авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

Российская академия сельскохозяйственных наук

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский

институт

электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Московский государственный агроинженерный университет

им. В.П. Горячкина (МГАУ)

ФГНУ "Российский научно-исследовательский институт

информации и технико-экономических исследований

по инженерно-техническому обеспечению АПК"

(ФГНУ "РОСИНФОРМАГРОТЕХ") ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ТРУДЫ 6-й Международной научно-технической конференции (13 - 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ) Часть 3 ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ И СТАЦИОНАРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ Москва 2008 УДК 631.371:636 ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Труды 6-й Международной научно-технической конференции (13 – 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5-ти частях. Часть 3. ЭНЕРГО СБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ И СТАЦИОНАРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. – 432 с.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:

Д.С. Стребков, академик Россельхозакадемии Л.П. Кормановский, академик Россельхозакадемии Н.Ф. Молоснов, канд. техн. наук Н.М. Морозов, академик Россельхозакадемии В.Н. Расстригин, доктор техн. наук Ю.А. Цой, член-корр. Россельхозакадемии Научный редактор, ответственный за выпуск:

канд. техн. наук, Заслуженный энергетик России Н.Ф. Молоснов ISSN 0131 – © Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрифи кации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ), 2008.

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ ТЕПЛООБЕСПЕЧЕНИЯ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Д-р техн. наук В.Н. Расстригин (ГНУ ВИЭСХ) Повышение эффективности сельскохозяйственного произ водства неразрывно связано с дальнейшим развитием энергоресур сосберегающих систем теплообеспечения, существенно влияющих на снижение себестоимости и энергоемкости производимой сель скохозяйственной продукции. В связи с необходимым ростом сель скохозяйственной продукции в перспективе будут расти и масштабы потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на эти цели.

Так, на 1% прироста валовой продукции сельскохозяйственного производства в сопоставимых ценах приходится 2-3% прироста топ ливоэнергопотребления.

Сельскохозяйственное производство является крупным по требителем топливно-энергетических ресурсов в стационарных про цессах в объеме около 12 млн. т у.т. Из них свыше 65% ТЭР исполь зуется в системах теплообеспечения множества производственных объектов.



Для выполнения тепловых технологических процессов ис пользуется достаточно большое количество различного типа тепло энергетического оборудования – топливного и электротеплового, на базе которых формируются системы теплообеспечения.

Однако производство и поставка отечественного теплоэнер гетического оборудования и обеспеченность им производственных объектов (в частности, животноводческих ферм) весьма низкая и составляет менее 40%. К тому же состояние топливных котельных, тепловых сетей и теплоэнергетического оборудования в сельскохо зяйственном производстве характеризуется их старением и значи тельным снижением технико-экономических показателей. В связи с этим они не обеспечивают в достаточной мере качественное выпол нение тепловых процессов в сельскохозяйственных производствен ных объектах.

Как уже отмечалось, имеется прямая связь производства продукции с энергозатратами, доля которых в ее себестоимости воз росла с 3-8% до 15-30%, а по некоторым видам до 30-50% и более (теплицы, птицефабрики), что вызвано опережающим ростом тари фов и цен на электроэнергию и топливо по сравнению с ценами на сельхозпродукцию.

В связи с этим имеется острая необходимость в нашем сель скохозяйственном производстве более строгого и экономного ис пользования тепловой и электрической энергии и снижения матери альных затрат, являющихся основными источниками повышения эффективности теплообеспечения производственных объектов, ос новой дальнейшего развития энергоресурсосберегающих систем те плообеспечения.

Как показали проведенные исследования и опыт применения в производственных объектах тепловых процессов, существует це лый ряд способов и путей экономии в них энергии и ресурсов (мате риальных затрат), определяющих основные направления развития энергоресурсосберегающих систем теплообеспечения. При этом важнейшим фактором, определяющим повышение эффективности и развитие таких систем, является энергосбережение. Понятие «энер госбережение» обычно означает использование энергии при произ водстве продукции при минимальных потерях энергии и определя ется как разница энергозатрат в сравниваемых технологиях произ водства одинакового количества продукции. Здесь следовало бы до бавить и акцентировать внимание на важное условие – «без повы шения себестоимости продукции». Причем затраты на энергосбере жение тепловой энергии, как правило, значительно ниже затрат на такое же ее производство. Образно говоря: «Энергосбережение – самый дешевый и экологически чистый источник энергии» [1].

В сельскохозяйственном производстве находят применение в осноном автономные системы теплоснабжения, которые в свою оче редь подразделяют на системы теплообеспечения централизованно го и децентрализованного типа.

Системы теплообеспечения централизованного типа в сель ском хозяйстве представляют собой фактически различные цен тральные котельные, в которых осуществляется производство теп лоты и ее распределение с помощью теплотрасс по отдельным объ ектам, например, в помещениях животноводческих ферм. К систе мам децентрализованного типа относят те системы и технические средства, когда теплогенерирующие и теплопотребляющие установ ки размещаются в помещениях в местах потребления теплоты.





Следует отметить, что существует целый ряд основных на правлений энергоресурсосбережения в системах теплообеспечения, относящихся к технико-экономическим и организационным меро приятиям.

Можно считать, что главное направление энергоресурсосбе режения – это максимальное использование систем и технических средств теплообеспечения децентрализованного типа. Применение таких систем, в сравнении с системами на базе централизованных котельных, позволяет снизить энергозатраты на 20-30%, ресурсные затраты в 1,5-2 раза, за счет исключения котельных помещений, те плотрасс и потерь теплоты в них. Одним из путей энергосбережения в этих системах является повышение уровня теплозащиты здания, его термического сопротивления до экономически оптимального значения, с учетом ограничений санитарно-гигиенических требова ний (невыпадения конденсата). Важный путь экономии энергии – это применение новых энергосберегающих способов и технических средств обогрева непосредственно в технологических процессах обеспечения микроклимата, горячего пароводоснабжения, приго товления кормов и т.п.

Наиболее энергоемким процессом в системах теплообеспе чения, например животноводческих ферм, является обеспечение микроклимата – требуемых параметров температуры, влажности и газового состава воздуха внутри помещения. На эти цели расходует ся более 60% тепловой энергии от общих затрат на теплообеспече ние объекта в целом. При этом имеются большие возможности (ре зервы) снижения энергозатрат путем более точного автоматического регулирования температурно-влажностного режима, и главным об разом за счет использования теплоты удаляемого из помещения вен тиляционного воздуха.

Для этого необходимо применять вентиляционно отопительные установки с утилизатором теплоты рекуперативного типа, позволяющих экономить расход энергии в системах микро климата на подогрев приточного воздуха до 50%. В последнее время приобретают важное значение в системах микроклимата вопросы не только сбережения теплоты (энергии), но и очистки и обеззаражива ния вентиляционного воздуха, находящегося внутри помещения и удаляемого из него.

В связи с этим нами разработана вентиляционно отопительная установка модульного типа с утилизацией теплоты, частичной рециркуляцией и озонированием воздуха, позволяющим улучшить экологию среды внутри и вне животноводческих зданий.

Улучшение экологии, особенно для животноводческих предприятий, становится одним из важнейших к ним требований.

Другим важным направлением энергосбережения в системах теплоснабжения, особенно микроклимата, является применение но вой технологии локального обогрева с использованием лучистых (инфракрасных) газовых и электрических обогревателей. Примене ние лучистого обогрева имеет ряд преимуществ в сравнении с тра диционным конвективным обогревом, особенно по экономии энер гии и благоприятном воздействии на молодняк животных.

Наиболее эффективным и перспективным является примене ние лучистого обогрева в помещениях с молодняком животных, где могут быть созданы две тепловые зоны с разной температурой, на пример, в общем помещении 10 оС, а в зоне нахождения животных до 20 оС;

в помещениях периодического действия (доильных залах, ветсанпропускниках, складских помещениях и т.п.), когда только во время их использования обеспечивается требуемый обогрев (темпе ратура воздуха) включением лучистых обогревателей, а в остальное время поддерживается дежурное отопление (около 5 оС) за счет дру гих источников теплоты. Нами совместно с ООО Микроэлектронной фирмой «Оникс» (г. Ярославль) разработан ряд лучистых электро обогревателей пластинчатого типа мощностью 0,25, 0,75 и 1,5 кВт, готовых к применению в указанных системах.

В последнее время одним из важных направлений энерго сбережения считается применение в системах теплообеспечения те пловых насосов, обеспечивающих снижение энергозатрат на полу чение тепловой энергии в 3 и более раз, за счет использования теп лоты окружающей среды (воздуха, воды, теплоты земли и пр.). Наи большее распространение тепловые насосы получили за рубежом, особенно в Европе в коммунальном жилом фонде, а в нашей стране их применение пока сдерживается в силу ряда причин. Основные из них – это более суровые климатические условия и продолжительный отопительный период, пока низкая стоимость традиционных энер гоносителей (угля, газа, мазута, электроэнергии и др.), высокая стоимость тепловых насосов в сравнении с действующим у нас теп ловым оборудованием. Так, например, стоимость одного киловатта тепловой мощности теплового насоса мощностью 18 кВт отечест венного производства составляет 10 тыс. руб. за кВт, зарубежного производства около 15 тыс. руб./кВт, а при использовании, напри мер, отечественного электроводонагревателя около 2 тыс. руб./кВт.

В связи с этим применение тепловых насосов требует четкого тех нико-экономического обоснования на примере конкретного потре бителя.

Энергосбережение может быть значительным также в ре зультате повышения КПД теплового оборудования при его модерни зации и применения качественно нового типа, проведения организа ционно-технических мероприятий по налаженному контролю и уче ту потребления тепловой энергии (энергоаудита) на производствен ных сельскохозяйственных объектах.

Учитывая вышеприведенные способы и технические средст ва энергоресурсосбережения в системах теплообеспечения, можно отметить, что в результате их реализации имеется значительный по тенциал энергосбережения на уровне 40-50% и снижения также об щих приведенных затрат примерно на 30%.

