Study of the process of active-ventilation drying of legume grasses’ fractional processing products

• Autorzy: Kaletnik Hryhorii , Yaropud Vitalii , Polievoda Yurii , Solona Olena , Babyn Ihor , Tverdokhlib Ihor

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.02.32

Warianty tytułu

PL

Badanie procesu suszenia aktywno-wentylacyjnego produktów przetwórstwa frakcyjnego traw strączkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Based on the results of research, the technological and constructive-technological scheme of the conveyor heat-mass exchange equipment for the fractional processing of leguminous herbs is substantiated, which is made in the form of a chamber with horizontal belt conveyors installed in it, in the middle of which are placed calorifiers with heated steam, and centrifugal fans are installed on top of the chamber. Based on the results of analytical studies, the design and technological parameters of the developed conveyor heat-mass exchange equipment for the fractional processing of legumes were calculated. It was established that the productivity of the wet product is 1300 kg/h. The product comes out of the dryer at a humidity of 7% and a temperature of 45 ºС. Based on the results of the calculation, we obtained the design parameters of the working area of the conveyor heat and mass exchange equipment: length – 3.8 m, width – 2.1 m and height 2.3 m. Total heat loss in the drying unit – 13 kJ/kg. The speed of the belt conveyor is 0.11 m/s. Using the Simcenter STAR-CCM+ software package, a simulation of the technological process of drying in the developed conveyor heat and mass exchange equipment was carried out. Visualizations of the flow rate distribution of particles of products of fractional processing of legumes and air flow in the area of the conveyor heat and mass exchange equipment were obtained in scalar and vector form. The temperature distribution of the air flow in the area of the conveyor heat and mass exchange equipment was determined in a scalar form and its influence on the temperature of the particles of the fractional processing of leguminous grasses moving along belt conveyors was revealed. The presented results of numerical modeling confirm the analytical calculations. However, in the future, it is necessary to carry out experimental studies of the drying process of products of fractional processing of leguminous herbs and empirically check the rational structural and technological parameters of the conveyor heat and mass exchange equipment.

PL

Na podstawie wyników badań uzasadniono schemat technologiczny i konstrukcyjno-technologiczny przenośnikowego urządzenia wymiany ciepła i masy do frakcyjnej obróbki ziół roślin strączkowych, który wykonany jest w postaci komory z zainstalowanymi w niej poziomymi przenośnikami taśmowymi, w pośrodku których umieszczone są podgrzewacze z podgrzaną parą, a na górze komory zainstalowane są wentylatory odśrodkowe. Na podstawie wyników badań analitycznych obliczono konstrukcję i parametry technologiczne opracowanego przenośnikowego urządzenia wymiany ciepła i masy do frakcyjnej obróbki roślin strączkowych. Ustalono, że wydajność mokrego produktu wynosi 1300 kg/h. Produkt wychodzi z suszarki przy wilgotności 7% i temperaturze 45 ºС. Na podstawie wyników obliczeń uzyskano parametry projektowe powierzchni roboczej przenośnika urządzeń wymiany ciepła i masy: długość – 3,8 m, szerokość – 2,1 m i wysokość 2,3 m. Sumaryczna strata ciepła w zespole suszącym – 13 kJ/kg. Prędkość przenośnika taśmowego wynosi 0,11 m/s. Wykorzystując pakiet oprogramowania Simcenter STAR-CCM+ przeprowadzono symulację procesu technologicznego suszenia w opracowanym przenośnikowym urządzeniu do wymiany ciepła i masy. Wizualizacje rozkładu natężenia przepływu cząstek obróbki frakcyjnej ziół strączkowych oraz przepływu powietrza w obszarze urządzeń wymiany ciepła i masy przenośnika uzyskano w postaci skalarnej i wektorowej. Wyznaczono w postaci skalarnej rozkład temperatury strumienia powietrza w obszarze urządzeń wymiany ciepła i masy przenośnika oraz ujawniono jego wpływ na temperaturę cząstek obróbki frakcyjnej traw strączkowych poruszających się wzdłuż przenośników taśmowych. Przedstawione wyniki modelowania numerycznego potwierdzają obliczenia analityczne. Jednak w przyszłości konieczne jest przeprowadzenie badań doświadczalnych procesu suszenia produktów obróbki frakcyjnej ziół strączkowych oraz empiryczne sprawdzenie racjonalnych parametrów konstrukcyjnych i technologicznych urządzeń wymiany ciepła i masy przenośnika.

Słowa kluczowe

EN

drying; technological scheme; structural scheme; heat and mass exchange equipment; dryer; alfalfa; calculation; simulation

PL

suszarnia; schemat konstrukcyjny; schemat technologiczny; urządzenia do wymiany ciepła; urządzenia do wymiany masy; lucerna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 2
• Strony: 156--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys.

