CC BY
188
шо копировать опорную поверхность, кроме того, существенно повысить проходимость на дорогах, грунтах и почвах с низкой несущей способностью (рыхлый песок, болотистая местность, снег), использовать в сельскохозяйственном производстве для транспортировки грузов и технологических материалов по полевым дорогам, по полям со стерневым агрофоном, после обработки машинами-орудиями и даже по всходам зерновых культур. Силы сопротивления перекатыванию в сравнении с обычными колёсными машинами уменьшаются не менее чем в 2-3 раза.
В составе с тяговой машиной (трактор, автомобиль и др.) колёсный движитель транспортного средства (вариант 3) с внутренним полым барабаном может быть успешно использован для транспортировки непосредственно в нём жидких материалов, например, нефтепродуктов, воды, жидких гербицидов и удобрений на дорогах, грунтах и почвах с низкой несущей способностью, для преодоления водных преград, с помощью буксиров транспортировки по воде. При этом предложенное транспортное средство может свободно преодолевать мелководье, отмели.
Например, если диаметр полого барабана будет изготовлен в пределах от 1 до 2 м, то удельное давление на опорную поверхность составит около 10-20 кПа (0,1-0,2 кгс/см2), что в 10-15 раз меньше,
чем у колёсных тракторов и автомобилей, а при ширине шины 3 м объём перевозимой жидкости будет, соответственно, находиться в пределах от 2,36 до 9,42 м3.
Аналогов технических решений, используемых в приведенных конструкциях ходовых систем широкопрофильными шинами низкого давления, в мировой практике нет,
о чем свидетельствует полученный нами патент на изобретение [3].
Предлагаемая конструкция шины позволит отказаться от спаривания и страивания колес, что позволит увеличить полезную нагрузку в целом для всего агрегата и улучшить его топливно-экономические показатели.
Библиографический список
1. Русанов В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. — М.: ВИМ, 1998. — С. 368.
2. Бойков В.П., Белковский В.Н. Шины для тракторов и сельскохозяйственных машин. — М.: ВО «Агропромиздат», 1988. — С. 240.
3. Патент. 2378129 Российская Федерация, С1 МПК В60С 3/04 Колесный движитель транспортного средства (варианты) / Красовских Е.В., Красовских В.С.; заявитель и патентообладатель Е.В. Красовских; — за-явл. 29.10.2008; опубл. 10.01.2010; бюл. № 1.
+ + +
УДК 620.92
В.А. Медянцев, И.В. Кряклина
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕЛИОУСТАНОВОК ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОТОПЛЕНИЯ ДОМА ФЕРМЕРА
Ключевые слова: энергосбережение,
гелиоустановка, возобновляемый источник энергии, солнечный коллектор, частный дом фермера, экономическая эффективность.
Введение
Использование возобновляемых источников тепла приводит к экономии традиционных дорогостоящих источников энергии и улучшает экологию окружающей среды. Цены на энергоносители постоянно растут, поэтому очень выгодным становится использование гелиоустановок для горячего водоснабжения и отопления домов фермеров.
В среднем в России на 1 м2 поверхности Земли в год поступает примерно 1000 кВт-ч солнечной энергии, что соответствует приблизительно энергоемкости 100 л дизельного топлива или 100 м3 природного газа [1].
Цель и объект исследования
Правильно подобранные и смонтированные гелиоустановки с согласованными между собой системными компонентами могут обеспечить потребности частного дома фермера в энергии для приготовления горячей воды и частично — для отопления.
Рис. 1. Карта России с уровнем инсоляции
Рис. 2. Схема установки горячего водоснабжения и отопления с солнечными коллекторами: 1 — солнечный коллектор; 2 — воздухоотводчик; 3 — датчик температуры коллектора;
4 — система управления солнечными коллекторами; 5 — насосно-арматурная группа;
6 — датчик температуры водонагревателя от устройства регулирования гелиосистемы;
7 — кран для подпитки и слива; 8 — бак-аккумулятор; 9 — газовый котел с автоматикой;
10 — датчик температуры водонагревателя для системы отопления
Главными элементами активных систем солнечного теплоснабжения являются коллектор и аккумулятор, а также теплообменники, механизмы для циркуляции теплоносителя, автоматические устройства и ре-
гуляторы [2]. На рисунке 2 представлена схема установки для горячего водоснабжения и отопления с использованием солнечных коллекторов.