С учетом этого и сложившихся условий в сельскохозяйст венной теплоэнергетике, перед наукой стоит важнейшая задача – провести достаточно полное научное обоснование направлений дальнейшего развития и создания более эффективных энергоресур сосберегающих систем и технических средств теплообеспечения производственных объектов путем технико-экономического обосно вания с конкретными примерами сравнительной оценки вариантов систем с использованием различных энергоносителей: твердого и жидкого топлива, газа и электроэнергии.

В качестве такого примера приводится выполненная нами технико-экономическая оценка выбора эффективного варианта сис темы теплообеспечения применительно к конкретному объекту – мо лочной ферме КРС на 400 голов привязного содержания (Т.П. – 801 01-5).

Технико-экономический анализ результатов расчета при срав нительной оценке различных систем теплообеспечения, выполненных по критерию минимума удельных приведенных затрат на 1 кВтч по лезной использованной энергии с применением центральных котель ных и систем децентрализованного типа, позволил сделать на этом примере следующие некоторые выводы и заключения [2].

Наиболее эффективны системы и технические средства тепло обеспечения децентрализованного типа, т.к. удельные приведенные затраты на 1 кВч полезной использованной энергии в них примерно в 1,5-2 раза ниже, чем в центральных котельных за счет значительного снижения энергозатрат на 30-40% и капитальных вложений в 2-3 раза.

Обобщенным показателем, характеризующим уровень энергозатрат в системах теплообеспечения, является коэффициент полезного ис пользования энергоносителей - кпиэ. Он учитывает общие потери теплоты в системах теплообеспечения (на базе котельных).

Среднее значение кпиэ для рассмотренных систем теплообес печения на базе котельных с разными энергоносителями составляет при использовании газа – 0,48, жидкого топлива – 0,43, твердого то плива (бурый уголь) – 0,26 и электроэнергии – 0,28.

Для топливных систем децентрализованного типа этот коэф фициент составляет в среднем 0,750,85, а при использовании элек троэнергии 0,95.

Среди систем теплообеспечения децентрализованного типа наиболее эффективны газовые системы (при наличии газовых се тей) и системы электротеплообеспечения. Менее эффективны сис темы на жидком топливе (соляровое масло) и на твердом топливе, применение которых непосредственно в помещениях весьма затруд нительно по техническим причинам и условиям эксплуатации.

Установлено, что затраты на получение и использование 1 кВтч тепловой энергии в 3-4 раза выше, чем просто на ее произ водство, особенно в котельных. Поэтому выбор и оценку систем те плообеспечения и энергоносителя следует производить по удельным приведенным затратам на получение и использование 1 кВтч полез ной тепловой энергии, а не по стоимости получения энергии, как это иногда делают на практике.

Как показали исследования и опыт применения систем теп лообеспечения, аналогичные данные по их сравнительной эффек тивности имеют место и для других многих сельскохозяйственных производственных объектов.

Исходя из этого, можно сделать общий вывод, что предпочти тельны системы теплообеспечения с использованием газа и электро энергии, учитывая их более высокие технико-экономические показате ли и перспективность применения с учетом происходящего развития газификации села и неполной загруженности имеющихся развитых электрических сетей. При этом следует отметить особую роль и значи мость использования электрической энергии в тепловых процессах.

Известно, что применение электрической энергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства в сравнении другими энергоносителями (твердое и жидкое топливо, газ, биомасса и т.п.) об ладает целым рядом неоспоримых технических преимуществ.

Однако экономические преимущества электрических систем те плообеспечения требуют доказательств путем проведения их технико экономического обоснования (ТЭО). Особенно преимущества и наи большая эффективность электрических систем и технических средств теплообеспечения проявляются при их применении для малых произ водственных объектов, например, с тепловой мощностью до 200 кВт.

Наряду с вышеуказанными системами имеет место дальней шее развитие систем и технических средств теплообеспечения, от носящихся к малой энергетике, направленной на преимущественное использование местных энергоресурсов - торфа, растительных и древесных отходов, возобновляемых источников энергии, что очень важно для отдельных регионов с учетом их особенностей, требую щих дополнительных исследований и обоснований.

Эффективное использование местных энергоресурсов в ряде регионов может покрыть значительную часть (до 20%) энергобаланса отдельных хозяйств и предприятий и снизить их зависимость от цен трализованного энергоснабжения.

В настоящее время имеется определенный отечественный и зарубежный опыт по технологиям и техническим средствам сжига ния биотоплива (главным образом растительных и древесных отхо дов) для получения тепловой энергии в сельском хозяйстве и других сферах с помощью множества разработанного и выпускаемого обо рудования в виде котлов (котельных), теплогенераторов, комплексов, газогенераторных станций, мини-ТЭЦ.

Наиболее эффективным и энергосберегающим способом ис пользования местных энергоресурсов можно считать (как показывает опыт) прямое сжигание различных отходов в местах их образования и скопления без промежуточного их преобразования и транспорти рования на дальние расстояния.

В соответствии с перспективой обеспечения производства сельскохозяйственной продукции [3] стратегия развития систем теп лообеспечения в сельскохозяйственном производстве должна быть направлена на обоснование, разработку и внедрение высокоэффек тивных энергоресурсосберегающих систем и технических средств теплообеспечения (пока более эффективных газовых и электриче ских) для производственных объектов животноводства и растение водства, обеспечивающих при производстве продукции снижение материальных и энергетических затрат, соответствующее снижение энергоемкости и себестоимости сельскохозяйственной продукции, улучшение условий труда и экологии, способствующих повышению научно-технического и энергоресурсосберегающего уровня сельско хозяйственного производства.

В заключение нельзя не отметить, что направления развития энергоресурсосберегающих тепловых систем и оборудования в сель скохозяйственном производстве должны быть увязаны с общим раз витием топливных энергетических ресурсов (ТЭР) и общей энерге тикой страны.

Особенно важное значение придается увеличению общего роста производства и потребления электроэнергии за счет атомных и гидроэлектростанций, что приведет к 2020 году почти к удвоению производства электроэнергии. Рост потребления электроэнергии свя зан с возрастающим ее спросом и ее высокими потребительскими качествами и экологичностью [1].

В связи с этим и созданием в перспективе полностью автома тизированных предприятий открываются большие возможности ис пользования электроэнергии и в системах теплообеспечения сель скохозяйственного производства. Будущее за более широким приме нением электрической энергии во всех стационарных процессах сельскохозяйственного производства, в том числе и в тепловых тех нологических процессах, связанных с производством сельскохозяй ственной продукции.

Литература 1. Мазур И.И. Энергия будущего. – М., 2006.

2. Расстригин В.Н., Сухарева Л.И., Тихомиров Д.А. Методические рекомен дации по расчету и применению систем электротеплообеспечения на жи вотноводческих предприятиях. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007.

3. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства сель скохозяйственной продукции России на период до 2010 года. – М.:

РАСХН, Минпромнауки РФ, Минсельхоз РФ, 2003.

МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО РЕЗАНИЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА Академик РАСХН В.И. Сыроватка (ГНУ ВНИИМЖ, г.Москва);

канд. техн. наук Н.С. Сергеев (ЧГАУ, г.Челябинск) Введение. Скорость резания является важнейшим парамет ром процесса резания, с этим параметром тесно связана производи тельность машин. Связь энергоемкости процесса со скоростью реза ния является определяющей для его технико-экономической оценки [1, 2]. Почти во всех отраслях промышленности, где резание исполь зуется как процесс обработки материала, его скорость явилась пред метом многосторонних экспериментальных и теоретических иссле дований. [3].

Цель исследований. Исследовать влияние скорости резания, углов заточки и защемления режущих элементов на усилие резания одиночных зерен и установить энергетические показатели [4, 5].

Методика исследований. Работа выполнена на специальной экспериментальной установке центробежно-роторного типа, обору дованной динамометрическим резцом и измерительной системой для регистрации усилия резания зерна (рис. 1).

В качестве измельчаемого материала использовали: пшеницу «Оренбургская», ячмень «Красноуфимский-95», овес «Сельма» и рапс «Агат» влажностью 14,3+0,2%. Угол заточки режущего эле мента (резца) изменялся от 60 до 85. Учитывалось влияние угла за щемления материала на процесс резания. По теории резания В.П.

Горячкина полное защемление материала в режущей паре наступает крит = 2min, где при условии когда - угол трения. Зная коэф фициент трения исследуемого материала по металлу, был определен угол трения. В результате, для зерна данных культур, рациональ =36 (резание со скольжением). Для срав ный угол защемления нения был произведен эксперимент резания «рубкой» ( = 0) при угле заточки резца = 85, как наиболее износостойкого. Опыты проводились с 3-5 кратной повторностью. Скорость резания изменя лась от 22 до 46 м/сек.

а б Рис. 1. Экспериментальная установка динамического резания зерна:

а – внешний вид;

б – камера измельчения;

1 - корпус;

2 - динамометр;

3, 5 - кронштейн;

4 - стержень динамометра;

6- канал для зерна;

7 - обечайка камеры измельчения;

8 - приемная камера зерна;

9- диск-ротор;

10 - противовес;

11- планка-канал;

12 - резец;

13 - зерновка;

14 - электродвигатель Стальной диск-ротор 9 установлен на валу электродвигателя постоянного тока ДГ-1УЗ, который закреплен к верхней крышке корпуса. На диске-роторе 9 размещена радиальная направляющая планка-канал 11. Для балансировки диска симметрично с планкой каналом 11 установлен противовес 10. Квадратное отверстие на правляющей планки-канала обеспечивает ориентированное движе ние одиночных зерен к режущему элементу 12. Загрузка зерен про изводится через отверстие 8 в верхней части приемной втулки 6. Че рез прорезь в стенке обечайки 7 проходит регистрирующая часть резца 12 динамометра 2, направленного по касательной к периферии диска-ротора 9. Динамометр представляет собой цилиндрический стержень диаметром 4 мм и резец 12 из алюминиевого сплава Д16, термообработка которого (закалка и искусственное старение) обес печивает высокую твердость и прочность режущей кромки. Дина мометр 12 прикреплен посредством резиновых втулок к кронштей нам 3 и 5, установленным на верхней крышке корпуса 1. Длина ди намометра 2 составляет 600 мм, что обеспечивает регистрацию из меряемого импульса процесса без наложения отраженных от торца резца волн напряжений. Величина выхода зерна из направляющей планки-канала 11 ограничена зазором S между ее торцом и внут ренней стенкой обечайки 7 (рис. 2). Режущая кромка резца 12 уста новлена с минимальным зазором l между торцом планки-канала 11.

