей на основе вычислительных экспериментов

4.5 Результаты производственных испытаний пневмомеханического шелушителя

5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

5.1 Технико-экономическая оценка пневмомеханического шелушителя

Актуальность темы. В условиях рыночной экономики возрастает актуальность возделывания высокорентабельных культур, к числу которых относятся и крупяные. При переработке крупяных культур получают пищевые продукты, которые отличаются повышенным содержанием белка и жира, высокими вкусовыми качествами, питательностью, хорошей перева-риваемостыо. Крупа в пищевом рационе человека составляет 8. 13 % от общего потребления продуктов из зерновых культур. Закупочные цены зерна некоторых крупяных культур, в частности гречихи, на 30. 50 % превышают цены многих других зерновых. В настоящее время в Республике Татарстан и в соседних регионах существует достаточно большое количество зерноперерабатывающих предприятий (мини-заводов, цехов, участков, линий и т.д.), специализирующихся на переработке зерна крупяных культур. Однако переработка зерна в крупу на этих предприятиях экономически невыгодна (в основном из-за несбалансированности закупочных цен, снижения зачетной массы и нормы выхода крупы из-за несоответствия зерна базисным кондициям, невозможности эффективного использования побочной продукции и отходов, а также значительных транспортных и накладных расходов). Кроме того, технологии производства крупы на крупоперераба-тывающих предприятиях достаточно сложные, а оборудование имеет высокую материало-энергоемкость. Вышеперечисленные факторы напрямую оказывают влияние на стоимость переработки и в конечном итоге на рентабельность производства крупяных культур.

В связи с вышеизложенным возрастает актуальность проблемы переработки выращенного урожая на местах производства. Наиболее важной составляющей технологической схемы процесса переработки зерна крупяных культур в крупу является шелушение, которое осуществляется шелушильными машинами, базирующимися на применении различных способов воздействия на объект переработки и конструктивно-технологических схемах рабочих органов. Поэтому существует необходимость разработки конструкций шелушителей, обеспечивающих малоэнергоемкие технологии переработки крупяных культур непосредственно на базе сельскохозяйственных предприятий различной формы организации.

Существующая технология переработки гречихи в недостаточной степени использует природные ресурсы зерна. Общий выход гречневой крупы не превышает 67%, при том, что содержание ядра составляет для базисного зерна гречихи 75%. В значительной степени потери происходят на стадии шелушения зерна (в виде дробленки, мучки, необруша). Таким образом, проблема совершенствования технологии шелушения зерна является актуальной.

В Казанском ГАУ разработаны конструкции шелушильных машин, основанные на комплексном ударно-инерционном и аэродинамическом способе воздействия на зерно, получившем название пневмомеханический метод шелушения [57]. Сравнительные производственные испытания пневмомеханических шелушителей показали, что они по многим параметрам превосходят существующие аналоги [62]. Реализация преимуществ пневмомеханического метода, оптимизация параметров пневмомеханических шелушителей требуют глубокого теоретического и экспериментального обоснования. Сложность процессов, происходящих в шелушителе (движение газодисперсных и гранулярных потоков, деформации и разрушение тел сложной формы и неоднородной структуры), трехмерность и несимметричность геометрии затрудняют теоретическое описание. Существующая аналитическая теория пневмомеханического метода шелушения зерна [57] далека от завершения, основана на ряде допущений, которые имеют или упрощающий характер, или представляют собой гипотезы, допускающие альтернативный подход. Необходимо также расширение экспериментальной базы исследований, что требует энерго- и материалоемких экспериментальных работ, трудноосуществимых в условиях рыночной экономики. В связи с этим актуальным становится подход к решению задачи обоснования параметров пневмомеханических шелушителей на основе вычислительных экспериментов с применением современных численных методов и компьютерного моделирования. Однако, при этом сохраняется определяющая роль теории и натурного экспериментов, т.к., в конечном счете, только они могут служить мерилом правильности численного моделирования.

Цель работы. Повышение эффективности процесса шелушения зерна гречихи пневмомеханическим шелушителем.

Научная новизна. Разработана математическая модель шелушения с учетом формы и структурного строения зерна и метод расчета конструктивно-технологических параметров шелушителей пневмомеханического типа.