Twórcy

autor

Kaletnik Hryhorii

• Vinnytsia National Agrarian University (21008, 3 Sonyachna str., Vinnytsia, Ukraine)

• https://orcid.org/0000-0002-4848-279

autor

Yaropud Vitalii

• Vinnytsia National Agrarian University (21008, 3 Sonyachna str., Vinnytsia, Ukraine)

• https://orcid.org/0000-0003-0502-1356

autor

Polievoda Yurii

• Vinnytsia National Agrarian University (21008, 3 Sonyachna str., Vinnytsia, Ukraine)

• https://orcid.org/0000-0002-2485-0611

autor

Solona Olena

• Vinnytsia National Agrarian University (21008, 3 Sonyachna str., Vinnytsia, Ukraine)

• https://orcid.org/0000-0002-4596-0449

autor

Babyn Ihor

• Vinnytsia National Agrarian University (21008, 3 Sonyachna str., Vinnytsia, Ukraine)

• https://orcid.org/0000-0002-7070-4957

autor

Tverdokhlib Ihor

• Vinnytsia National Agrarian University (21008, 3 Sonyachna str., Vinnytsia, Ukrain

• https://orcid.org/0000-0003-1350-3232

Bibliografia

• [1] Aliev, E.B., Mykolenko, S.Yu., Sova, N.A., and others. (2022). Technical and technological support of waste-free processing of grain raw materials into food products and fodder: collective monograph. LIRA. 192 p. ISBN 978-966-981-687-0.
• [2] Honcharuk I., Tokarchuk D., Gontaruk Y., Hreshchuk H. (2023). Bioenergy recycling of household solid waste as a direction for ensuring sustainable development of rural areas. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal. Vol. 26, Iss. 1. P. 23– 42. https://doi.org/10.33223/epj/161467.
• [3] Honcharuk I., Yemchyk T., Tokarchuk D., Bondarenko V. (2023). The Role of Bioenergy Utilization of Wastewater in Achieving Sustainable Development Goals for Ukraine. European Journal of Sustainable Development. Vol. 12, No. 2. P. 231-244. https://doi.org/10.14207/ejsd.2023.v12n2p231
• [4] Mostovenko V., Mazur O., Didur I., Kupchuk I., Voloshyna O., Mazur O. (2022). Garden pea yield and its quality indicators depending on the technological methods of growing in conditions of Vinnytsia region. Acta Fytotechnica et Zootechnica. Vol. 25, № 3. P. 226-241. https://doi.org/10.15414/afz.2022.25.03.226-241
• [5] Mazur O., Kupchuk I., Voloshyna O., Matviiets V., Matviiets N., Mazur O. (2023). Genetic determination of elements of the soybean yield structure and combining ability of hybridization components. Acta Fytotechnica et Zootechnica. Vol. 26, № 2. P. 163-178. DOI: https://doi.org/10.15414/afz.2023.26.02.163- 178
• [6] Xianzhe Z., Lan Y., Jianying W., Hangfei D. (2009). Process analysis for an alfalfa rotary dryer using an improved dimensional analysis method. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2 (3). P. 76–82. DOI: 10.3965/j.issn.1934-6344.2009.03.076-082
• [7] Mulle C. J. C., Cruywage C. W., Du Toi F. J., Both J. A. (2008). The drying rate and chemical composition of field and artificially dried lucerne hay. South African Journal of Animal Science. 38 (4). P. 350–354.
• [8] Gallego A., Hospido A., Moreira M. T., Feijoo G. (2011). Environmental assessment of dehydrated alfalfa production in Spain. Resources, Conservation and Recycling. 55 (11). P. 1005–1012. DOI: 10.1016/j.resconrec.2011.05.010
• [9] Adapa P. K., Schoenau G. J., Tabil L. G., Arinze E. A., Singh A. K., Dalai A. K. Customized and value-added high quality alfalfa products: a new concept. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 2007. 9. P. 1–28.
• [10] Farhang A., Hosinpour A., Darvishi H., Khoshtaghaza M. H., Tavakolli Hashtjin T. (2010). Accelerated drying of alfalfa (Medicago sativa L.) by microwave dryer. Global Veterinaria. 5 (3). P. 158–163.
• [11] NeresI M. A., CastagnaraII D. D., MesquitaI E. E., ZambomI M. A., SouzaIII L. С., Rabello de OliveiraI P. S., JobimI C. C. (2010). Production of alfalfa hay under different drying methods. Revista Brasileira de Zootecnia. 39(8). P. 1676– 1683. DOI: 10.1590/S1516-35982010000800008
• [12] Kic P. Effect of different air velocities on convective thin-layer drying of alfalfa for livestock feeding. Agronomy Research. 2017. 15(3): 737–744.
• [13] Paziuk V.M., Petrova Zh.O., Tokarchuk O.A., Yaropud V.M. (2019). Research of rational modes of drying rape seed. INMATEH - Agricultural Engineering. Vol. 58, № 2. P. 303-310.
