CC BY
45
333^^ Аграрный вестник Урала №6 (85), 2011 г.~*^^£
Инженерия Д7
машин. Следует определять границы оптимальных режимов работы и изыски -вать технологические приемы, позволяю -щие резко повысить производительность труда.
В достижении этой цели огромную роль играет механизация производствен -ных процессов. Качество работ, выполня -емых механизмами, во многом обуслов -лено стабильностью технологических процессов. Под стабильностью понима -ется сохранение постоянными в течение длительного времени основных параметров технологического процесса. Для пахоты, например, это равномерность глубины обработки почвы, постоянство ширины захвата, одинаковое оборачивание пласта и рыхление почвы по прой -денному агрегатом пути. При посеве это
заделка семян на одинаковую глубину, сохранение нормы высева и других параметров, а при культивации — сохране -ние прямолинейности движения между рядами посевов, чтобы не срезалось растение при различных углах бокового увода колес трактора.
Внешние условия, влияющие на работу сельскохозяйственной техники, не остаются постоянными. Поэтому сохра -нить постоянными основные параметры технологических процессов сельскохо-зяйственного производства не удается. Говоря о стабильности процессов, нужно предусматривать колебания параметров процессов в некоторых пределах. Эти пределы в настоящее время определя -ются агротехническими допусками.
В связи с переходом к комплексной
механизации и автоматизации произ-водственных процессов стабильность сельскохозяйственных процессов приобретает первостепенное значение. Следует отметить, что для решения указанных выше проблем приоритетное значение принадлежит стабильности работы энергетических средств, в данном случае — состоянию двигателя трактора, являющего одним из главных составляю -щих машинно-тракторного агрегата (МТА).
Кроме того, для выполнения этих задач решающее значение имеет также состояние машинно-тракторного парка (МТП) в хозяйствах, поскольку важно не упустить те короткие агротехнические сроки, которые благоприятствуют сезонным работам при минимальных затратах.
литература
1. Артемюк А. И. № 1028532 от 04.01.81. «Пневматическая шина», Баденков И. Ф. [и др.]. № 485015 «Пневматическая шина»
2. Бартаханов И. Б. Исследование устойчивости движения и управляемости колесного агрегата в условиях эксплуатации // Научные основы повышения рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов. М. : Колос, 1965. С. 57-65.
3. Беленький В. И. № 861112 от 31.07.78. «Пневматическая шина».
4. Брискин Е. С. № 1404337 от 08.04.85. «Устройство для увеличения сцепления колёс транспортного средства с опорной поверхностью».
5. Валюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М. : Высшая школа, 1986. 214 с.
6. Войтиков А. В. № 1335489 от 24.04.86. «Устройство для повышения проходимости транспортного средства».
7. ГОСТ 28728-88 — ГОСТ 23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. М. : Издательство стандартов, 1988.
8. Кабанов В. И. № 1357255 от 19.05.86. «Устройство противоскольжения».
9. Киселев М. М. № 334103 от 30.03.72. «Колесо транспортного средства с накладными грунтозацепами».
10. Тхазеплов Х. М. № 2245797 от 10.02.2005. «Съемный проектор для пневматических шин».
11. Франков Н. А. № 340558 от 22.06.72. «Съемный проектор пневматической шины».
12. Шаров Н. М. Анализ характеристик почв, получаемых с помощью плотномера при полевых испытаниях сельскохозяйственных агрегатов // Докл. МИИСП. Вып. 1. Т. 8. М., 1971.
определение рациональном скорости ВОЗДУХА В ОХЛАДИТЕЛЕ ПОЛНОЖИРНОЙ ЭКСТРУДИРОВАННОЙ СОИ ШАХТНОГО ТИПА
а. в. Фоминых,
доктор технических наук, профессор,
д. н. овчинников,
кандидат технических наук, доцент, а. в. Савельев (фото), аспирант, курганская ГСХА им. Т. С. Мальцева
641300, Курганская область, п. КГСХА
Ключевые слова: корма, полножирная экструдированная соя, охладитель, критическая скорость. Keywords: fodder, oil-rich extruded soy, cooling device, critical speed.