Практическая значимость работы. Разработана методика расчета на ЭВМ показателей процесса шелушения, которая позволяет на стадии проектирования обосновать параметры рабочих органов и режимов работы шелушителей пневмомеханического типа для обеспечения заданных показа) телей качества обработки зерна. Результаты работы могут быть использованы конструкторскими организациями и научно-исследовательскими учреждениями при создании новых конструкций машин для шелушения зерна крупяных культур. Предлагаемые рекомендации позволяют повысить эффективность шелушения зерна на 2. 4% и снизить материалоемкость конструкции шелушителя. Адаптированные версии разработанных программ рекомендуется использовать в учебном процессе.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при проектировании и создании пневмомеханических шелушителей с вертикальной рабочей камерой. Имитационные компьютерные модели, программное обеспечение расчетов по обоснованию параметров пневмомеханических шелушителей, рекомендации внедрены в проектные работы ООО «Сем-Агро». Экспериментальный образец пневмомеханического шелушителя внедрен в технологический процесс цеха по производству крупяных изделий СХПК «Хузангаевский» Алькеевского района Республики Татарстан. Адаптированные версии разработанных программ используются в учебном процессе для подготовки специалистов агропромышленного комплекса в Институте механизации и технического сервиса Казанского ГАУ.

Положения, выносимые на защиту.

- комплексная математическая модель процесса пневмомеханического шелушения и ее реализация в виде прикладных компьютерных программ;

- результаты численного решения уравнений движения воздушно-зерновой смеси и моделирования процессов деформации и разрушения зерна в шелушильной установке пневмомеханического типа;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров пневмомеханического шелушителя зерна гречихи;

- технико-экономические показатели применения пневмомеханического шелушителя в технологической схеме производства гречневой крупы.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации обсуждены на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского ГАУ (КГСХА) (2001-2007 г.г.), на юбилейной международной конференции Казанской ГСХА (2002 г.), на международной научно-технической конференции «100 лет механизму Беннета» (Казань, 2004 г.), всероссийской научно-практической конференции «Современные технические вопросы агропромышленного комплекса» (Казань, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе монография, 1 статья в издании, рекомендованном ВАК. Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По итогам испытаний установлено, что производительность машины, в зависимости от подачи, составляет 0,4-0,5 т/ч, при этом общий выход продукта составил: для пропаренного зерна 63-65 % в том числе: выход крупы-ядрицы 32-34 %, крупы-дробленки 20-23 %, мучки 8-11 %; для непропаренного зерна 63-65 % в том числе: выход крупы-ядрицы 28-30 %, крупы-дробленки 22-25 %, мучки 10-13 % .

Заведующий кафедрой

Н.В.Красильников сельскохозяйственных машин

Э.Г.Нуруллин

Главный агроном

Соискатель

И.В.Маланичев

Инженер по производству крупяных

Заведующий лабораториями кафедры сельскохозяйственных

1. ГОСТ Р 52777-2007'. Техника сельскохозяйственная. Методы энергетической оценки. - Введ. 01.07.2008. - М: Стандартинформ, 2008. -11 с.

2. ГОСТ Р 52778-2007. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки. - Введ. 01.07.2008. - М: Стандартинформ, 2008. - 24 с.

3. Гречиха / А.И.Терехов и др... - М.: Россельхозиздат, 1978. - 148 с.

4. Гринберг, Е.Н. Производство крупы / Е.Н.Грииберг. - М.: Агропромиздат, 1986. - 174 с.

5. Гринберг, Е.Н. Определение механических характеристик зерна крупяных культур / Е.Н.Гринберг, М.Ф.Хворикова. // Труды ВНИЭКИПродмаш. - 1982. - Вып. 58. - 6-10.

6. Гулд, X. Компьютерное моделирование в физике: Часть 1 / Х.Гулд, Я.Тобочник. - М.: Мир, 1990. - 352 с.

7. Гулд, X. Компьютерное моделирование в физике: Часть 2 / Х.Гулд, Я.Тобочник. - М.: Мир, 1990. - 400 с.

8. Деклу, Ж. Метод конечных элементов / Ж.Деклу. - М.: Мир, 1976. - 96 с.

