Optimización de parámetros del dispositivo de limpieza en espiral para arroz de rebrote basada en la combinación de dinámica de fluidos computacional y método de elementos discretos
Autores: Liu, Weijian; Zeng, Shan; Wu, Zhandong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización de parámetros del dispositivo de limpieza en espiral para arroz de rebrote basada en la combinación de dinámica de fluidos computacional y método de elementos discretos
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Plantas de arroz en ratooning
Dispositivo de limpieza
Paso en espiral
Partículas de impureza
Velocidad del flujo
Parámetros estructurales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Las plantas de arroz de ratooning tienen un alto contenido de humedad y una fuerte adherencia durante la cosecha. Los dispositivos de limpieza tradicionales son propensos a obstruirse al procesar arroz de ratooning, lo que resulta en una serie de problemas como una alta tasa de pérdida de grano y una alta tasa de impurezas en el grano. En respuesta a los problemas mencionados anteriormente, este artículo adopta el método de acoplamiento CFD-DEM para diseñar un dispositivo de limpieza en espiral escalonado. Se realizó un análisis detallado sobre la influencia del ángulo del cono y el grosor de los esqueletos en espiral escalonados en el estado del flujo, y se obtuvieron mapas de nubes de distribución de la velocidad del flujo y la presión bajo diferentes parámetros estructurales. Se comparó la morfología del vórtice bajo diferentes grosores de los esqueletos en espiral escalonados, y se determinaron los parámetros estructurales del dispositivo. Se analizó la trayectoria de movimiento y la distribución de partículas de impurezas bajo diferentes velocidades de flujo de entrada utilizando superposición de datos, y se determinó el rango apropiado de velocidad de flujo de entrada. Se construyó un banco de pruebas y se realizó un experimento de combinación de rotación ortogonal de regresión cuadrática de tres factores con la velocidad del ventilador, la tasa de alimentación y el ángulo de inclinación del dispositivo como factores experimentales. Los resultados de la prueba en banco muestran que el índice de rendimiento alcanza su óptimo cuando el ángulo de inclinación del dispositivo, la velocidad del ventilador y la tasa de alimentación son de 2,47 grados, 2906 r/min y 4,0 kg/s, respectivamente. En este momento, la tasa de impurezas en el grano, la tasa de pérdida de grano y la tasa de obstrucción del tamiz son del 2,21%, 2,15% y 3,5%, respectivamente. En comparación con los equipos de limpieza tradicionales, estos valores se reducen en un 44,5%, 39,6% y 83,9%, respectivamente. Este estudio puede proporcionar ideas para el diseño de dispositivos de limpieza de arroz de ratooning.
Descripción
Las plantas de arroz de ratooning tienen un alto contenido de humedad y una fuerte adherencia durante la cosecha. Los dispositivos de limpieza tradicionales son propensos a obstruirse al procesar arroz de ratooning, lo que resulta en una serie de problemas como una alta tasa de pérdida de grano y una alta tasa de impurezas en el grano. En respuesta a los problemas mencionados anteriormente, este artículo adopta el método de acoplamiento CFD-DEM para diseñar un dispositivo de limpieza en espiral escalonado. Se realizó un análisis detallado sobre la influencia del ángulo del cono y el grosor de los esqueletos en espiral escalonados en el estado del flujo, y se obtuvieron mapas de nubes de distribución de la velocidad del flujo y la presión bajo diferentes parámetros estructurales. Se comparó la morfología del vórtice bajo diferentes grosores de los esqueletos en espiral escalonados, y se determinaron los parámetros estructurales del dispositivo. Se analizó la trayectoria de movimiento y la distribución de partículas de impurezas bajo diferentes velocidades de flujo de entrada utilizando superposición de datos, y se determinó el rango apropiado de velocidad de flujo de entrada. Se construyó un banco de pruebas y se realizó un experimento de combinación de rotación ortogonal de regresión cuadrática de tres factores con la velocidad del ventilador, la tasa de alimentación y el ángulo de inclinación del dispositivo como factores experimentales. Los resultados de la prueba en banco muestran que el índice de rendimiento alcanza su óptimo cuando el ángulo de inclinación del dispositivo, la velocidad del ventilador y la tasa de alimentación son de 2,47 grados, 2906 r/min y 4,0 kg/s, respectivamente. En este momento, la tasa de impurezas en el grano, la tasa de pérdida de grano y la tasa de obstrucción del tamiz son del 2,21%, 2,15% y 3,5%, respectivamente. En comparación con los equipos de limpieza tradicionales, estos valores se reducen en un 44,5%, 39,6% y 83,9%, respectivamente. Este estudio puede proporcionar ideas para el diseño de dispositivos de limpieza de arroz de ratooning.