В типовых полнорационных кормах недостаток энергии в основном компен-сируется вводом растительных масел. Одновременно с маслом в рационах используются соевые и подсолнечные шроты или жмыхи. Поэтому целесоо-бразно использовать сырье, из которого не извлечены растительные масла. Среди полножирных компонентов лидирует экструдированная соя [1]. После выброса сои через сопло экструдера в атмосферу тем -пература снижается в основном за счет испарения свободной воды. Дальнейшее охлаждение должно производиться в спе -циальных теплообменниках — охлади-телях.
Для охлаждения полножирной экструдированной сои широко используются барабанные охладители, которые
обладают рядом недостатков: трудоемко -стью очистки и обеззараживания оборудо -вания (или такие операции даже не предусматриваются); наличием вращающихся частей большой массы; устанавливается отдельный охладитель к каждому экструдеру, что приводит к высокой металло-емкости, использованию большого коли -чества приводов, большим энергозатра -там и увеличению площади, занимаемой оборудованием. Шахтная схема охлади -теля с вертикальным движением продукта сверху вниз и поперечной продувкой воздухом лишена многих недостатков, присущих охладителям барабанного типа, поэ-тому для определения его рациональных конструктивных параметров проведен ряд исследований.
Цель и методика исследований.
Для определения скорости движения воздуха в шахтном охладителе необхо-димо установить критическую скорость частиц полножирной экструдированной
сои [2]: 1^у крИвPg
р1 , (1)
где Lyкр — критерий Лященко;
РВ — динамический коэффициент вязкости воздуха при 20°С, Пас;
р и рВ — плотности частиц и воздуха, кг/м3.
Определяем критерий Лященко Lyкр по номограмме [2, с. 108], предварительно найдя величину критерия Архимеда Аг:
г3
Ar =
(2)
www. m-avu. narod. ru
45
Аграрный вестник Урала №6 (85), 2011 г.~<^^^
Инженерия
ШЗ.
Подвод воздуха
Рисунок 1
Схема лабораторной установки: 1 — слой экструдированной сои; 2 — анемометр; 3 — сетка; 4 — трубка Прандтля где dэ — эквивалентный диаметр частиц продукта, м.
Эквивалентный диаметр частиц продукта определяем исходя из гранулометрического состава по формуле [2]:
аЭ = —!—
кр
= к-з
К
ЬУкрРвР
рВ
(4)
I
(3)
Рисунок 2
Разновидности состояния слоя полножирной экструдированной сои при прохождении через
него воздуха:
а — неподвижный слой; б — кипящий слой; в — слой со сквозными каналами;
г — поршнеобразный слой; д — фонтанирующий слой; 1 — корпус прибора; 2 — сетка; 3 — частицы полножирной экструдированной сои; 4 — потоки воздуха; 5 — сквозные каналы; 6 — воздушные «пробки»; 7 — фонтан;
8 — осевое ядро слоя; 9 —сползающий слой твердых частиц. при увеличении скорости воздуха, либо сохраняются лишь в основании слоя.
С ростом скорости воздуха и расширения слоя в его объеме появляются пузыри воздуха (нарушается однородность), повышающие интенсивность перемешивания частиц и вызывающие колебания свободной поверхности слоя. В узких и высоких слоях образуются перемещающиеся вверх воздушные «пробки», которые чередуются с движущимися «поршнями» твердых частиц (рис. 2, г). В таком поршнеобразном псевдоожиженном слое перемешивание твердых частиц в вертикальном направлении затруднено.
При псевдоожижении полно-
жирной экструдированной сои в коническо-цилиндрических аппаратах наблюдается образование фонтанирующего слоя (рис. 2, д). Здесь воздух, проходя преимущественно в центральной зоне слоя, увлекает твердые частицы и фонтаном выбрасывает их к периферии, где они сползают вниз вдоль боковой поверхности.