Электрические сигналы динамометра регистрировались электронным запоминающим осциллографом C8-13 с усилителем Я40-1103. Параметры регистрирующей системы: полоса частот 0,5 Гц...50 кГц;

коэффициент отклонения 0,5 МW/дел;

коэффициент развертки (10...20) мкс/дел;

питание моста от аккумулятора Ua = 25 В [6].

Рис. 2. Диск-ротор (вид сверху) На рис. 3 показана электрическая схема установки. Для плавной регулировки скорости резания электродвигатель 5 постоян ного тока ДГ-1УЗ подключен через выпрямитель 3 к вторичной об мотке регулируемого автотрансформатора 1 типа "ЛАТР-1M".

Рис. 3. Электрическая схема установки:

1- автотрансформатор «ЛАТР-1М»;

2- контрольная лампочка;

3- выпрямитель Д226-Б;

4- вольтметр постоянного тока;

5- электродвигатель ДГ-1УЗ;

6- предохранитель ПР- Контроль напряжения питания двигателя производился вольтметром постоянного тока 4. Зависимость между скоростью вращения двигателя и напряжением питания определялась стробо скопическим тахометром СТ-2. Измерение силы Px(t), приложенной в процессе резания зерен (рисунок 2) к режущей кромке динамомет ра 12, производили на основании теории распространения продоль ной волны напряжений [6] в стержне (рис. 4).

Длительность процесса резания Tp определялась по формуле:

Dэ Tp = p, (1) р Dэ где – диаметр зерна;

– скорость резания.

Рис. 4. Схема волнового процесса в динамометре р Dэ Принимая = 1...4 мм и скорость резания = 20… м/с, получаем диапазон ожидаемых длительностей T = (20…200).10- с. В процессе резания в динамометре возникает волна сжимающих (x, t ), длина напряжений которая определяется согласно зависимости:

1 = СbT, (2) cb где – скорость волны, рассчитываемая по формуле и соответственно модуль упругости и плот Сb = E ( E ность материала стержня).

Наряду с волной сжимающих напряжений в динамометре воз можно распространение изгибных волн напряжений, возникающих от сил, приложенных к режущей части динамометра перпендику лярно его оси. В связи с этим для измерения продольных напряже x в контрольном сечении динамометра наклеивали два диа нии метрально противоположных тензорезистора R1 и R2, которые включали в противоположные ветви мостовой схемы (рис. 5). В этом случае выходной сигнал мостовой схемы пропорционален только напряжениям от продольной силы, поскольку сигналы тензо резисторов от напряжений изгиба, имеющих разные знаки, взаимно компенсируются. Начальную балансировку моста производили под R3 R гонкой сопротивлений постоянных резисторов и до вели R3 R4 = R1 R2.

чин, обеспечивающих равенство Рис. 5. Электрическая схема измерения усилия резания:

1 - калибрующий резистор МЛТ-1;

2 и 5 - тензорезисторы;

3 и 8 - сопротивления постоянных резисторов;

4 - конденсатор;

6 - осциллограф C8-13;

7 - частотомер Ч3- n Ордината осциллограммы (рис. 6) линейно зависит от (t ) тензорезистора сигнала n(t ) = 2 K c (t ), (3) где K c – коэффициент передачи измерительной системы, а множитель 2 учитывает две активные ветви моста. Сигнал тензоре = R R, R зистора где – начальное сопротивление;

R – изменение этого сопротивления, обусловленное деформаци ей динамометра x = x E.

Пшеница Ячмень Овёс Рапс Рис. 6. Осциллограммы резания одиночных зeрен Уравнение преобразования тензорезистора можно представить в ви де Kч Px (t ) (t ) = Kч x (t ) = (4) EF где К ч – чувствительность тензорезистора;

t – время, от считываемое от начала осциллограммы сигнала.

В результате получаем 2 K ч Px (t )K c n(t ) = (5) EF Для исключения неизвестного коэффициента передачи изме Кс рительной системы применяли метод электрической калибров ки по амплитуде, заключающейся в подключении параллельно тен зорезистору R1 калибрующего резистора Rк (рис. 5). При этом на вы ходе схемы возникало такое же напряжение сигнала n к = K c d1 K ч, (6) как и при деформации тензорезистора на величину R к =. (7) R1 + К к Знак “–“ показывает, что направление сигнала nк соответст вует деформации сжатия (уменьшение сопротивления R1). Посколь ку калибровку и измерения осуществляли в одинаковых метрологи ческих условиях, то величина Кс в уравнениях (5) и (6) равна. В ито ге получаем расчетную формулу:

EF к n(t ) Px (t ) = (8) 2 Kч nк R1 = 200 Ом;

Rк = 2,1. Применительно к испытаниям:

к К = 2,14;

для стержня диаметром 4 мм из алю = 9,4.105;

Ом;

E = 0,72.10-5 МПа и F = 12,56.10-6 м2.

миниевого сплава Пшеница Рис. 7. Зависимость силы резания (Р) от скорости резания (V) зерна ° пшеницы при углах защемления =36 и заточки режущих элементов:

1 =60;

2 =70;

3 =80;

4 =85 и углах защемления = 0 и заточки 5 =85(рубка) Ячмень Овес Рапс Рис. 8. Зависимость силы резания (Р) от скорости резания (V) семян ° рапса при углах защемления =36 и заточки режущих элементов:

1 =60;

2 =70;

3 =80;

4 = На основании уравнения (8) получаем расчетную зависи мость Рx (t ) = 19,92 n (t ) nк, Н (9) Калибровку тензометрического сигнала по времени осуще ствляли подачей частоты f =100 кГц от частотомера Ч3-33. Гео метрические параметры режущей части динамометра изменяли в плоскости резания и в перпендикулярной к ней плоскости.

Результаты. На основании полученных результатов экспери ментальных исследований динамического резания были построены графические зависимости усилия резания одиночных зёрен от скорости резания и геометрических параметров режущих элементов (рис. 7).

Результаты динамического резания зерна Из полученных зависимостей вытекают следующие выводы:

1. Сила резания фуражного зерна режущими элементами с = углами заточки =60, =70, =80, =85 и защемления при изменении скорости резания от 22 до 46 м/с возрастает пример но в 1,2 раза. Сила резания семян рапса при этих же значениях воз растает в 1,1 раза.

2. Сила резания для всех видов зерна возрастает пропорцио нально при увеличении скорости резания от 22 до 46 м/с.

3. С уменьшением угла резания от =85 до =60 усилие резания снижается. Однако более острые углы режущих элементов изнашиваются и притупляются быстрее. По многочисленным опытам установлены рациональные углы резания для рассматриваемого случая =80- 85и защемления =36.

4. Усилие резания режущим элементом с углами заточки =85и защемления =36 на 20-25 % ниже, по сравнению с теми же параметрами режущего элемента и скоростями резания, но с углом защнмления =0 (рубка).

Литература 1. Шполянская А.П. Исследование механических свойств зерна при ста тическом и ударном сжатии. – Дисс.... канд. техн. наук. - М., 1947.

2. Гиршсон В.Я. Экспериментальные исследования процессов технологии зерна. - М.: Заготиздат, 1949.

3. Желиговский В.А. Экспериментальная теория резания лезвием. // Тру ды МИМЭСХ, вып. 9. – М., 1940. – С. 27.

4. Сергеев Н.С. Разработка основных параметров измельчителя фуражно го зерна центробежно-роторного типа. Дисс. … канд. техн. наук. Челябинск, 1989.- 157 с.;

5. Сергеев Н.С., Поляков А.А. Исследование процесса динамического резания зерен злаковых культур при различных углах заточки и защем ления режущих элементов. // Совершенствование механизации произ водственных процессов в животноводстве. Сб. научных трудов. Челя бинск: ЧИМЭСХ, 1990. – С. 20 – 26.

6. Гольдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел. – М., 1965. – 448с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА РЕЗАНИЯ НОЖЕВОГО АППАРАТА ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ПРИ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ НА ЗЕРНО А.Х. Кумыков (Кабардино-Балкарская ГСХА, г.Нальчик) На работу измельчителя зерновых /1/, влияют много факто ров, связанные со свойствами измельчаемого материала и конст руктивными особенностями машины.

В частности на затраты энергии влияют угол резания зерна, угол заточки ножа и противорежущей пластины, угловая скорость вращения ножевого аппарата.

Рассмотрим процесс резания зерна при статической нагруз ке /2/ с различными углами резания.

Исследования проводились на установке /3/ для различных величин отрезаемых участков зерна - 0,5 мм;

1,5 мм;

3,0 мм.

По результатам исследований полученные данные (табл.1) построены экспериментальные зависимости работы резания оди ночного зерна пшеницы от угла между ножом и противорежущей пластиной или углом резания.

Таблица 1. Средняя работа измельчения зерна пшеницы при статической нагрузке Работа измельчения, Н.м Угол резания р, град Длина участка зерна, мм 0,5 3, 20 1,5 1, 3,0 1, 0,5 3, 40 1,5 1, 3,0 1, 0,5 3, 60 1,5 1, 3,0 1, 0,5 3, 75 1,5 1, 3,0 1, 0,5 3, 90 1,5 1, 3,0 1, Аизм, Н.м 4, 3, 0,5мм 3, 2, 2, 1,5мм 1, 3,0мм 1, 0, 20 40 60 Рис. 1. Зависимости работы резания зерна пшеницы от угла резания р Из графиков зависимостей видно, что чем больше размер отрезаемого участка зерна, тем меньше затрачиваемая работа. Это связано с тем, что при длине участка до 2,0мм практически резание осуществляется по наружной оболочке, по толщине равной двум толщинам оболочки в центре зерна.

Угол резания до 30-400 обеспечивает минимальные затраты.

