Simulation of the interaction between grain particles and the preserving agent in the roller mill mixing chamber

Технология консервирования плющеного влажного зерна включает его плющение, консервирование и закладку на герметичное хранение до скармливания. Технологическая операция по химическому консервированию предполагает обработку влажного плющеного зерна консервантом, жидким или порошкообразным, который подавляет микрофлору влажной зерновки, угнетает развитие и размножение имеющихся в ней гнилостных бактерий и споры микрогрибов, тем самым исключая гниение и самосогревание плющеного корма. Целью исследований была разработка схемы плющилки зерна с устройством внесения консерванта и теоретические исследования взаимодействия зерна и консерванта в камере смешивания данной плющилки. В ФГБНУ «ФАНЦ Северо-Востока» разработана плющилка фуражного зерна с устройством для внесения консерванта, новизна конструкции и рабочего процесса которой подтверждена патентами RU № 2399420 и RU № 2628297. Проведено математическое моделирование взаимодействия движущихся под прямым углом навстречу друг другу потоков плющеного зерна и распыляемого на него консерванта в камере смешивания плющилки зерна, позволившее определить вероятность столкновения капель консерванта и частиц зерна, а также количество консерванта, попавшего и поглощённого каждой зерновкой получаемого корма, в зависимости от типа распыляющих консервант форсунок и конструктивных параметров камеры смешивания. Теоретически установлено, что равномерность внесения консерванта (распределение консерванта по зерну), определяемая по среднеквадратическому отклонению, для форсунок с круглым и щелевым распылителем составляет 5,3410–20 и 3,7910–20 соответственно. Исходя из этого, наиболее эффективным для данной конструкции камеры смешивания плющилки является применение форсунки с щелевым отверстием распылителя как обеспечивающего наиболее равномерное распределение консерванта. Storage technology of wet rolled grain consists of rolling, conservation and maintaining of hermetic conditions up to feeding. Grain treatment with liquid or powdered preserving agents inhibits the growth of microorganisms such as bacteria and fungi, preventing rolled forage deterioration and heating. The research was aimed to design a roller mill allowing the application of a preserving agent and conduct the simulation of grain-preservative interaction in the mixing chamber. The team from the Northeastern Federal Agrarian Research Center developed the roller mill enabling the grain treatment by preserving agents (Russian Patents No. 2399420 and 2628297). The simulation was performed on grain and preservative flows moving towards each other at right angle in the mixing chamber. As a result, the probability of preservative drop collision with grain particles was determined as well as the amount of the preservative absorbed by each grain as affected by injector type and mixing chamber parameters. According to the standard deviation, the efficiency of preservative distribution in the grain mass amounted to 5.3410–20 and 3.7910–20 for injectors with circular or slot jets, respectively. The slot injector provided the best distribution of the preservative.

Drop Stream – Immiscible Jet Collisions: Regimes and Fragmentation Mechanisms

We investigate the collision of a continuous liquid jet with a regular stream of immiscible droplets. The immiscible liquids, namely silicon oil for the continuous jet and an aqueous glycerol solution for the drop stream, are selected to enable the total wetting of the drops by the jet liquid. Four different regimes are experimentally identified: drops in jet, encapsulation without satellites, encapsulation with satellites from the jet liquid and mixed fragmentation. The drops in jet regime, potentially of great interest for new applications, corresponds to a regular stream of drops embedded in a continuous jet and is described and reported for the first time. Using well known aspects of drop collision and jet stability, we propose to model the transition between the drops in jet regime and the others. Two dimensionless parameters are derived from this analysis which are thus used to produce a simple regime map where the drops in jet regime can be well distinguished from the other outcomes.DOI: http://dx.doi.org/10.4995/ILASS2017.2017.4707

Binary collisions of drops of immiscible liquids

This experimental and theoretical study is devoted to the investigation of head-on collisions of two drops of immiscible liquids. In the experiments, pairs of drops are made to collide at well-defined kinetic and geometric conditions. The sizes and relative velocity of the colliding drops close to the point of impact are measured by means of image processing. The deformed states after the impact, their evolution with time, and their stability are studied by visualization. The theory considers the dynamics of the rim formed at the edge of a radially spreading lamella due to capillary forces at the free surfaces of the lamella and at the liquid/liquid interface. The equations of the rim formation and motion are obtained from the volume, mass and momentum balance equations which account for the inertial, viscous and capillary effects. The theory predicts the evolution of the main geometrical parameters of the liquid mass formed by the drop collision: thickness of the lamella, diameter, and size of the rim cross-section. The theoretical predictions agree well with the experimental data, although no adjustable parameters are used in the model.