• [14] Paziuk V.M., Liubin M.V., Yaropud V.M., Tokarchuk O.A., Tokarchuk D.M. Research on the rational regimes of wheat seeds drying. INMATEH - Agricultural Engineering. 2018. Vol. 56, № 3. P. 39–48.
• [15] Spirin A., Kupchuk I., Tverdokhlib I., Polievoda Y., Kovalova K., Dmytrenko V. (2022). Substantiation of modes of drying alfalfa pulp by active ventilation in a laboratory electric dryer. Przegląd Elektrotechniczny. 98 (5). P. 11–15. doi:10.15199/48.2022.05.02
• [16] Kuznietsova I., Bandura V., Paziuk V., Tokarchuk O., Kupchuk I. (2020). Application of the differential scanning calorimetry method in the study of the tomato fruits drying process. Agraarteadus. Vol. 31, №2. P. 173–180. https://doi.org/10.15159/jas.20.14
• [17] Vasilevskyi O.M., Sevastianov V.M., Ovchynnykov K.V., Didych V.M., Burlaka S.A. (2023). Accuracy of Potentiometric Methods for Measuring Ion Activity in Solutions. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 447. P. 181-189. https://doi.org/10.1007/978-981-19-1607-6_16
• [18] Tkachenko S. Y., Spivak O. Yu. (2007). Drying processes and installations. Tutorial. VNTU. 76 p.
• [19] Kupchuk I., Burlaka S., Galushchak A., Yemchyk T., Galushchak D., Prysiazhniuk Y. (2022). Research of autonomous generator indicators with the dynamically changing component of a two-fuel mixture. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal. Vol. 25, Iss. 2. P. 147– 162. https://doi.org/10.33223/epj/150746
• [20] Bandura V., Bezbah I., Kupchuk I., Fialkovska L. (2023). Innovative methods of drying rapeseeds using microwave energy. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal. Vol. 26, Iss. 2. P. 217–230. https://doi.org/10.33223/epj/163328
• [21] Aliiev E., Pavlenko S., Golub G., Bielka O. (2022). Research of mechanized process of organic waste composting. Agraarteadus, Journal of Agricultural Science. XXXIII (1). P. 21–32. DOI: 10.15159/jas.22.04
• [22] Kaletnik G.M., Yaropud V.M. (2021). Physico-mathematical model of the ventilation system for injecting clean air in livestock premises. Technology, energy, transport of agricultural industry, 114 №. 3. P. 4-15. https://doi.org/10.37128/2520-6168-2021-3-1
• [23] Yaropud V. (2021). Analytical study of the automatic ventilation system for the intake of polluted air from the pigsty. Scientific horizons, 24. №. 3. P. 19-27. https://doi.org/10.48077/scihor.24(3).2021.19-27
• [24] Hraniak V. F., Matviychuk V. A., Kupchuk I. M. Mathematical model and practical implementation of transformer oil humidity sensor. Electronics. 2022. № 1 (26). P. 3-8. https://doi.org/10.53314/ELS2226003H
• [25] Yaropud V., Honcharuk I., Datsiuk D., Aliiev E. (2022). The model for random packaging of small-seeded crops’ seeds in the reservoir of selection seeders sowing unit. Agraarteadus, Journal of Agricultural Science. XXXIII (1): 199–208. DOI: 10.15159/jas.22.08
• [26] Shevchenko I. Aliiev E. (2020). Improving theefficiency ofthe process ofcontinuous flowmixing of bulkcomponents. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 6/1 (108). P. 6- 13. DOI: 10.15587/1729-4061.2020.216409
• [27] Kaletnik G.M., Yaropud V.M. (2022). Simulation of the heat and mass transfer process of the indirect-evaporative type heat exchanger. Technology, energy, transport of agricultural industry, 116. № 1. P. 4-15. https://doi.org/10.37128/2520- 6168-2022-1-1
• [28] Wallin S. (2000) Engineering turbulence modeling for CFD with a focus on explicit algebraic Reynoldce stress models. Doctoral thesis. Norsteds truckeri, Stockholm, Sweden. 124 p.
• [29] Yaropud V., Kupchuk I., Burlaka S., Poberezhets J., Babyn I. (2022). Experimental studies of design-and-technological parameters of heat exchanger. Przeglad Elektrotechniczny. Vol. 98, № 10. P. 57-60 https://doi.org/10.15199/48.2022.10.10
• [30] Gunko I., Hraniak V., Yaropud V., Kupchuk I., Rutkevych V. (2021). Optical sensor of harmful air impurity concentration. Przegląd Elektrotechniczny. 97, № 7. P. 76-79. https://doi.org/10.15199/48.2021.07.15

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).