Однако, учитывая, что при измельчении зерна модуль помола дол жен соответствовать зоотехническим требованиям, угол резания предпочтительно принимать в пределах от 160 до 380.

С увеличением угла резания выше 400 противорежущая пла стина теряет свое назначение, так как не происходит зацепления зерна ножом и противорезом и зерно пытается скользить по по верхности противореза. При наличии множества зерен именно они будут выступать в роли противореза.

Аналогичные зависимости и при измельчении зерен ячменя и овса.

Таблица 2. Средняя работа измельчения зерна пшеницы при статической нагрузке Работа измельчения, Н.м Угол резания р, Длина участка град зерна, мм Ячмень Овес 0,5 4,13 9, 20 1,5 1,95 5, 3,0 1,21 2, 0,5 5,01 10, 40 1,5 2,51 5, 3,0 1,52 3, 0,5 7,49 13, 60 1,5 3,27 6, 3,0 2,01 4, 0,5 8,93 15, 75 1,5 4,01 8, 3,0 2,43 4, 0,5 10,3 17, 90 1,5 4,57 9, 3,0 2,81 5, Аизм,Н. м 0,5мм 0,5мм 1,5мм 6 3,0мм 1,5мм 3,0мм 90 р,град 20 40 60 Рис. 2. Зависимости работы резания зерна ячменя и овса от угла резания р Выводы На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Для данной конструкции угол резания зерновых культур не должен превышать 380.

2. В зависимости от модуля помола зерна угол резания регу лируется 16- 380.

3. При многократном резании одного зерна усилия резания возрастают от центра к периферии.

Литература 1. Патент РФ №2196639. Измельчитель / Тешев А.Ш., Кумыков А.Х., Ки шев М.А., Фиапшев А.Г., Кадыкоев А.Т., Карданов А.Х., Хапов Ю.С.;

заявитель и патентообладатель КБГСХА. - № 2000110257/03;

заявл.

20.04.00 // БИ. 2003. № 2.

2. Кумыков А.Х., Кишев М.А. Измельчитель концентрированных кормов. // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропро мышленном комплексе. Сборник научных трудов по материалам 4-й Рос сийской научно-практической конференции. Ставрополь, 2007.

С. 369-371.

3. Кумыков А.Х., Кишев М.А. Исследования ножевого аппарата измельчи теля при статической нагрузке на зерно // Труды 5-й Международной конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Часть 3. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. С. 42-45.

РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ ПРИ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ ПРОДУКТА ЭЛЕКТРОМАНИТНЫМ СПОСОБОМ (ЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ) Д-р техн. наук М.М. Беззубцева, асп. В.С. Волков, асп. И.С. Платашенков (СПбГАУ, г.Санкт-Петербург) Электромагнитные измельчители постоянного тока (ЭМИПТ) представляют собой новый перспективный тип мельниц, основанный на использовании постоянного по знаку и регулируемо го по величине электромагнитного поля [1, 2, 3, 4].

В настоящее время разработано 25 конструктивных модифи каций для измельчения продуктов различного целевого назначения [4]. Фундаментальная теория, положенная в основу создания элек тромагнитного способа измельчения, построена на дипольной моде ли Максвелла [5].

При разработке линейной теории были сделаны следующие предположения:

1. Силы и моменты, действующие на намагничиваемый раз мольный элемент в рабочем объеме ЭМИПТ, определяются исходя из гипотезы Максвелла.

2. Диаметры размольных элементов много меньше ширины рабочего объема (d« h0) и много больше частиц обрабатываемого материала (d»rч ).

3. Структурные группы из ферромагнитных размольных элементов до момента их разрушения не взаимодействуют между собой. С учетом исходного размера частиц rч силы и моменты, дей ствующие на размольные элементы в рабочем объеме ЭМИПТ оп ределяются равенствами [4, 6, 7].

1 1 3 H Fr = r = 2 R0 + rx, R0 (1) 2 +2 r 1 1 3 H M = r = 2 R0 + rx.

R0 (2) 2 +2 Численное интегрирование дает следующие искомые выра жения ( 1) {[(11 + 13 ) + 9(5 + 3 ) cos 2 ] + Fr = H 02 R ( + 2) 356 (3) rx [(29 + 67 ) + (171 117 ) cos 2 ]}.

+ 2 R 3 ( 1) r sin( 2 )[(31 + 17 ) + ч (5 + 3 )]. (4) M = H 02 R ( + 2) 128 R В формулах (3) и (4) сохранены только линейные относи тельно rч/Ro члены.

Критический угол кр, при котором притяжение шаров сме няется их отталкиванием, определяется по следующей формуле 11 + 13 1 кр = arccos arccos. (5) 9(5 + 3 ) 2 27 При расчетах число цепочек из ферромагнитных элементов определяется по формуле d nц = Entier (N ш ), (6) h где Nш – количество размольных элементов сферической формы в рабочем объеме ЭМИПТ;

d – диаметр размольного элемента;

h0 – расстояние от статора до ротора (или ширина рабочего объема).

Примерно половина всех размольных элементов, располо женных в рабочем объеме ЭМИПТ, сжимается силой Frmax. Поэтому работа, которую совершает эта сила, вычисляется по формуле rч N A1 = ш Frmax (rч ) drч, (7) 2 rч Как это следует из рис. 1, б на горизонтальных участках СА, ВД, ЕГ и т.д. сила сжатия максимальна и определяется (при = 0) формулой 3 2 2 ( 1) 2 r [(5 + 7) + ч (23 + 25)].

= Frmax H 0 R0 (8) ( + 2) 23 2 R Интегрирование формулы (7) с учетом равенства (8) дает:

а б Рис. 1. Деформация структурной группы из размольных элементов в ЭМИПТ: а – неравновесная структурная группа;

б – равновесная конфигурация структурной группы 3 2 2 ( 2) 2 Nш [(5 + 7)(rч1 rч 2 ) А1 = Н 0 R ( + 2) 3 64 (9) (23 + 25) (rч1 rч22 )].

4 R На участках АБ, ДЕ и т.д. угол наклона изменяется от 0 до кр. Поэтому на этих участках сила притяжения шаров также меняет ся. Для простоты учета работы силы сжатия на этих участках при нимается некоторая средняя сила, действующая на этих участках и соответствующая значению угла = кр/2.

( 1) 2 r [0,43( + 1,37) + ч ( + 1)].

Fr = H R 2 (10) 0 ( + 2) R Соответствующая этой силе работа определяется формулой ( 1) 2 N ш [0,43( + 1,37)( rч1 rч 2 ) A2 = H 0 R ( + 2) 3 (11) ( + 1)( rч2 rч22 ).

2 R Таким образом, работа, затрачиваемая на измельчение про дукта от исходного размера зерна rч1 до конечного размера rч2 стати ческим сжатием между шарами, равна Асж = А1 + А2 (12) При разрушении цепочки вся затраченная работа на измене ние угла переходит в кинетическую энергию, которая расходуется на ударное разрушение продукта.

Вращение объектов АВ, ДЕ и т.д. осуществляется за счет приложенного к ним момента М, который вычисляется по формуле (4). В этой формуле можно пренебречь отношением rч/R0 по сравне нию с единицей.

M() = F() 2 R0 sin - M(). (13) Работа, затраченная на поворот Nоб /2 объектов типа АВ на угол от 0 до /6 определяется равенством / N об М ( ) d.

Ауп = (14) 2 С учетом уравнения (12) окончательная формула для вычис ления работы ударного разрушения продукта имеет следующий вид ( 1) 2 (0,002 0,02) 2 Ауп = Nоб Н 0 R0. (15) ( + 2) Правомерность приведенных формул расчета энергии при диспергировании материалов электромагнитным способом подтвер ждена сравнительным анализом расчетных и экспериментальных данных на примерах измельчения полуфабрикатов шоколадного производства в аппаратах типа ЭМИПТ (максимальная относитель ная погрешность составляет не более 17 % для всего комплекса про веденных исследований).

Литература 1. Беззубцева М.М., Пасынков В.Е., Родюков Ф.Ф. Теоретическое иссле дование электромагнитного способа измельчения материалов. С.–Пб:

СПбТИХП, 1993. – 49 с.

2. Беззубцева М.М., Симонов С.И. Интенсификация процесса измельче ния полуфабрикатов шоколадного производства в аппаратах с посто янным магнитным полем. С.–Пб: СПбТИХП, 1993. – 58 с.

3. Беззубцева М.М. К вопросу измельчения продуктов различного целе вого назначения // Интенсификация процессов пищевых производств.

Управление, машины и аппараты. Л.: ЛТИХП, 1987.

4. Беззубцева М.М., Криштопа Н.Ю. Теоретические основы электромаг нитного измельчения. – СПб.: СПбГАУ, 2005. – 169 с.

5. Максвелл Д. О Фарадеевых силовых линиях. М.: 1907. – 185с.

6. Беззубцева М.М., Лепилин В.Н. Диспергирование продукта в аппара тах с постоянным магнитным полем// Процессы, аппараты и оборудо вание пищевых производств, их интенсификация и управление. – Л.:

ЛТИХП, 1988. – С.91 – 95.

7. К вопросу расчета энергетических параметров работы ЭМИПТ. – М., 1994. – С.35. – Деп. в АгроНИИТЭИПП 25.02.94,№2549 – пщ,№4.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕК ТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ ОБРАБОТКЕ ВЛАЖНЫХ ДИС ПЕРСНЫХ СИСТЕМ Канд. техн. наук, доцент В.А. Пашинский., канд. техн. наук, доцент М.М. Николаенок (БГАТУ, г. Минск) Повышение переваримости кормов при их обработке дос тигается за счет деструкции (клейстеризации) высокомолекуляр ных соединений крахмала, клетчатки и перевода их в легко ус вояемые углеводы: сахарозу, пентозу, глюкозу.

Одним из направлений решения этой проблемы является электрогидротермическая обработка (ЭГТО) [1,2]. Зерновая масса при ЭГТО представляет собой гетерогенную систему, в которой дисперсной средой является увлажняющий раствор, а дисперсной фазой – микрочастицы растительной ткани зерна.