9. Дмитриев, А.В. Определение уравнения кривой горизонтального сечения лопатки броскового вентилятора / А.В.Дмитриев, Э.Г.Нуруллин // Труды Казанской ГСХА. Казань, 2001. - Т. 70. - 136-139.

10. Дмитриев, А.В. Разработка и исследование пневмомеханического ше- лушителя: Дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / Дмитриев Андрей Владимирович. - Казань, 2003. - 156 с.

11. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О.Зенкевич. - М.: Мир, 1975.-412 с.

12. Казаков, Е.Д. Биохимия зерна и продуктов его переработки / Е.Д.Казаков, В.Л.Кретович. - М.: Колос, 1980. - 318 с.

13. Казаков, Е.Д. Методы оценки качества зерна / Е.Д.Казаков. - М.: Агропромиздат, 1987. - 215 с.

14. Кадырова, Ф.З. Возделывание гречихи в республике Татарстан. Практические рекомендации / Ф.З.Кадырова. - Казань, 2000. - 32 с.

15. Калинушкин, М.П. Вентиляторные установки / М.П.Калинушкин. - М: Высшая школа, 1962. - 398 с.

16. Каминский, В.Д. Новая технология переработки зерна гречихи в крупу / В.Д.Каминский, М.Б.Бабич // Хранение и переработка зерна. -1999, № 5. - 19-20.

17. Каминский, В.Д. Повысить качество гречневой крупы — основная задача производителей / В.Д.Каминский, М.Б.Бабич // Хранение и переработка зерна. - 1999, № 6. - 27-28.

18. Каминский, В.Д. Переработка зерна гречихи с возможностью использования пневмотранспортных установок / В.Д.Каминский, М.Б.Бабич, П.А.Разумович // Хранение и переработка зерна. - 2000, № 8. - 38-39.

19. Каминский, В.Д. Производство крупы / В.Д.Каминский, Н.В.Остапчук. - Киев: Урожай, 1992. - 135 с.

20. Кельтон, В. Имитационное моделирование. Классика CS / В.Кельтон, А.Лоу. - СПб.: Питер; Киев: Изд. группа BHV, 2004. - 847 с.

21. Коробейников, Н. Нелинейное деформирование твердых тел / Н.Коробейников. - Новосибирск.: Изд-во СО РАН, 2000. - 262 с.

22. Кривцов, A.M. Метод частиц и его использование в механике деформируемого твердого тела / А.М.Кривцов, Н.В.Кривцова // Дальневосточный математический журнал ДВОРАН. - 2002. - Т. 3, № 2. - 254-276.

23. Кузнецов, М.Г. Тонкое измельчение растительного сырья в гидродинамических мельницах / М.Г.Кузнецов. — Казань: Отечество, 2007. — 184 с.

24. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. Т. I. Механика / Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. - М.: Наука, 1988. - 216 с.

25. Ландау, Л. Д. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика / Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. - М.: Наука, 1986. - 736 с.

26. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. Т. VII. Теория упругости / Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. - М.: Наука, 1987. - 248 с.

27. Лифшиц, Е.М. Теоретическая физика. Т. X. Физическая кинетика / Е.М.Лифшиц, Л.П.Питаевский. - М.: Наука, 1979. - 528 с.

28. Максимей, И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ / И.В.Максимей. - М.: Радио и связь, 1988. - 232 с.

29. Манасян, К. Модель оптимизации процесса сушки зерна / К.Манасян, Н.П.Сычугов // Труды НИИСХ Северо-Востока им. В.М. Рудницкого. - Киров, 1992. - 46-51.

30. Манасян, К. Математическое моделирование процесса сушки зерна / К.Манасян, Д.В.Глездов, В.М.Усольцев // Ресур. сберег, технолог. мех. ex.: приложение к «Вестнику КрасГАУ». - 2003. - №1. - 125-129.

31. Маланичев, И.В. Моделирование распределения семян в борозде методом Монте-Карло / И.В.Маланичев // Проблемы механизации сельского хозяйства. Юбилейный сборник научных трудов. Казанская гос. СХА. Факультет МСХ. Казань, 2000. - 158-159.

