Aliiev, E., Dudin, V., & Linko, M.
(2022).
Physico-mathematical apparatus for numerical modelling of feed expander.
Machinery & Energetics,
13(3),
9-16.
https://doi.org/10.31548/machenergy.13(3).2022.9-16
На продуктивність лінії приготування кормів і на її техніко-економічну ефективність впливають конструктивно-технологічні параметри обладнання. Не винятком є геометрія гвинта експандера і режими його роботи. Для зменшення питомих енерговитрат експандера необхідно встановити його раціональні конструктивно-режимні параметри. Це можна зробити використовуючи методи аналітичного розрахунку, які враховують механізми руху і руйнування твердих речовин. Моделювання з використанням методу дискретних елементів набуває все більшого розповсюдження для опису руху твердих компонентів в грануляторах, екструдерах або експандерах. Метою дослідження є удосконалення фізико-математичного апарата руху твердих компонентів корму у гвинтовому каналі експандера кормів і розробка методики його чисельного моделювання. Чисельне моделювання проводилося із застосуванням моделі руху розділеної течії багатофазної ейлерової суміші у тривимірного просторі. При цьому рух підпорядковувався допустимої двошарової k-ε-моделі турбулентності і багатофазного рівняння стану. Було проведено удосконалення фізико-математичного апарата руху твердих компонентів корму у гвинтовому каналі експандера кормів, яке покладено в основу методики чисельного моделювання в програмному пакеті Star CCM+, базувалося на тому, що конгломерат компонентів корму представляється у вигляді упаковки сферичних частинок. При цьому сила тиску повинна компенсуватися сумарною силою контактної взаємодії частинок між собою і стінкою. Проведено попереднє чисельне моделювання процесу експандованого приготування кормів в програмному пакеті Star CCM+. Практична значимість полягає в тому, що удосконалений фізико-математичного апарата і розроблена методика чисельного моделювання процесу роботи експандера кормів дозволяє обґрунтувати його конструктивно-режимні параметри для забезпечення низьких питомих енерговитрат без втрати якості виконання технологічного процесу
експандування кормів, симуляція, метод дискретних елементів, Star CCM+, тиск, векторне поле швидкостей, щільність
[1] Khokhrin, S.I. (2002). Feed and animal feeding. Saint Petersburg: Lan publishing house.
[2] Polishchuk, V.Yu., Korotkov, V.G., & Zubkova, T.M. (2003). Design of extruders for the agro-industrial complex. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences.
[3] Yegorov, B.V., Voyetska, O.E., & Lapinska, A.P. (2011). Modern trends in the production of compound feed for pigs. Scientific Works of Odessa National Technological University, 40(1), 76-80.
[4] Yegorov, B.V., & Khorenzhy, N.V. (2004). Technological basis of batch technology for the production of compound feed for cattle. In Ukraine. Compound feed – 2004 (pp. 70-72). Kyiv: National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine.
[5] Law of Ukraine No. 2264-VIII “On Feed Safety and Hygiene”. (2021, Murch). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/ laws/show/2145-19#Text.
[6] Egorov, B.V., Makarynskaya, A.V., Savchenko, S.N., & Paulina, Ya.B. (2004). The quality of the filler is the quality of the premix. Cereal Products and Compound Feed, 3, 37-40.
[7] Guy, R. (2001). Extrusion cooking: Technologies and applications. Sawston: Woodhead Publishing.
[8] White, J.L., & Potente, H. (2003). Screw extrusion. Science and Technology. Munich: Hanser Publishers.
[9] Simon, K.N. (2016). Numerical modeling of the wood pelleting process. Esbjerg: Aalborg University Esbjerg.
[10] Estanislao, O.R. (2009). Numerical simulations of reactive extrusion in twin screw extruders (Doctoral thesis, University of Waterloo, Waterloo, Canada).
[11] Lewandowski, A., & Wilczyn´ski, K. (2022). Modeling of twin screw extrusion of polymeric materials. Polymers, 14, article number 274. doi: 10.3390/polym14020274.
[12] Darnell, W.H., & Mol, E.A.J. (1956). Solids conveying in extruders. SPE Journal, 12(4), 20-29.
[13] Cundall, P.A., & Strack, O.D.L. (1979). A discrete numerical model for granular assemblies. Géotechnique, 29, 47-65.
[14] Aliev, E. B., Bandura, V. M., Pryshliak, V. M., Yaropud, V. M., Trukhanska, O. O. (2018). Modeling of mechanical and technological processes of the agricultural industry. INMATEH – Agricultural Engineering, 54(1), 95-104.
[15] Aliev, E.B., & Labatiuk, Yu.M. (2017). Numerical modeling of mechanical and technological processes of agro-industrial production. Modern problems of improvement of technical systems and technologies in animal husbandry. Kharkiv National Technical University of Agriculture named after P. Vasylenko, 180, 67-71.
[16] Bratishko, V.V. (2013). Research of the geometric parameters of the feed granulator screw with the base of the channel in the form of a part of a circle. Kharkiv National Technical University of Agriculture named after P. Vasylenko, 132, 415-420.
[17] Bratishko, V.V. (2012). Study of the effect of geometric parameters of the working bodies of the fodder granulator on the intensity of the granulation process. In Technical progress in animal husbandry and fodder production (pp. 7-9). Glevakha: National Scientific Center “Institute of Mechanization and Electrification of the Power State”.
[18] Bratishko, V.V. (2014). Model of pressure change in the channel of the granulator screw. In Technical progress in agricultural production (pp. 130-131). Glevakha: National Scientific Center “Institute of Mechanization and Electrification of the Power State”.
[19] Johnson, K.L. (1987). Contact mechanics. Cambridge: Cambridge University Press.
[20] Moscicki, L. (2003). Effect of screw configuration on quality and SME value of corn extrudate. Teka Commission of Motorization Power Industry in Agriculture, III, 182-186.
[21] Sapa, V.Yu. (2009). Improving the design and regime parameters of the expander (Doctoral thesis, Orenburg State Agrarian University, Orenburg, Russia).
[22] Aliev, E.B., & Shevchenko, I.A. (2017). Research of aerodynamic properties of oilseeds. Herald of Agrarian Science, 769(3), 63-65.
[23] Bulhakova, A. (2022). Mass spectrometric studies of valine molecules by electron shock in the gas phase. Scientific Herald of Uzhhorod University. Series “Physics”, 51, 9-17.