Известно, что при достаточном количестве влаги и в не котором интервале температуры, действующим началом процесса клейстеризации крахмала является ион гидроксония Н3О+, кото рый образуется вследствие диссоциации воды. Реакция процесса клейстеризации крахмала является эндотермической и представ ляет собой гетерогенную химическую реакцию обмена. В элек трохимических технологиях скорость таких реакций в общем ви де описывается уравнением d (C ) = = K1SC, (1) d где К1 – константа реакции, зависящая от физико химических свойств реагирующих веществ, с-1;

С – движущая сила процесса, моль·м-3;

S – удельная площадь реакционной по верхности, м2·м-3;

– время обработки, с.

Движущую силу процесса можно определить как C= C т -Cp, (2) т где C – концентрация активных ионов на поверхности растительной ткани, моль/м2;

Cp – концентрация активных ио нов в объеме раствора, моль/м2.

Фарадеевский ток, А·м-2, протекающий через зерновую массу, равен:

j= t E, (3) t – температурная характеристика проводимости где зерна, См·м ;

Е – напряженность электрического поля, В·м-1.

- Для зерновой массы температурная характеристика про См·м-1, имеет вид:

водимости, t = 0,27 (1 + 37 10-3 278 10-6 2 ), 0,27 (1 + 37 ·10-3· – 278·10-6· 2), t= (4) = Tк -Т н – превышение конечной температуры где Tк над начальной Т н, К.

Обработка электрическим током зерновой массы характе ризуется высокими скоростями нагрева (рис.1).

Рис.1. Кинетика нагрева зерновой массы при Е = В·м-1 и влажности: 1 – 50%;

2 – 45%;

3 – 40% Движущаяся сила процесса зависит от количества элек тричества, прошедшего через зерновую массу и равна V Кр RT jd th C = 10 С2 р +, (5) 2F к S FV р кр V C2 р – – объем раствора в католите, м3;

где начальная концентрация ионов гидроксония в объеме раствора, ион·л-1;

F – число Фарадея;

R – универсальная газовая постоян ная;

Т – температура обработки, К;

– двойной электрический потенциал, В.

Константа скорости реакции определяется из уравнения Аррениуса G К1 = к ехр, (6) RT где к – предэкспоненциальный множитель, с-1;

G – энер гия активации клейстеризации крахмала, Дж·моль-1.

По результатам наших исследований к = 2,52 с-1, G = 34,881 Дж·моль-1.

Известно, что вследствие диссипации энергии электро магнитного поля, сопровождающейся выделением теплоты, про исходит воздействие его на микроорганизмы. Температурный ко эффициент T, характеризующий эффективность теплового воздействия электромагнитного поля на микроорганизмы, имеет вид:

ср м Т =, (7) м ср, ср где – действительные составляющие комплекс м ной диэлектрической проницаемости микроорганизмов и обраба тываемой среды;

, ср – мнимые составляющие комплексной м диэлектрической проницаемости микроорганизмов и обрабаты ваемой среды.

В свою очередь, действительная и мнимая составляющие диэлектрической проницаемости зависят от частоты электриче ского тока:

( f ) = + ;

(8) 1 + f 2tm ( ) (f ) = 0 2 ftm, 1 + f t 2m 0, – где значения действительной составляющей диэлектрической проницаемости соответственно при f 0 и f ;

tm – постоянная времени релаксации.

При T 1 температура микроорганизмов несколько вы ше, чем температура обрабатываемой среды, в которой находятся микроорганизмы. Следовательно, варьируя с T, можно полу чить эффект избирательного воздействия на микроорганизмы.

Выводы Электрический ток, как энергоноситель, выступает как комплексный технологический фактор, оказывающий терми ческое, электрофизикохимическое и биологическое (бактерицид ное) воздействие при обработке влажных дисперсных систем.

Литература 1. Пашинский, В.А. Обоснование параметров и режимов работы установки для поточной электрогидротермической обю работки фуражного зерна [Текст]: Дис… канд. техн. наук:

03.02.1986 / В.А. Пашинский. Киев, 1985. – 254 с.

2. Корко, В.С. Разработка электрогидротермического спо соба обработки фуражного зерна [Текст]: Дис… канд. техн. наук:

03.02.1985 / В.С. Корко. Москва, 1984. – 263 с.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА Канд. техн. наук П.В. Кардашов, канд. техн. наук В.А. Пашинский, канд. техн. наук М.М. Николаенок (БГАТУ, г. Минск) На фуражные цели в Республике Беларусь в среднем исполь зуется примерно 4 млн. т. зерна. Зерно является главной составляю щей частью концентрированных кормов и источником ценных пита тельных веществ, таких как белок и крахмал. Огромное пищевое, кормовое и промышленное значение зерна обусловили проблему его рационального использования, особенно в кормопроизводстве.

Проблема кормопроизводства состоит в неполном использо вании питательного потенциала фуражного зерна. Наиболее совер шенные из существующих способов используют до 70–75 % его пи тательных возможностей. Для эффективности использования фу ражное зерно необходимо должным образом обработать и подгото вить к скармливанию. Цель обработки состоит в денатурации белка и нативного крахмала в легко усвояемые организмом животных формы. При надлежащей обработке организм животных усваивает 92% энергии корма.

Известные технологии повышения питательности зерна ос нованы в большинстве случаев на устаревших принципах. Напри мер, принципы тепловой обработки мало изменились за последние 60 лет.

Новые возможности в повышении качества зернофуража от крывают электрофизические методы: эти методы широко внедрены в различных отраслях народного хозяйства, но пока мало примени мы в сельскохозяйственном производстве и совсем не используются в стационарных процессах получения кормов, где электроэнергия составляет основную энергетическую базу. Указанные методы по зволяют повысить использование питательности зерна, снизить энергоемкость обработки, улучшить микробный состав.

В БГАТУ разработаны теоретические и практические основы обработки электрическим током фуражного зерна. Разработана тех нология электрогидротермической обработки (ЭГТО) фуражного зерна, в которой наряду с термическим, используются электрофизи ко-химическое и бактерицидное проявления переменного электри ческого тока.

На базе совхоза «Городейский», Несвижского района была проведена комплексная проверка, которая заключалась в организа ции научно-производственных опытов по проверке эффективности технологии ЭГТО. Для проведения опытов было привлечено ряд институтов. Результаты испытаний подтверждены документально.

В опытах исследовались различные способы обработки фу ражного зерна при подготовке к скармливанию: дробление на кор модробилке КДУ-2,0 (зерно скармливалось животным группы №1);

гидротермическая обработка на ПЗ-3,0 (группа № 2);

экструдирова ние на КМЗ-2,0 (группа № 3);

ЭГТО зерна (группа № 4).

Таблица 1. Совхоз «Городейский», Несвижского района, (откорма молодняка КРС, продолжительность – 105 суток, в рационе – 3,45 кг зерна) Среднесуточный Затрачено на Расход энер №№ Способ прирост живой 1 кг прироста гии на про опы- обработки массы живой массы цесс обра тов ботки, в в% к.ед. Перева кВт ч/т грам- римого мах протеина Дробление на КДУ – 1 800,6 100 9,8 852,0 2,0 (кон троль) Пропари вание и 2 805,0 100,5 9,13 847,9 92, плющение на ПЗ- Экструди 3 832,7 104 8,75 824,0 142, рование на КМЗ – 2, 4 ЭГТО 845,0 105,6 8,66 820,5 Опыты проводились на откорме молодняка КРС продолжи тельностью 105 дней в зимний период.

Микробиологический анализ фуражного зерна для разных способов обработки приведен в таблице 2.

Таблица 2. Микробиологический анализ фуражного зерна, обработанного разными способами №№ Количе опытов ство мик Способ обработ- Длитель- Конечная роорга ки фуражного ность обра- температура низмов в обработки, 0С зерна ботки, с 1 г про дукта Дробление на 1 - - КДУ – 2, Пропаривание 2 и плющение 360 100 на ПЗ- Экструдирова 3 35 165 ние на КМЗ – 2, 4 ЭГТО 90 100 В таблице 3 приведены обобщенные показатели эффектив ности технологии ЭГТО в сравнении с дроблением на КДУ-2,0, про париванием и плющением на ПЗ-3, экструдированием на КМЗ-2,0, полученные на основе испытаний.

Таблица 3. Некоторые показатели эффективности технологии ЭГТО фуражного зерна Экс Дроб- Пропа труди Ед. ление ривание рова изме Показатели на и плю- ЭГТО ние на рения КДУ- щение на КМЗ 2,0 ПЗ- 2, 1 2 3 4 5 Содержание в обработанном зерне:

-редуцирующих сахаров, г/кг 26,1 32,2 34,7 39, -декстринов г/кг 22,9 30,0 34,6 44, Продолжение табл. 1 2 3 4 5 Коэффициент % клейстеризации - 25,8 27,8 68, крахмала Коэффициент переваримости органического % 70,9 74,5 78 81, вещества Содержание кор- к.ед.

1,11 1,27 1,30 1, мовых единиц кг Количество мик роорганизмов в шт.

3,6·106 3,6·105 1,9·105 1,25· г обработанного г продукта Среднесуточный прирост живой г массы на откорме 685 727 744 молодняка КРС Расход зерна на кг кг прироста жи кг 3,65 3,44 3,36 2, вой массы Расход к. ед. на к. ед.

1кг прироста жи- 9,8 8,75 8, 9, кг вой массы Расход энергии на кВт ч 92, процесс обработ- 15 142,6 т ки Выводы Хозяйственные испытания подтверждают преимущества обработки зернофуража электрическим током и показывают, что ЭГТО позволяет:

1. Повысить коэффициент переваримости органического ве щества зерна на 13, 8 и 4% по сравнению соответственно с дробле нием на КДУ-2,0, пропариванием и плющением на ПЗ-3 и экструди рованием на КМЗ-2,0;

снизить расход зерна и кормовых единиц на кг прироста живой массы, повысить суточный прирост живой массы КРС, существенно снизить бактериальную загрязненность корма.

2. Снизить расход энергии на процесс обработки зерна на 13% по сравнению с обработкой паром на ПЗ-3, и в 1,7 раза по срав нению соответственно с экструдированием.