32. Маланичев, И.В. Компьютерная модель процесса пневмомеханического шелушения зерна гречихи / И.В.Маланичев, Э.Г.Нуруллин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2008, №1(7)-С. 169-171.

33. Мельников, Е.М. Технология крупяного производства / Е.М.Мельников. - М.: Агропромиздат, 1991. - 206 с.

34. Механика жидкости и газа / Под ред. В.С.Швыдкого. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 464 с.

35. Моделирование физических явлений на ЭВМ. Часть V. Статистическое моделирование. Методическое пособие./ Д.А.Кайран и др... - Новосибирск: ИГУ, 2000. - 83 с.

36. Монтгомери, Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных / Д.К.Монтгомери. -Л.: Судостроение, 1980. - 384 с.

37. Морозов, Е.М. ANSYS в руках инженера: Механика разрушения / Е.М.Морозов, А.Ю.Муйземнек, А.С.Шадский. - СПб.: ЛЕНАНД, 2008. - 456 с.

38. Морозов, Е.М. Механика разрушения на базе компьютерных технологий / Е.М.Морозов, В.М.Пестриков. - СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 2007. - 464 с.

39. Норри, Д. Введение в метод конечных элементов / Д.Норри, Ж.де Фриз. - М.: Мир, 1981.-299 с.

40. Нуруллин, Э.Г. Разработка и обоснование параметров пневмомеханической установки для шелушения зерна гречихи. - Дисс. . . . канд. техн. наук, - Казань, 1995. - 162 с.

41. Нуруллин, Э.Г. Определение механических характеристик зерна гречихи / Э.Г.Нуруллин // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003, №5. - 24-25.

42. Нуруллин, Э.Г. Пневмомеханическое шелушение зерна крупяных культур / Э.Г.Нуруллин. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2004. - 204 с.

43. Нуруллин, Э.Г. Некоторые энергетические аспекты шелушения зерна / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Труды Казанской государственной сельскохозяйственной академии (раздел: технические науки). Том 70, Казанская гос. СХА. Казань, 2001. - 134-136.

44. Нуруллин, Э.Г. Универсальный шелушитель зерна / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев, Ю.В.Еров // Нива Татарстана. - 2004, № 3. - 29-30.

45. Нуруллин, Э.Г. Пневмомеханический шелушитель зерна гречихи / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Сельский механизатор. - 2008, № 9. - 6.

46. Нуруллин, Э.Г. Исследование процесса пневматического шелушения зерна гречихи методом конечных элементов / Э.Г.Нуруллин, И.В.Маланичев // Международный научный журнал. - 2008, №3. -С. 19-21.

47. Нуруллин, Э.Г. Обоснование параметров броскового вентилятора компьютерным моделированием / И.В.Маланичев, Э.Г.Нуруллин // Вестник Казанского ГАУ. - 2008, №3(9). - 114-115.

48. Оборудование для производства муки и крупы. Справочник / А.Б.Демский и др... - М.: ВО Агропромиздат, 1990. - 123 с.

49. Оден, Дж. Конечные элементы в нелинейной динамике сплошных сред / Дж.Оден. - М.: Мир, 1976. - 465 с.

50. Остапчук, Н.В. Математическое моделирование технологических процессов хранения и переработки зерна / Н.В.Остапчук. - М.: Колос, 1977. - 240 с.

51. Панфилов, СВ. Рассеяние несферических частиц примеси при отскоке от гладкой и шероховатой поверхности в высокоскоростном потоке газовзвеси / В.Панфилов, Ю.М.Циркунов // Прикладная механика и техническая физика. - 2008, №2. - 79-88.

52. Погорелов, А.В. К теории выпуклых упругих оболочек в закрити- ческой стадии / А.В.Погорелов. - Харьков: Изд-во Харьков, ун-та, 1960. - 79 с.

53. Правила организации и ведения технологического процесса на крупяных предприятиях / М.: ЦНИИТЭН Минзага СССР, 1981.-143 с.

54. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика / П.Роуч. - М.: Мир, 1980. - 616 с.

55. Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов / Л.Сегерлинд. - М.: Мир, 1979. - 392 с.

56. Седов, Л.И. Механика сплошной среды. Т.1 / Л.И.Седов. - М.: Наука, 1973. - 536 с.

