ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КИНЕТИКИ ВЛАЖНОСТИ ХЛОПКА МЕТОДОМ АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ

АННОТАЦИЯ

Данная исследовательская работа посвящена изучению эффективности систем сушки хлопка сырца до нормативной влажности с использованием активного вентилирования в массах малого объема. В статье обоснована реализация качественного хлопкового сырья путем доведения его до нормативного уровня влажности. Основное внимание для достижения этой цели уделено взаимосвязи между скоростью подачи воздуха и толщиной слоя хлопка. Авторами на действующей экспериментальной установке определено полное учётное влияние скорости движения воздуха при различных показателях толщины хлопкового слоя. В исследовании научно проанализировано, что низкоскоростной воздушный поток не способен полностью вывести влагу из толщине хлопка, что приводит к её накоплению в верхних слоях и возникновению процессов плесневения. В работе рассмотрено влияние скоростей фильтрации от 1,6 до 2,0 см/с на процесс охлаждения в экспериментальных установках высотой до 0,7 метра.

Результаты исследования показывают, что при проектировании и эксплуатации систем вентиляции в хранилищах хлопка малого объема необходимо учитывать не только удельный расход воздуха, но и скорость его фильтрации. Это позволяет обеспечить длительное качественное хранение хлопка сырца и предотвратить потери продукции.

ABSTRACT

This research work is devoted to studying the efficiency of cotton drying systems to achieve standard moisture content using active ventilation in small-volume masses. The article substantiates the realization of high-quality raw cotton by bringing it to the standard moisture level. To achieve this goal, primary attention is paid to the relationship between the air supply rate and the thickness of the cotton layer. Using a functioning experimental setup, the authors determined the total registered influence of air velocity at various indicators of cotton layer thickness. The study scientifically analyzes that low-velocity airflow is unable to completely remove moisture from the depth of the cotton, leading to its accumulation in the upper layers and the onset of molding processes. The work examines the influence of filtration velocities ranging from 1.6 to 2.0 cm/s on the cooling process in experimental setups with a height of up to 0.7 meters.

The research results show that when designing and operating ventilation systems in small-volume cotton storage facilities, it is necessary to consider not only the specific air consumption but also its filtration rate. This ensures long-term high-quality storage of cotton and prevents product losses.

Ключевые слова: хлопок, активное вентилирование, влажность, кинетика, скорость фильтрации, тепломассообмен, математическая модель, качество продукции, фермерские хозяйства, хранение хлопка.

Keywords:  cotton, active ventilation, humidity, kinetics, filtration rate, heat and mass transfer, mathematical model, product quality, farms, cotton storage.

Введение. При сдаче хлопкового сырья фермерскими хозяйствами на заготовительные пункты в процессе его доведения до нормативных показателей влажности протекают сложные процессы тепло- и массообмен как внутри материала, так и с внешней средой. Внешние процессы характеризуются испарением влаги с поверхности материала и конвективным теплообменом, в то время как внутренние процессы определяются балансом влаги в объеме летучек хлопка и их теплопроводностью. Ввиду сложности определения очагов теплового излучения и самосогревания в хлопковых бунтах, математическое моделирование процесса и применение систем искусственного охлаждения являются актуальными задачами. [1-3]

Методология исследования и экспериментальная установка. Для изучения кинетики охлаждения хлопкового сырья в массах малого объема была разработана специальная лабораторная установка со следующими техническими характеристиками [4].

Система воздухоподачи: Вентилятор и воздухораспределительный канал, направляющий поток непосредственно в хлопковую массу.

Камера охлаждения: Сетчатый бункер, предназначенный для размещения слоев хлопка различной толщины.

Контрольно-измерительные приборы: Определение влажности проводилось с использованием лабораторного оборудования ВХС и сушильного шкафа Уз7М. Скорость воздушного потока измерялась приборами Hot Wire Anemometer GM8903 и Mini Anemometer UNI-T UT363.