3. Повысить надежность и качество энергообеспечения про цессов кормоприготовления и снизить расход первичных энергоре сурсов по сравнению с топливными парогенерирующими установ ками при обработке кормов паром.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МИКРОНИЗАЦИИ КОРМОВОГО ЗЕРНА Канд. техн. наук В.А. Новикова (Курганская ГСХА) Цель работы - создание механизмов и устройств, обеспечи вающих сокращение удельного расхода электроэнергии и повыше ние усвояемости кормового зерна.

Разработана установка для термообработки фуражного зерна с пониженными удельными затратами электроэнергии – 88,9 кВтч на одну тонну, потребляемой мощность 5,78 кВт и производительно стью 65 кг /ч. Общий вид установки изображен на рисунке 1, при разработке лабораторной установки (рис. 1) для исследования были учтены следующие требования и возможности:

- возможность изменения удельной электрической мощности установки;

- изменение плотности теплового потока, подводимого к зерновкам;

- возможность регулирования времени обработки инфра красными лучами;

- учёт расхода электрической энергии на осуществление процесса микронизации зерновок пшеницы (мощность, ток, направ ление).

Установка для термообработки включает в себя наклонно расположенный (под углом близким к естественному скату зерна) стальной желоб (1) с бортиками прямоугольной формы, по которому сверху вниз под воздействием скребкового транспортёра (2) пере мещается зерно. Под данной поверхностью желоба размещены на гревательные элементы (3). С боков над бортиками желобов распо ложены инфракрасные излучатели (4) с металлическими экранами параболической формы (5).

Установка работает следующим образом.

Включают излучатели 4, нагревательные элементы 3 и прогре вают стальной желоб 1. Затем в стальной желоб 1 сверху подают зерно, которое под действием скребкового транспортера 2 перемещается по желобу 1. В процессе перемещения зерно постоянно перемешивается и нагревается до 180С. В зерновке образуется давление до 10 атм, при этом содержащаяся в зерне влага вскипает и происходит декстриниза ция крахмала. Обработанное зерно ссыпается в бункер.

Рис. 1. Установка для термообработки зерна:

1 – стальной желоб;

2 – скребковый транспортёр;

3 – нагревательные элементы;

4 – инфракрасные излучатели;

5 – экран параболической формы;

6 – скребок Научно-хозяйственные опыты, произведенные нами на научно учебной базе КГСХА им. Т.С. Мальцева на поросятах крупной белой породы, показали, что использование микронизированной пшеницы в рационе повышает интенсивность роста животных, снижает расход кормов на единицу продукции на 25,19%, себестоимость на 14,63%, рентабельность выращивания возрастает на 16,89%.

Микронизация со временем экспозиции 60 сек. увеличивает содержание легкоусвояемых углеводородов на 7-8 %, сырого про теина на 0,2% по сравнению с зерном в исходном состоянии.

Литература 1. Миколайчик И.И. Использование микронизированной зерносмеси при выращи вании поросят-сосунов. Автореф. дисс. … канд. техн. наук. – Н., 2000. – С. 7.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ НАСТРОЙКИ ПИД-РЕГУЛЯТОРА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДРОБИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ Канд. техн. наук В.А. Дайнеко, Д.В. Сибиркин, И.Н. Шаукат, асп. Е.М. Прищепова (БГАТУ, г. Минск) В математической модели САУ дробильный агрегат можно представить в виде апериодического звена первого порядка с чис тым запаздыванием.

Для привода дробилки используется асинхронный трехфаз ный электродвигатель переменного тока, который имеет нелиней ную механическую характеристику. Эта характеристика на рабочем участке является достаточно жесткой, поэтому изменение частоты вращения электродвигателя не превышает 2%, и им можно пренеб речь в номинальном режиме. Тогда в номинальном режиме работы дробилки асинхронный трехфазный электродвигатель будет пред ставлен апериодическим звеном первого порядка.

K дв Wдв (s ) =, (1) Tдв s + где Кдв – коэффициент пропорциональности двигателя, А/Н·м;

Тдв – постоянная времени электродвигателя, с.

Коэффициент пропорциональности двигателя определяется из отношения I н, л K дв =, (2) Мн где Iн,л – номинальный линейный ток двигателя по паспор ту, А;

Мн – номинальный момент двигателя, Н·м.

I н, л U н, л cos( н ) н, Мн = (3) 3 н где Uн,л – номинальное линейное напряжение, В;

cos(н) – номинальный коэффициент мощности, н – номинальный КПД дви гателя.

Данные для вычисления берутся по паспорту электродвига теля.

Постоянная времени двигателя Тдв определяется экспери ментальным путем. Для этого на валу двигателя создается дополни тельный момент сопротивления, который не изменяется во времени и фиксируется изменение во времени тока с помощью самописца или электронного устройства с памятью. Предположительно Тдв=0,2..1,5 сек. По полученному графику переходного процесса определяют постоянную времени двигателя Тдв:

Т Tдв = ПП, (4) где ТПП - время переходного процесса.

Математическая модель дробилки представляет собой слож ную характеристику, зависящую от многих факторов – влажности, вида и сорта зерна, изношенности рабочих органов, их частоты вра щения. При стабилизации этих факторов предполагается, что мате матическая модель дробилки будет аппроксимироваться апериоди ческим звеном первого порядовка с чистым запаздыванием K др е дрS Wдр ( S ) =, (5) Tдр S + где Кдр – коэффициент пропорциональности дробилки, Н·м/т/ч;

др – постоянная запаздывания, сек;

Тдр – постоянная вре мени, сек.

Так как на практике трудно определить параметры передаточ ных функций электродвигателя и дробилки, то в дальнейшем будем рассматривать совмещенную передаточную функцию электродвига теля и дробилки. Так как, постоянная двигателя Тдв по сравнению с постоянной времени дробилки Тдр значительно мала, то Тдв = 0.

Тогда передаточная функция равна K др е дрS Wдр ( S ) =, (6) Tдр S + где Кдр – коэффициент пропорциональности дробилки, А/т/ч.

По экспериментальным данным судят об адекватности моде ли. Модель считается достоверной, если отклонение эксперимен тальных данных от теоретических не превышает 5%.

Для получения экспериментальных данных необходимо за пустить дробилку на холостом ходу, измерить линейный ток элек тродвигателя на холостом ходу, включить шнековый транспортер и на дробилку подать зерно;

с помощью самописца или электронного устройства записать изменение линейного тока электродвигателя;

зафиксировать момент подачи зерна в дробилку, как точку отсчета для переходной характеристики, через 10 -15 минут выключить по дачу зерна, зафиксировать момент прекращения подачи зерна в дро билку, как точку отсчета для переходной характеристики, через 10 15 мин включить подачу зерна и повторить опыт.

Опыт проводится 5 раз, после чего взвешивается продукт дробления с учетом материала вынутого из дробилки;

получается суммарная масса дробленого зерна Мз. По диаграмме подачи зерна определяют суммарное время подачи зерна Тсум. По времени Тсум и массе продукта Мз определяется средняя производительность дро билки Qср:

Mз Qср =, (7) Tсум I н, л K др =. (8) Qср Полученные десять значений каждого параметра усредняют.

I, А Iус 0,03Iус t, с д Тдр Рис.1. Переходная харакеристика при изменении загрузки с холостого хода до номинальной величины I, А Iус 0,97Iус 0 t, с д Тдр Рис. 2. Переходная харакеристика при изменении загрузки с номинальной величины до холостого хода дробилки ПИД-регулятор оптимально подходит для управления объек том, который аппроксимируется апериодическим звеном первого др 0, порядка с чистым запаздыванием, если Tдр Литература 1. Методы классической и современной теории автоматического управле ния: Учебник в 5-ти тт.;

2-е изд., перераб. и доп. Т.1. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. – М.: Издательство МГТУ им Н.Э. Баумана, 2004. - 656 с.

2. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования:

Справочное пособие / Под ред. А. С. Клюева. — М.: Энергоатомиздат, 1989. 2-е изд., перераб. и доп. - 368 с.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПЛЮЩЕНИЯ И ДРОБЛЕНИЯ ЗЕРНА Канд. техн. наук В.А. Дайнеко, Д.В. Сибиркин, И.Н. Шаукат, асп. Е.М. Прищепова (БГАТУ, г. Минск) Дробление и плющение зерна - самые распространенные и важные операции в технологическом процессе подготовки кормов к скармливанию сельскохозяйственным животным, обусловленные требованиями физиологии их кормления. Дробление и плющение зерна необходимо проводить до крупности или толщины частиц, которая рекомендуется для данного комбикорма с учетом вида, на значения и возрастной группы животных. При любой крупности или толщины размола (плющения), качество комбикормов считается тем выше, чем однороднее по крупности или толщине частицы готового продукта и чем меньше в них пылевидных частиц.

Энергоемкость процесса измельчения и качество конечного продукта – две основные составляющие рассматриваемой проблемы приготовления кормов: получение продукта соответствующего зоо техническим требованиям с минимально возможными энергетиче скими затратами. В настоящее время при решении этой проблемы значительное внимание уделяется оптимизации конструктивных параметров дробилок и плющилок зерна (рабочей камере, деке, мо лоткам, решетам, вальцам и т. д.). Повышение эффективности рабо ты дробилок и плющилок зерна возможно также путем совершенст вования системы управления технологическим процессом плюще ния и дробления зерна и оптимизации режимов ее работы.


В работе ставилась задача создать систему управления и найти оптимальные параметры устройства управления. Для решения этой задачи была построена математическая модель системы управ ления дробилкой.

Система (рис. 1) работает следующим образом: при увеличе нии загрузки увеличивается момент на валу электродвигателя двига теля АД1, что приводит к увеличению мощности, потребляемой электродвигателем АД1, датчик мощности, включенный в цепь статора АД1 подает частотный сигнал на вход контроллера, который вырабатывает аналоговый выходной сигнал, уменьшающий задание Блок трансформатора ~50Гц тока и напряжения ~50Гц ТI ПШ ТV ПЧ ПИД АД ДР АД1 I P ИП U Рис. 1. Функциональная схема управления дробилкой:

ДР – дробилка;

ТI – трансформатор тока;

TV – трансформатор напряжения;

ИП – измерительный преобразователь;

ПИД – контроллер с ПИД регулятором;

ПЧ – преобразователь частоты;

ПШ – шнековый питатель, АД – электродвигатель дробилки;

АД2 –электродвигатель питателя преобразователя частоты ПЧ, который уменьшает частоту вращения шнека и, соответственно, его производительность. В результате уменьшения производительности шнека, уменьшается количество зерна поступающего в дробилку, следовательно уменьшается мощ ность на валу электродвигателя двигателя АД1.