57. Соколов, А.Я. Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна / А.Я.Соколов. - М.:Колос, 1975. - 496 с.

58. Справочник по оборудованию зерноперерабатывающих предприятий / А.Б.Демский и др... - М.:Колос, 1970. - 431 с.

59. Сычугов, Н.П. Влияние коэффициента живого сечения перегородки аэродинамического транспорта на производительность и удельный расход энергии / Н.П.Сычутов, Н.В.Мельников // Механизация процессов производства семенного зерна. Киров, 1988. - 64-70.

60. Сычугов, Н.П. Вентиляторы / Н.П.Сычугов. - Киров, 2000. - 228 с.

61. Сычугов, Н.П. Механизация послеуборочной обработки зерна и семян трав / Н.П.Сычугов, Ю.В.Сычугов, В.И.Исупов. - Киров: ВГСХА, 2003. - 368 с.

62. Турбин, Б.Г. Вентиляторы сельскохозяйственных машин / Б.Г.Турбин. - М.: Машиностроение, 1968. - 160 с.

63. Федоренко, И.Я. Влияние числа ударов, необходимых для разрушения зерна на энергетику процесса измельчения / И.Я.Федоренко, В.Золотарев, А.А.Смышляев // Хранение и переработка сельхозсы-рья. - 2001, №6. - С . 53-54.

64. Филин, В.М. Шелушение зерна крупяных культур. Совершенствование технологического оборудования / В.М.Филин, Д.В.Филин. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 135 с.

65. Франк, A.M. Дискретные модели несжимаемой жидкости / А.М.Франк. - М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2001. - 208 с.

66. Хеерман, Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике / Д.В.Хеерман. - М: Наука, 1990. - 176 с.

67. Хокни, Р. Численное моделирование методом частиц / Р.Хокни, Дж.Иствуд. - М.: Мир, 1987. - 640 с.

68. Цугленок, Н.В. Имитационная модель функционирования сушильных установок / Н.В. Цугленок и др.. // Вестник КрасГАУ, №3. -Красноярск, 2007. - 196-200.

69. A comparison of discrete granular material models with continuous microplane formulations / E.Kuhl et al.. // Granular Matter. - 2000. -Vol. 3.-P. 113-121.

70. Allen, M.P. Computer simulation of liquids / M.P.Allen, D.J.Tildesley. - New York, Oxford: Clarendon Press, 1987. - 385 p.

71. An analytical grain flow model for a combine harvester, Part I: Design of the Model / K.Maertens et al. // Journal of Agricultural Engineering Research. - 2001. - Vol. 79, № 1. - P. 63.

72. An extended finite element library / S.Bordas et al.. // Int. J. Numer. Meth. Engng. - 2006. - Vol. 2. - P. 1-33.

73. Anderson, D.J.Jr. Computational fluid dynamics. The basics with applications. McGrow Hill, Inc., 1995. - 547 p.

74. Armfield, S. The Fractional Step Method for the Navier-Stokes Equations on Staggered Grids: the Accuracy of Three Variations / S.Armfield, R.Street // Journal of Computational Physics. - 1999. - Vol. 153. - P. 660-665.

75. Atluri, S.N. The Meshless Local Petrov-Galerkm (MLPG) Method / S.N.Atluri, S.Shen. - Tech Science press, 2002. - 382 p.

76. Belytchko, T. Explicit Algorithms For The Nonlinear Dynamics Of Shells / T.Belytchko, J.I.Lin, C.Tsay // Computer methods in applied mechanics and engineering. - 1984. - Vol. 42. - P. 225.

77. Belytchko, Т. Contact-impact by the pinball algorithm with penalty and 1.agrangian methods / T.Belytschko, M.O.Neal // International Journal for Numerical Methods in Engineering. - 1991. - Vol. 31. - P. 547-572.

78. Belytchko, T. Element-free Galerkin methods / T.Belytchko, Y.Y.Lu, 1..Gu // International Journal for Numerical Methods in Engineering. -1994. - Vol. 37. - P. 229-256.

79. Benz, W. Simulations of Brittle Solids Using Smooth Particle Hydrodynamics / W.Benz, E.Asphaug // Computer Physics Communications. - 1995 . - Vol. 87. - P. 253.