Условия эксперимента: Исследования проводились на образцах хлопка сорта «Султон» (Сырдарьинская область) I и III сортов ручного сбора. Начальная влажность образцов составляла  Процесс вентилирования осуществлялся при температуре воздуха C. Эксперименты проводились при следующих параметрах: [3, 7]

 Параметры экспериментов:

• Начальная влажность
• Температура воздуха: .
• Толщина слоя
• Масса хлопка
• Скорость воздуха

Анализ и результаты исследований.

Таблица 1.

Опыт №1. Изменение влажности  хлопка по времени

Таблица 2.

Опыт №2. Изменение влажности  хлопка по времени

Таблица 3.

Опыт №3. Изменение влажности  хлопка по времени

Таблица 4.

Опыт №4. Изменение влажности  хлопка по времени

На основании полученных результатов методом наименьших квадратов было выведено уравнение регрессии процесса охлаждения семенного хлопка. [4]

Опыт №1.     

Опыт №2.    

Опыт №3.    

Опыт №4.    

Точки — экспериментальные данные, линии — теоретические расчеты.

Рисунок 1. Кинетика изменения влажности при начальной влажности хлопка   

Таблица 5.

Опыт №5. Изменение влажности  хлопка по времени

Таблица 6.

Опыт №6. Изменение влажности  хлопка по времени

Таблица 7.

Опыт №7. Изменение влажности  хлопка по времени

На основании полученных результатов методом наименьших квадратов было выведено уравнение регрессии процесса охлаждения семенного хлопка [4].

Таблица 8.

Опыт №8. Изменение влажности  хлопкового сырья в зависимости от времени

На основании полученных результатов методом наименьших квадратов было выведено уравнение регрессии процесса охлаждения семенного хлопка. [4]

Опыт №5.  

Опыт №6.    

Опыт №7.   

Опыт №8.   

Рисунок 2. Кинетика изменения влажности при начальной влажности хлопка  

Точки — экспериментальные данные, линии — теоретические расчеты.

Заключение. Охлаждение хлопкового сырья в фермерских хозяйствах методом активного вентилирования до достижения нормативного уровня влажности является наиболее эффективным способом сохранения качества продукции. Время охлаждения и темп распределения тепла, определенные с помощью математической модели, позволяют устанавливать энергосберегающие режимы охлаждения как в фермерских хозяйствах, так и на промышленных предприятиях. Сравнительный анализ показывает, что расхождение (погрешность) между расчетными и экспериментальными данными не превышает 4-5%. Это позволяет на основе предложенного алгоритма решения проводить комплексный анализ интенсивности вентилирования в компактном виде [8, 9].

Список литературы:

1. Усманов Х.С., Аббазов И.З., Сирожиддинов Ф.Н. Программа создания трехфакторной регрессионной модели № DGU 06855 Свидетельство об официальной регистрации программы для электронных-вычислительных машин от 01.07.2019 года.
2.  Пардаев Х.Н. Математическая модель охлаждения хлопка-сырца после процесса сушки // Ташкент, УзНИИНТИ, 1989.
3. Пардаев Х.М., Халманов Б. К вопросу сохранения качества хлопка-сырца при хранении // Тез. докл. межвуз. конф. молодых ученых. Ташкент, 1989.
4. Бомуротов Ш.Н. Теоретические исследования процесса подготовки хлопка-сырца к переработке. Монография. – Ташкент, 2025. – 80 с.
5. Mardonov J.S., Plekhanov A.F. Determining of the heat-moisture state of raw cotton in a drum dryer // Известия Высших Учебных Заведений. Серия: Технология Текстильной Промышленности. – 2021. – № 391(1). – С. 46–49.
6. Shorakhmedova M. Mathematical model for calculating the temperature field of a direct-flow drying drum // Journal of Physics: Conference Series. – 2021.
7. Mamatov A.Z. Improving the cooling process of raw cotton by active ventilation // Toshkent to‘qimachilik va yengil sanoat instituti. – 2023.
8. Bakhadirov K.G. Optimization of heat and mass transfer processes in the primary processing of cotton // Journal of Cotton Science and Technology. – 2022.
9. Ismanov M., Juraev A. Technological features of active ventilation systems in cotton storage // International Journal of Advanced Research in Science and Engineering. – 2020.