Структурная схема управления зернодробилкой представле на на рисунке 2.

Р Рз е Мс U f Q Кдв Кдр e дрs KД s КИ K Ш е s Ш КП + + Tдвs + Кч Тдрs + TШ s + T ШД s + s -Р д Кдат Tдатs + Рис. 2. Структурная схема управления дробилкой Поиск оптимальных параметров ПИД-регулятора в системе управления дробилкой аналитическим путем представляется слож ной задачей. Поэтому оптимальные параметры определяются по средством моделирования.Для построения и исследования матема тической модели использовался пакет прикладных программ (ППП) MATLAB, который имеет все необходимые для нашей модели ма тематические функции. Так же ППП MATLAB имеет встроенную среду моделирования Sumilink, позволяющую наглядно имитировать различные системы, и элементы позволяющие автоматизировать процесс поиска оптимальных параметров систем управления.

Структурная схема управления дробилкой, представленная на рисунке 2, в среде Sumilink имеет следующий вид (рис. 3).

Рис. 3. Структурная схема системы стабилизации загрузки дробилки представленная в Sumilink Блок Subtract на структурной схеме (рис. 3) представляет элемент сравнения. Блоки PB, Integ, Integrator, Diff, Transfer Fcn, De rivative и Add1 – ПИД-регулятор. Блок Fr – частотный преобразова тель. Блоки Transport Shnek и Shnek – шнек с электроприводом. Бло ки Transport Drob и Drob – дробилку.

Параметры передаточных функций частотного преобразова теля, шнека, дробилки и датчика, определенные по результатам экс перимента и аналитическим путем, сведены в таблицу (таблица 1).

Таблица 1. Коэффициенты передаточных функций преобразователя частоты, шнека, дробилки и датчика Kfr Tsh Kshn Tashn Tdr Kdr Tadr Tdat Kd Tadat Гц/к nc (кг/с) c c Н·м/ c c at c Вт /Гц (кг/с) 3.125 10 2,18 3 15 0,6 2,5 0,5 1 0, Параметры Kp, Ki, Kd определяются с помощью оптимиза тора.

Оптимизатор методом перебора изменяет параметры ПИД регулятора Kp, Ki, Kd и для каждой комбинации просчитывает пе реходной процесс в замкнутой системе управления по изменению задающего воздействия. Перебор при поиске оптимальных значений параметров происходит, пока переходной процесс не станет соот ветствовать заданным значениям параметров переходного процесса.

Это время переходного процесса (30с), перерегулирование (20%) и статическая ошибка (2%). Заданные параметры переходного процес са образуют границы, которые на рисунке 4 представлены толстыми линиями.

Результат работы оптимизатора представлен на рисунке 4, на котором можно наблюдать множество переходных процессов. Пере бор прекращается, когда переходной процесс будет попадать в за данные границы. Параметры ПИД-регулятора при этом переходном процессе будут считаться оптимальными при следующих значениях:

Kp=1.21;

Ki=0.0528;

Kd=4.2.

Переходной процесс, представленный на рисунке 4 при оп тимальных параметрах, имеет перерегулирование 7%;

колебания отсутствуют, т.е. автоматическая система управления устойчива.

Результат работы оптимизатора представлен на рисунке 5.

Рис. 4. Экран работающего оптимизатора Рис. 5. Переходной процесс при оптимальных параметрах ПИД-регулятора Для обеспечения лучших динамических характеристик сис темы управления необходимо обязательно использовать дифферен циальную составляющую закона управления, т.к. оптимальное зна чение Кd значительно больше 0.

Для определения устойчивости автоматической системы за грузка электропривода дробилки изменялась ступенчато на 10% от всего диапазона. Перерегулирование на реальной системе составило 8,32% при количестве колебаний – 1.

Литература 1. Мусин А.М. Электропривод сельскохозяйственных машин и агрегатов.

М.: Агропромиздат, 1985. – 239 с.

2. Регулируемые асинхронные электродвигатели в сельскохозяйственном производстве / Под ред. Д.Н. Быстрицкого. – М.: Энергия, 1975.

3. Завражнов А.И., Николаев Д.И. Механизация приготовления и хране ния кормов. М.: Агропромиздат, 1990. – 336 с.

ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ДЛИНЫ ЛОПАСТЕЙ МЕШАЛКИ НА РАБОТУ СМЕСИТЕЛЯ МИКРОДОБАВОК Д-р техн. наук В.В. Коновалов, канд. техн. наук В.П. Терюшков, асп. А.В. Чупшев (Пензенская ГСХА, г. Пенза) С целью определения конструктивно-режимных параметров смесителя для внесения лекарственных препаратов и микродобавок в «Пензенской ГСХА» изготовлена лабораторная установка перио дического действия (рисунок 1), состоящая из емкости 1, установ ленной на раме 7, загрузочного бункера 6 и привода. Внутри емко сти установлен вертикальный вал 2, на котором закреплена мешалка 3. Ее лопасти выполнены из прутков круглого сечения и имеющие Г-образную форму. Привод смесителя осуществляется от электро двигателя 8 мощностью 1,5 кВт посредством клиноременной пере дачи 9.

9 Рис.1.Схема лабораторной установки смесителя микродобавок:

1 – емкость смесителя;

2 – вал;

3 – мешалка;

4 – заслонка;

5 – лоток;

6 – загрузочный бункер;

7 – рама;

8 – электродвигатель;

9 – клиноременная передача Загруженные в емкость смесителя компоненты начинают пере мешиваться за счет установленной на приводном валу смесителя ме шалки с лопастями. Наличие центробежных сил при воздействии Г образной лопасти на компоненты способствует перемещению компо нентов смеси к периферии емкости, а затем вверх по ее стенкам. При этом часть смеси разгоняется в круговом движении, а часть массы под нимается возле стенок вверх, а затем ссыпается к центру емкости, обеспечивая циркуляцию материала вдоль стенок. Турбулентное дви жение материала улучшает равномерность распределения компонентов в смеси. После завершения перемешивания открывается заслонка и смесь из емкости выгружается по выгрузному лотку.

В ходе испытаний изменяли частоту вращения n=830…1500 мин- и длину лопасти L от 232 до 132 мм. В результате выявили влияние длины лопасти и частота вращения мешалки на качество смешива ния (рис. 2). При длине лопасти от 192 до 132 мм и частоте враще ния мешалки от 900 до 1300 неравномерность смеси (коэффициент вариации содержания контрольного компонента в пробах) изменяет ся незначительно, а при последующем увеличением длины лопасти и частоты вращения мешалки неравномерность смеси уменьшается, достигая значение коэффициента вариации порядка =4% при длине лопасти L=232 мм и частоте вращения мешалки n=1500 мин-1.

v=-16,846+0,223*n+0,015*L-0,0004*n*n-0,00001*L*L-0,0001* 2,5 1, 3, 4, 1400 5, 6, 7, C: n 7,9 C:4 C C:5 C C: 8, C:6 C 140 160 180 200 220 L Рис. 2. Влияние частоты вращения n (мин-1) и длины лопасти L (мм) мешалки на неравномерность смеси (%) Результаты замеров энергоемкости смешивания, соответст вующих неравномерности =10% и =5% (рис. 3, а, б), показывают ее седлообразное изменение. Наибольшая энергоемкость наблюдается при длине лопасти 170…220 мм независимо от частоты вращения на иссле дуемом интервале. Видимо, это связано с изменением характера движе ния компонентов в смесителе. До 170 мм работа смесителя соответствует прямым радиальным лопастям. Более 220 мм – наличие вертикальных участков лопасти обеспечивает устойчивую циркуляцию корма за счет его подъема и ссыпания к центру. Промежуточный интервал - позволяет переместить корм к стенкам бункера, но отсутствует устойчивая цирку ляция материала. В результате корм уплотняется в районе нижнего сты ка, увеличивая трение и уплотняясь, ухудшая перемешивание. Длинные лопасти требуют меньшей частоты вращения (900…1000 мин-1), корот кие радиальные – (1200…1500 мин-1). Наименьшей энергоемкости соот ветствуют два интервала: n=1200…1500 мин-1 при L=132 мм и n=900…1000 мин-1 при L=250.

Y 10=61,39+7,207*L-0,77*n-0,025*L*L+0,00014*n*n+0,00228*L 91, 127,4 1300 145, C: 163, 1200 199, 181, n C:4 C 199,9 181, 163, C:5 C C: 5 145, 8 900 218 127, C:6 C 140 160 180 200 220 а L Y 5=1006,1+12,77*L-3,541*n-0,046*L*L+0,0013*n*n+0,0049*L 622. 1400 577. 532. 487. C: 1200 262.8 442. 397. n 307. 3 C:4 C 352. 352. 397.5 C:5 C 1000 307. C: 262. 4 900 442. 2 C:6 C 140 160 180 200 220 б L Рис. 3. Влияние частоты вращения n (мин-1) и длины лопастей L (мм) на: а – энергоемкость смешивания Y10 (кДж/кг) при =10%;

б – энергоем кость смешивания Y5 (кДж/кг) при =5% Рекомендовать следует первый интервал из-за меньшего значения затрат энергии. При этом, неравномерность смеси =10% требует энергоемкости смешивания 91, а =5% 263 кДж/кг, то есть улучшение качества смеси с 10 до 5% требует в три раза увеличения энергозатрат. Кроме того, предпочтительные частоты вращения: в первом случае 1200…1500 мин-1, во втором 1000…1350 мин-1.