80. Bolio, E.J. Dilute turbulent gas-particle flow in risers with particle-particle interactions / E.J.Bolio, J.A.Yasuna, J.L.Sinclair // A.I.Ch.E. Journal. -1995. - Vol. 41, № 6. - P. 1375-1388.

81. Cao, J. Gas-particle two-phase turbulent flow in a vertical duct / J.Cao, G.Ahmadi // International Journal Multiphase Flow. - 1995. - Vol. 21, № 6. - P. 1203-1228.

82. Cundall, P.A. Numerical Modelling of Discontinua / P.A.Cundall, R.D.Hart // DEM 1st U.S. Conference. - Golden, Colorado: CSM Press. -1989.

83. Description of a production model of tangential abrasive dehulling device (TADD) and its application to breeder's samples / R.D.Reichert et al.. // Cereal Chemistry. - 1986. - Vol. 63. - P. 201-207.

84. Discrete Shells Электронный ресурс. / Eitan Grinspun [et al.] // ACM SIGGRAPH. Eurographics Symposium on Computer Animation. - 2003. -Режим доступа: http://www.cs.columbia.edu/cg/pdfs/10_ds.pdf, свободный. - Загл. с экрана.

85. Fishman, G.S. Monte-Carlo: concepts, algorithms, and applications / G.S.Fishman. -New York: Springer-Verlag. - 1999.

86. Frank, Th. Lagrangian prediction of disperse gas-particle flow in cyclone separators / Th.Frank, E.Wassen, Q.Yu // Third International Conference on Multiphase Flow. ICMF'98, Lyon, France, June 8-12, 1998, CD-ROM Proceedings, Paper No. 217.

87. Grain conditioning for dehulling of canola / J.A.Ikebudu et al.. // Canadian Agricultural Engineering. - 2000. - Vol. 42, №1. - p. 41-43.

88. Grain yield mapping on a combine harvester: a model based approach / K.Maertens et al.. Proc. 2nd IFAC/CIGR International Workshop on Bio-Robotics, Osaka. - 2000. - P. 299-304.

89. Gregory, J.M. Mathematical relationship predicting grain separation in combines / J.M.Gregory, C.B.Fedler // Transactions of the ASAE. - 1987. -Vol. 30, №6. - P . 1600-1604.

90. Hallquist, J.O. LS-DYNA theoretical manual / J.O.Hallquist. - Livermore: 1.ivermore Software Technology Corporation, 1998. - 500 p.

91. Impact - a Free Explicit Dynamic Finite Element Program Электронный ресурс.. — Электрон, дан. и прогр. - 2007. - Режим доступа: http://www.sourceforge.net/projects/impact/, свободный. - Загл. с экрана.

92. Kawaguchi, Т. Numerical simulation of two-dimentional fluidized beds using the discrete element method (comparison of two- and three-dimentional models) / T.Kawaguchi, T.Tanaka, Y.Tsuji // Powder Technology. - 1998. - Vol. 96. - P. 129-138

93. Kun, F. A study of fragmentation process using discrete element method / F.Kun, H.Herrman // International Journal of Modern Physics C. - 1995. -Vol. 7.-P. 1-21.

94. Large-eddy simulation of turbulent gas-particle flow in a vertical channel: effect of considering inter-particle collisions / Y.Yamamoto et al.. // Journal Fluid Mechanics. - 2001. - Vol. 442. - P. 303-334.

95. Liu, G.R. Mesh Free Methods. Moving beyond the Finite Element Method / G.R.Liu. -New York: CRC Press, 2003. - 693 p.

96. Louge, M.Y The role of particle collisions in pneumatic transport / M.Y.Louge, I.Mastorakos, J.T.Jenkins // Journal Fluid Mechanics. — 1991. — Vol. 231.-P. 345-359.

97. Maxey, M.R. Equation of motion for a small rigid sphere in nonuniform flow/M.R.Maxey, J.J.Riley//Phys. Fluids.- 1983.-Vol. 26.-P. 883-889.

98. Numerical simulation of the gas-particle turbulent flow in riser reactor based on k — г — kp — ep — 0 two-fluid model/ Z.Yu et al..// Chemical Engineering Science. - 2001. - Vol. 56. - P. 6813-6822.

