Estudio sobre el mecanismo de influencia del consumo de energía de un extractor de cosechadora de caña de azúcar mediante simulación de fluidos y experimento
Autores: Zhou, Baocheng; Ma, Shaochun; Li, Weiqing; Li, Wenzhi; Peng, Cong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Estudios anteriores sobre extractores de cosechadoras de caña de azúcar se han centrado principalmente en mejorar la calidad de la cosecha y reducir la tasa de impurezas y la tasa de pérdida, lo que a menudo ha ignorado el problema del alto consumo de energía. Para reducir el consumo de energía del extractor manteniendo estable la tasa de impurezas y la tasa de pérdida originales, en primer lugar, se propuso un método de análisis de elementos de cuchilla con teoría aerodinámica para analizar el estrés de la cuchilla del extractor, y se obtuvo la ecuación de consumo de energía y los factores influyentes de la extracción. Posteriormente, se estableció el modelo de dinámica de fluidos computacional del extractor de escape. Se utilizaron la dinámica de fluidos computacional (CFD) y el modelo SST para analizar el mecanismo de diversos factores influyentes en el consumo de energía y las características del flujo interno del extractor. Se analizaron y discutieron los cambios en varios parámetros con respecto a las variaciones resultantes en la presión interna, la velocidad, la estructura del vórtice y el coeficiente de sustentación-arrastre del extractor. Se construyó un banco de pruebas del extractor y se realizaron pruebas ortogonales con el consumo de energía, la tasa de impurezas y la tasa de pérdida como indicadores de prueba. Considerando los resultados de la simulación y la prueba en banco de manera integral, la combinación de una velocidad de rotación de 1450 RPM, un número de cuchillas de 3, un ángulo de instalación de 25 grados y una longitud de cuerda de cuchilla de 200 mm fue óptima para el extractor. Finalmente, se realizó una prueba comparativa entre el extractor optimizado y el extractor original. Los resultados demostraron que el consumo de energía del extractor optimizado se redujo en un 15.49%. La tasa de impurezas disminuyó un 3.51%, y la tasa de pérdida disminuyó un 12.39% en comparación con el extractor original. El estudio puede proporcionar una base teórica y experimental para el diseño y la optimización del rendimiento del extractor.
Descripción
Estudios anteriores sobre extractores de cosechadoras de caña de azúcar se han centrado principalmente en mejorar la calidad de la cosecha y reducir la tasa de impurezas y la tasa de pérdida, lo que a menudo ha ignorado el problema del alto consumo de energía. Para reducir el consumo de energía del extractor manteniendo estable la tasa de impurezas y la tasa de pérdida originales, en primer lugar, se propuso un método de análisis de elementos de cuchilla con teoría aerodinámica para analizar el estrés de la cuchilla del extractor, y se obtuvo la ecuación de consumo de energía y los factores influyentes de la extracción. Posteriormente, se estableció el modelo de dinámica de fluidos computacional del extractor de escape. Se utilizaron la dinámica de fluidos computacional (CFD) y el modelo SST para analizar el mecanismo de diversos factores influyentes en el consumo de energía y las características del flujo interno del extractor. Se analizaron y discutieron los cambios en varios parámetros con respecto a las variaciones resultantes en la presión interna, la velocidad, la estructura del vórtice y el coeficiente de sustentación-arrastre del extractor. Se construyó un banco de pruebas del extractor y se realizaron pruebas ortogonales con el consumo de energía, la tasa de impurezas y la tasa de pérdida como indicadores de prueba. Considerando los resultados de la simulación y la prueba en banco de manera integral, la combinación de una velocidad de rotación de 1450 RPM, un número de cuchillas de 3, un ángulo de instalación de 25 grados y una longitud de cuerda de cuchilla de 200 mm fue óptima para el extractor. Finalmente, se realizó una prueba comparativa entre el extractor optimizado y el extractor original. Los resultados demostraron que el consumo de energía del extractor optimizado se redujo en un 15.49%. La tasa de impurezas disminuyó un 3.51%, y la tasa de pérdida disminuyó un 12.39% en comparación con el extractor original. El estudio puede proporcionar una base teórica y experimental para el diseño y la optimización del rendimiento del extractor.