Моделирование стационарных режимов конвективной сушки зерна в плотном подвижном слое

Процесс сушки является нелинейным с распределенными параметрами, но конструкции зерносушилок и их систем управления ориентированы на линейный процесс и скалярное управление. Основные управляющие параметры процессов сушки в плотном подвижном слое - температура агента сушки и скорость движения слоя. Существующие противоречия между зерносушилкой (как объектом с распределенными параметрами) и системой управления этим объектом (на основе модели со сосредоточенными параметрами) не позволяют оптимизировать процессы сушки. Наиболее полно их динамику описывает система уравнений в частных производных, но ее практическое применение затруднено из-за сложности определения динамики изменения теплофизических параметров, которые, наряду с основными переменными, входят в уравнения под знаком дифференциального оператора. Поэтому возникает необходимость в разработке операционной модели, позволяющей решать практические задачи управления процессом, выбора режимных параметров, определения статических и динамических характеристик. На основе проведенного теоретического анализа балансовых уравнений взаимосвязанного тепловлагообмена была построена нелинейная модель динамики сушильного процесса. Ее отличительные особенности - отсутствие трудноизмеряемых (парциальное давление водяного пара) и быстроизменяемых (влагосодержание агента сушки) переменных; учет нелинейного характера взаимодействия между сушимым зерном и агентом сушки, имитация переменных классических физических коэффициентов несколькими постоянными модельными коэффициентами, принимающими во внимание их изменения в зависимости от скорости сушки. Проведен анализ результатов численного моделирования. Представлены рациональные параметры процесса сушки зерна, оптимальные с точки зрения критерия эффективности.