99. O'Brien, J.F. Graphical modeling and animation of brittle fracture / J.F.O'Brien, J.K.Hodgins // In Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, ACM SIGGRAPH. - August 1999. - P. 287-296.

100. Onate, E. On the stabilisation of numerical solutions of advective-diffusive transport and fluid flow problems / E.Onate, J.Garcia, S.Idelsohn // Сотр. Meth. Appl. Mech. Engng. - 1998. - Vol. 5. - P. 233-267.

101. OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox Электронный ресурс.. — Электрон, дан. и прогр. - OpenCFD Ltd. — 2007. - Режим доступа: http://www.opencfd.co.uk/openfoam/index.html, свободный. - Загл. с экрана.

102. Pan, Y. Large-eddy simulation of particle-laden rotating channel flow / Y.Pan, T.Tanaka, YTsuji // Physics of fluids. - 2001. - Vol. 13, № 8. -P. 2320-2337.

103. Ristow, G.H. Simulating Granular Flow with Molecular Dynamics / G.H.Ristow // J. Phys. I France. - 1992. - Vol. 2. - P. 649-662.

104. Schrafer, J. Force schemes in simulations of granular materials / J.Schrafer, S.Dippel, D.E.Wolf// Journal de Physicue I. - 1996. - Vol. 6, № 1. - P. 5-20.

105. Schneider, F.H. Method of shelling oil and protein containing grains. 1979, Canadian patent №. 1062118.

106. Scilab. The open source platform for numerical computation Электронный ресурс.. — Электрон, дан. и прогр. - Scilab Consortium. — 2007. - Режим доступа: http://www.scilab.org/, свободный. - Загл. с экрана.

107. Souza, F.J. Preliminary Results of Large Eddy Simulations of a Hydrocyclone / F.J.Souza, A.S.Neto // Proceedings of the ENCIT 2002, Caxambu - MG, Brazil - Paper C1T02-0734

108. Tanaka, T. Numerical simulation of gas-solid two-phase flow in a vertical pipe: On the effect of inter-particle collision / T.Tanaka, Y.Tsuji // Gas-Solid Flows, ASME, FED. - 1991. - Vol. 121. - P. 123-128.

109. Tranchino, L. Almost complete dehulling of high oil sunflower seed / 1..Tranchino, F.Melle, G.Sodini // J. Am. Oil Chem. Soc. - 1984. -Vol. 61.-P. 1261-1265.

110. Tsuji, Y Activities in discrete particle simulation in Japan / Y.Tsuji // Powder Technology. - 2000. - Vol. 113. - P. 278-286.

111. Two-dimensional dynamic simulation of fracture and fragmentation of solids /F. Kun et al.. // Computer Assisted Mechanics and Engineering Science. - 1999. - Vol. 6. - P. 385-402.

112. Versteeg, H.K. An introduction to computational fluid dynamics. The finite volume method / H.K.Versteeg, W.Malalasekera. - Longman Scientific&Technical, 1995. - 257 p.

113. Wilcox, D.C. Turbulence modeling for CFD / D.C.Wilcox. - DCW Industries, Inc., 1994. - 460 p.

114. Wolf-Gladrow, D.A. Lattice-Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models. An introduction / D.A.Wolf-Gladrow. - Springer-Verlag, 2000. -350 p.

115. Xu, X.P. Numerical simulations of fast crack growth in brittle solids / X.P.Xu, A.Needleman // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. -1994. - Vol. 42, № 9. - P. 1397-1434.

116. Zienkiewicz, O.C. The finite element method. Vol. 1: The basis / O.C.Zienkiewicz , R.L.Taylor. - Butterworth-Heinemann College, 2000. -712 p.

117. Zienkiewicz, O.C. The finite element method. Vol. 2: Solid mechanics / O.C.Zienkiewicz , R.L.Taylor. - Butterworth-Heinemann College, 2000. -480 p.

118. Zienkiewicz, O.C. The finite element method. Vol. 3: Fluid dynamics / O.C.Zienkiewicz , R.L.Taylor. - Butterworth-Heinemann College, 2000. -352 p.