При проведении экспериментов выяснилось, что скорость воздуха больше 0,5 м/с приводит к захвату воздухом частиц экструдированной сои.
Выводы. Рекомендации. После проведенных теоретических и лабораторных исследований установлено, что при скорости охлаждающего воздуха больше 0,5 м/с потребуется дополнительно вводить операцию отделения мельчайших частиц продукта от воздуха. Это требует внедрения дополнительного оборудования и увеличение энергозатрат. Поэтому принимаем максимально возможную скорость движения воздуха через слой полножирной экструдированной сои в охладителе шахтного типа 0,45 м/с.
Литература
1. Фоминых А. В., Миколайчик И. Н. Экструдированная полножирная соя с бентонитом в комбикормах для поросят // Комбикорма. 2006. № 8.
2. Павлов К. Ф., Романьков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии : учебное пособие для вузов. Л. : Химия, 1987. 576 с.
3. Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В 2-х кн. М. : Химия, 1981. 812 с.
4. ГОСТ 8736-96. Песок для строительных работ. Технические условия. Взамен ГОСТ 8736-85, ГОСТ 26193-84; введ. 1.07.1995. М. : Стандартинформ, 2006. 8 с.
5. ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний. Взамен ГОСТ 8735-75; введ. 1.07.1989. М. : Стандартинформ, 2006. 25 с.
где di — среднеситовой диаметр фракций, м;
xi — доля частиц данного диаметра в навеске продукта.
Для определения гранулометрического состава полножирной экструдированной сои применяем ситовой анализ. Навеску материала просеиваем через набор лабораторных решет с постепенно уменьшающимися размерами отверстий.
Для лабораторных исследований прохождения воздуха через слой полножирной экструдированной сои сконструирован прибор (рис. 1), который представляет собой цилиндр с двумя сетками, между которыми укладывается испытываемый продукт. Через этот слой под соответствующим напором проходит воздух (снизу вверх). В сечении 2-2 в цилиндре находится трубка Прандтля, к которой подсоединяется микроманометр.
Результаты исследований.
Для приближения к реальным условиям введем в формулу (1) коэффициент к, учитывающий физико-механические свойства полножирной экструдированной сои. Предварительно приняв за единицу коэффициент внутреннего трения сухого песка средней размерной группы [5, 6], определим коэффициент к как отношение коэффициентов внутреннего трения исследуемого продукта и песка. Тогда формула (1) примет вид:
По результатам расчетов критическая скорость для частиц полножирной экструдированной сои составляет 0,434 м/с.
В результате экспериментальных исследований установлено, что слой полножирной экструдированной сои, пронизываемый восходящим потоком воздуха, может находиться в двух качественно различных стационарных состояниях. При скорости потока воздуха ниже некоторой критической величины w’0 частицы сои неподвижны (рис. 2, а).
По достижении скорости начала псевдоожижения М'о гидравлическое сопротивление слоя полножирной экструдированной сои становится равным его весу, слой взвешивается, частицы теряют прежний взаимный контакт, получают возможность перемещаться и переме-шиваться, слой расширяется (рис. 2, б). В этом состоянии слой напоминает кипящую жидкость, благодаря чему он назван псевдоожиженным, или кипящим. С ростом скорости потока воздуха до скорости начала уноса w0 слой продолжает расширяться и интенсивность движения частиц увеличивается. При > w0 сила
гидродинамического сопротивления становится больше веса частиц сои и они выносятся из слоя [3].
Частицы полножирной экструдиро-ванной сои склонны к агрегированию, поэтому при скоростях воздуха, незначительно превышающих w0, образуются сквозные каналы (рис. 2, в), через которые воздух проходит без полного контакта с частицами экструдированной сои. Эти каналы часто либо полностью исчезают
46
№№№. m-avu. па^. ги
