Особливості ідентифікації процесів термообробки зерна
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya1(83).2026.038Ключові слова:
тепло- і масоперенос, сушіння, нагрівання, зерновий матеріалАнотація
Розглянуто процеси тепло- та масопереносу під час конвективного сушіння зернового матеріалу. Метою роботи є розроблення та ідентифікація математичної моделі кінетики нагрівання і сушіння зерна з урахуванням змінних теплофізичних властивостей матеріалу. Як базову модель використано систему диференціальних рівнянь О.В. Ликова, для тонкого шару зерна з урахуванням нестаціонарності процесу та залежності коефіцієнту вологопровідності від температури і вологовмісту зернівки.
Запропоновано спрощену аналітичну залежність для коефіцієнта сушіння, що дозволяє зменшити обчислювальну складність для аналітичного розв’язку моделі без втрати точності. Проведено ідентифікацію параметрів моделі на основі експериментальних даних із застосуванням методу зворотних задач на основі аналітичного розв’язку запропонованої математичної моделі. Отримано емпіричні залежності коефіцієнтів моделі від початкової вологості зерна та основних режимних параметрів процесу сушіння.
Результати чисельного моделювання на моделі з ідентифікованими змінними коефіцієнтами добре узгоджуються з експериментальними даними, що підтверджується високим значенням коефіцієнта множинної кореляції (R=0,96–0,99). Запропонована математична модель із змінними ідентифікованими коефіцієнтами може бути використана для прогнозування кінетики сушіння зерна при визначенні раціональних режимів роботи зерносушарок та розроблення інтелектуальних систем керування з метою підвищення енергоефективності процесу при збереження якості зернового матеріалу.
Отримано 2025-12-01
Доопрацьовано 2026-02-01
Прийнято 2026-02-11
Посилання
1. Superagronom.com. (2024). Forecast of world grain production in the 2024/25 MY from FAO has not changed - 2.8 billion tons [in Ukrainian]. Retrieved from https://superagronom.com/news/20281-prognoz-svitovogo-virobnitstva-zernovih-u-2024-25-mr-vid-fao-ne-zminivsya--28-mlrd-tonn
2. Paziuk, V. M., Dub, V. V., & Siedykh, K. V. (2023). Factors increasing the intensity and energy efficiency of grain drying. Taurian Scientific Herald. Series: Technical Sciences, 5, 123-130. [in Ukrainian].
3. Sniezhkin, Y., & Petrova, Z. (2023). Energy consumption and environmental aspects of drying processes. Science and Innovation, 19(2), 44-55. https://doi.org/10.15407/scine19.02.044
4. Yu, P., Zhu, W., Shen, C., Qiao, Y., Zhang, W., Zhu, Y., ... Cai, J. (2025). Current status of grain drying technology and equipment development: A review. Foods, 14, 2426. https://doi.org/10.3390/foods14142426
5. Ramaj, I., Schock, S., & Müller, J. (2021). Drying kinetics of wheat (Triticum aestivum L., cv. ‘Pionier’) during thin-layer drying at low temperatures. Applied Sciences, 11(20), 9557. https://doi.org/10.3390/app11209557
6. Erbay, Z., & Icier, F. (2010). A review of thin layer drying of foods: Theory, modeling, and experimental results. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 50, 441-464. DOI: https://doi.org/10.1080/10408390802437063
7. Hirnyk, M. L., Herbei, V. M., & Maziak, Z. Iu. (1993). Mathematical modeling of convective drying processes. Kyiv, Ukraine: Budivelnyk. [in Ukrainian].
8. Didukh, V. F. (2002). Improving the efficiency of drying agricultural plant materials. Lutsk, Ukraine: LDTU. [in Ukrainian].
9. Haponiuk, I. I. (2012). Scientific and technical foundations of highly productive innovative technologies for post-harvest grain processing (Doctoral dissertation). National University of Food Technologies, Kyiv, Ukraine. [in Ukrainian].
10. Adamchuk, V. V., & Shvydia, V. O. (2021). Mathematical model of seed heating by mixing in the drum of a vacuum seed dryer. Mechanization and Electrification of Agriculture, 13(112), 89-96. [in Ukrainian].
11. Matouk, A., El-Sayed, A., Tharwat, A., & Farhan, M. (2019). Thin layer drying kinetics of wheat grain in a convective hot-air dryer. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering, 10, 133-138. https://doi.org/10.21608/jssae.2019.36680
12. da Costa, L. A., de Souza, J. L. F., Huebner, R., Rodrigues Filho, F. A., Ferreira, A. G., & Azalim Júnior, F. (2022). Mathematical modeling for drying flint corn in a thin layer. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 57, e02845. https://doi.org/10.1590/S1678-3921.pab2022.v57.02845
13. Kotov, B. I. (2017). Modeling of technological processes in typical objects of post-harvest grain processing and storage (cleaning, separation, drying, active ventilation, cooling). Kyiv-Nizhyn, Ukraine: Lysenko M. M. [in Ukrainian].
14. Kalinichenko, R. A. (2016). Determination of thermophysical coefficients in solutions of the heat conduction equation for the identification of thermal processing of grain materials. Scientific Bulletin of NUBiP of Ukraine. Series: Machinery and Energetics of AIC, 241, 325-333. [in Ukrainian].
15. Kalinichenko, R. A. (2016). Algorithm of parametric identification of analytical mathematical description of the dynamics of low-temperature drying of grain materials. Mechanization and Electrification of Agriculture, 3(102), 181-188. [in Ukrainian].
16. Ginzburg, A. S., & Savina, I. M. (1982). Mass and moisture exchange characteristics of food products. Moscow: Legkaya i pishchevaya promyshlennost. [in Russian].
17. Paziuk, V. M. (2019). Thermotechnical foundations of seed grain drying (Doctoral dissertation). Kyiv, Ukraine. [in Ukrainian].
18. Kotov, B., Voitiuk, V., Kalinichenko, R., Stepanenko, S., & Kuzmych, A. (2025). Mathematical modelling and investigation of the grain drying process in bunker units with radial supply of drying agent. Machinery & Energetics, 16(3), 33-47. https://doi.org/10.31548/machinery/3.2025.33
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Енергетика і автоматика
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Усі матеріали поширюються на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International Public License, що дозволяє іншим розповсюджувати рукопис із визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