T10=29,48+0,12*L-0,04*n-0,0007*L*L+0,000005*n*n+0,00012* 4. 1400 5.3 6. 7. 8.3 4. 9. C: 8. n 10. C:4 C 11. C:5 C 12. C: 900 13. C:6 C 140 160 180 200 220 а L T5=76,087+0,28*L-0,1335*n-0,0013*L*L+0,00004*n*n+0, 24, 21, 1300 18, 20, C: 1200 20, 21,5 18,7 n C:4 C C:5 C 1000 24, C: 27,2 C:6 C 140 160 180 200 220 б L Рис.4. Влияние частоты вращения n (мин-1) и длины лопастей L (мм) на: а – длительность приготовления смеси Т10 (кДж/кг) при =10%;

б – длительность приготовления смеси Т5 (кДж/кг) при =5% На подобный характер изменения энергоемкости влияет в ос новном длительность смешивания до обеспечения неравномерности =10% и 5% (рис. 4, а, б). С ростом частоты вращения длительность смешивания может сокращаться. Для частот до 1200 мин-1 длина лопа сти (менее 220 мм, рис. 4,а) мало сказывается на необходимой длитель ности перемешивания. Дальнейшее увеличение лопасти резко улучша ет качество смеси с 11…9% на 4…5%. При большей частоте характер меняется: только короткие (L=132 мм, n=1500 мин-1) или длинные ло пасти (L=250) позволяют получить качественную смесь. Отдаленно похожая картина и на рис.4,б, однако рациональные частоты несколько уменьшаются для =10% и =5% с 1500 до 1300 и с 1300 до 1000… мин-1, соответственно, для рекомендуемых участков длин лопастей.

t0=-94,62+1,199*L+0,024*n-0,003*L*L-0,000001*n*n+0,0002*L 93, 88, 83, 1300 78, C: 73, 68, n 4 C:4 C 9 63, 58,8 C:5 C 1000C: 53, 900 48, 5 C:6 C 140 160 180 200 220 L Рис.5. Влияние частоты вращения n (мин-1) и длины лопасти L (мм) мешалки на температуру смеси t (°С) kM=1,36-0,0027*L-0,0002*n+0,00001*L*L+8,4e-8*n*n-4,8e-7*L 0, 0,918 0, 0, 0, C: 1200 0, n 9 C:4 C 0, 7 0,96 C:5 C C: 5 0, 4 0, 4 C:6 C 140 160 180 200 220 L Рис. 6. Влияние частоты вращения n (мин-1) и длины лопасти L (мм) мешалки на коэффициент изменения модуля помола смеси kм В ходе проведения опытов производился контроль температу ры (рис. 5) и изменение модуля помола смеси (рис. 6). Увеличение температуры вызвано трением корма о мешалку и стенки смесителя.

Это ведет к порче корма из-за химических процессов, а при 70°С и выше появляются спекшиеся комочки. Дополнительное измельчение смеси также нежелательно, ввиду роста пылевидной фракции и воз можных потерь при пылении. Кроме того, рост данных параметров требует дополнительных нерациональных энергозатрат.

Полученные результаты позволяют рекомендовать парамет ры рабочего органа смесителя: длину лопастей L=132 мм, частоту вращения n=1300…1500 мин-1.

ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ТЕПЛОВОЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОБЕЛКОВЫХ ЗЕРНОБОБОВЫХ КУЛЬТУР Канд. техн. наук В.С. Ромалийский (ГНУ ВИЭСХ) В большом числе хозяйств кормление животных осуществляется не сбалансированными комбикормами, а дроблёным зерном, что связано с высокой стоимостью покупных комбикормов, которая обусловлена дороговизной белковых компонентов животного происхождения, а также покупных соевых добавок.

Такой способ кормления приводит к большому недополучению животноводческой продукции, перерасходу 20-30% зерна.

Большим резервом снижения себестоимости кормов, приготавливаемых в хозяйствах из собственного сырья, является выращивание и использование для выработки комбикормов высокобелковых зерновых культур.

По мнению учёных (ВИК), зернофураж для свиней можно считать полностью сбалансированным по протеину и лизину, если в его смеси доля зернобобовых культур составляет 20-25%.

В настоящее время дефицит протеина в комбикормах составляет более 1 млн. т.

По прогнозу учёных Россельхозакадемии валовой сбор фуражных зернобобовых в ближайшие годы должен увеличиться до 8 млн.т. (для сравнения: в 2002 г – 1,92 млн.т., в 1990 г – около млн.т.).

Однако проблема эффективного использования указанных белковых кормов связана не только с увеличением их производства, но также с наличием в их зерне антипитательных веществ:

ингибиторов трипсина в сое и горохе, гликозидов в рапсе и вике, алкалоидов в люпине [1].

Поскольку горох и вика имеют высокое содержание белка, близкое в сое (в экструдерной полножирной сое до 34-37% протеина, в горохе 25,4-27,3, в вике 33,5, а обменная энергия при использовании свиньями составляет соответственно 16,3, 13,06 и 13,98), то такие недорогие и эффективные культуры как горох и вика являются весьма перспективными и с успехом могут использоваться вместо дорогой сои. Однако если для использования в рационах молодняка свиней пригоден нативный горох при условии наличия в нём небольшого количества ингибитора трипсина, то вика, урожайность которой во многих регионах выше гороха, требует специальной инактивации для снижения в ней цианогенных гликозидов (ЦГ) (или синильной кислоты) до норм ПДК.

Анализ исследований показал, что тепловая обработка (пропаривание и др.) способствует разрушению антипитательных веществ белковой природы: кроме того, она обеспечивает полезные деструктивные изменения белковых веществ и крахмала, тем самым, повышая эффективность использования бобовых. Мировой опыт показал, что для значительного повышения эффективности использования зернобобовых целесообразно применение комбинированной обработки зернового сырья. В опытах ВИК установлено: кормосмесь для цыплят после ввода вики должна при содержании не более 1мг/100 г СВ гликозидов включать не более 25-30 мг/100 г СВ ингибиторов трипсина (определяемых по показателю их активности ТИА).

Проведённые нами исследования по экструдированию в КМЗ-2М вики для свиней в колхозе «Союз» (Республика Мордовия) показали, что баротермической обработкой можно достичь хороших результатов по снижению ТИА: при показателе ТИА в исходной вике 1,8 мг/г в обработанной степень инактивации ТИА составила более 95% (при pH=0,15), что соответствует требуемому качеству корма. Аналогичные результаты получены ВНИИКП: при исходном показателе ТИА в вике 170 мг/100 г СВ после сухого экструдирования, он составил 37 мг/100 г СВ. Содержание ЦГ уменьшилось с 2,9 до 2,2 мг/100 г СВ, что не соответствует нормам ПДК для цыплят. При предварительном пропаривании и последующем экструдировании и плющении содержание ТИА и ЦГ составили соответственно 0, 43 и 0, 27 (ТИА), 1,54 и 2,05 (ЦГ), то есть незначительно снизилось количество ЦГ (на 30 и 45%), при этом содержание ТИА уменьшилось на 79-82%.

Из вышеизложенного следует, что для обработки зернобобовых, и в частности вики, могут применяться различные способы и технические средства, позволяющие в определённой и значительной степени инактивировать антипитательные вещества и преобразовывать крахмалистую и белковую часть зерна. Однако анализ показывает, что исследованные способы и средства не позволяют в полной мере использовать зернобобовые из-за незначительной инактивации циангликозидов (от 10 до52%), а также ингибиторов трипсина (ТИА), не инактивированное количество которых в сочетании с определённым количеством не инактивированных циангликозидов при использовании на корм многих сортов бобовых, и в частности вики, могут привести к отрицательным последствиям, особенно для цыплят, поросят (вплоть до летального исхода).

В связи с этим нами проведены исследования по обработке зерна вики ИК-излучением (микронизацией) и последующим плющением в комбинации с различными способами дополнительной обработки (комбинированная обработка). При интенсивном воздействии на зерно потоком ИК-излучения поглощающие свой определённый спектр различные биохимические составляющие зерна и вода нагреваются и за счёт образования пара высокого давления вспучиваются и даже взрываются. При определённых условиях амплитуда вынужденных колебаний атомов возрастает и процесс может сопровождаться разрывом внутримолекулярных структур биохимических составляющих зерна, преобразовывая их в более усваиваемые формы. Это учтено нами при разработке ЗТТ на линию приготовления комбикормов на основе ИК-обработки и плющения зерна и выбран оптимальный (рациональный) источник излучения – кварцевые галогенные лампы КГТ-220-1000 [2].

Как видно из представленных в литературе и полученных нами графических и аналитических зависимостей, определяющими величинами, от которых зависит значение предельной температуры нагрева тела (зерна), является энергетическая освещённость, или плотность облучения (Вт/м2) поверхности облучаемого материала Е и поглощательная способность А облучаемой поверхности. С увеличением плотности облучения Е0 и поглощательной способности тела предельная температура Тмах также повышается, правильность чего доказывают опыты: все экспериментальные кривые являются экспонентами.

При интенсивном нагреве зерна в процессе его ИК обработки для ограничения температуры и интенсификации процесса целесообразно применять прерывистый нагрев зерна (для исключения обгорания) [3]. При этом кривая нагрева становится не непрерывно резко возрастающей экспонентой, а волнистой (за счёт прерывистости облучения). Этот способ использованный ПК «Старт» [4] при отработке режимов ИК-обработки зерновых продуктов на установке УТ3-4, применён нами при обработке зерна вики. Экспериментальные исследования проведены нами на этой же установке.

При интенсивном непрерывном нагреве зерна бобовых (диаметр 4-8 мм) разность температур на поверхности и внутри зерна при начальной влажности 14-15% составляет до 600С при нагреве поверхности до 1800С и низком градиенте температур по поверхности и внутри зерна. Способы предварительной обработки и нагрева выбирались с учётом свойств ингибиторов. Перед ИК обработкой зерно предварительно: а) увлажняли до 20%;

б) пропаривали;

в) не увлажняли.

После обработки зерно плющилось при зазоре 0,25-0,3 мм.

Биохимический анализ зерна (до и после обработки) проводился в ВИК (д.с.-х.н. Фицев А.И., к.х.н. Коровина Л.М.).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.