Метод исследования
Основной подход к расчету экономических параметров солнечной установки включает определение эффективности установок в конкуренции с использованием традиционных видов топлива. Тем самым может быть определена экономическая целесообразность использования солнечной энергии по сравнению с невозобновляемыми источниками энергии.
За базовый вариант принимается отопление и горячее водоснабжение дома фермера с помощью газового котла. Предлагаемый вариант — газовый котел для отопления и гелиосистема для горячего водоснабжения. Расчет производим для дома фермера площадью 240 м2 на две семьи (табл. 1).
Таблица 1 Расчет для дома фермера площадью 240 м2 на две семьи
Количество тепла, которое необходимо передать воде для нагрева ее до определенной температуры:
Q = с Ур(і2 — М, где с = 4,183 кДж/кг;
К — теплоемкость воды;
V — объем воды, м3; р = 1000 кг/м3 — плотность воды;
^ = 5°С — температура холодной воды в зимнее время года;
/2 = 70°С — температура горячей воды.
Количество тепла, которое надо сообщить воде за месяц:
Qг = 4,183-15,2-1000(70-5) = 4132804 кДж.
Норма по отоплению на 1 м2 жилой площади в месяц — 0,036 Гкал.
Количество тепла для отопления дома фермера в месяц:
Qо = 36000-4,187-240 = 36175680 кДж.
Общее количество тепла на горячее водоснабжение и отопление в месяц:
Q = 4132804 + 36175680 = 40308484 кДж.
Определим мощность газового котла:
N = 40308484: 30:24:3600 = 15,55 кВт.
Стоимость газового котла — 17000 руб.
Количество тепла на горячее водоснабжение за год:
4132804-12 = 49593648 кДж.
Количество тепла на отопление за год: 361756807 = 253229760 кДж (отопительный период — 7 месяцев).
Общее количество тепла на горячее водоснабжение и отопление за год 302823408 кДж.
1 м3 природного газа при сгорании выделяет в среднем 35000 кДж тепла. Следовательно, количество газа, необходимое для работы газового котла в месяц, — 40308484:35000 = 115,2 м3, за год —
302823408:35000 = 8652 м3. Количество газа для горячего водоснабжения — 49593648:35000 = 1417 м3.
Цена 1 м3 природного газа — 4,95 руб. (для Ярославской области с 01.07.2012 г.).
Стоимость газа для работы газового котла на отопление и горячее водоснабжение за год составит: 8652 4,95 = 42827 руб.
Стоимость газа на горячее водоснабжение за год: 1417 -4,95 = 7015 руб.
Стоимость 1 солнечного коллектора площадью 2 м2 — 4900 руб.
Таблица 2
Суточная выработка горячей воды,л Вакуум- ный коллек- тор Бак- аккумуля- тор Дополни- тельное оборудова- ние Стои- мость, руб.
500 3 шт. 1 шт. 18700
Дополнительное оборудование состоит из системы автоматического управления, трубопроводов, изолирующих материалов, комплекта фитингов, теплоносителя, насосной группы, группы безопасности, расходного материала.
Затраты на покупку и установку оборудования:
18700 + 187000,08 = 20196 руб.
Годовые эксплуатационные затраты складываются из затрат на амортизацию, техническое обслуживание и ремонт.
Затраты на амортизацию:
Р, = рЦ = 0,02 • 18700 = 374 руб., где Ц — стоимость оборудования; р — коэффициент амортизации.
Затраты на техническое обслуживание и ремонт:
Р2 = к Ц = 0,02 • 18700 = 374 руб., где к — коэффициент отчислений на техническое обслуживание и ремонт.
Общие затраты на техническое обслуживание и ремонт составят:
Р = 374 2 = 748 руб.
Годовые эксплуатационные затраты — 748 руб.
Годовая сумма сберегаемого дохода — 7015 руб.
Чистый доход — 7015 — 748 = 6267 руб.
Срок окупаемости капитальных вложений
— 20196/6267 = 3,2 года.
Коэффициент окупаемости —
1/3,2 = 0,31.
Для расчета интегрального экономического эффекта Эинт воспользуемся готовыми коэффициентами дисконтирования, полу-
Количество жителей Объем горячей воды
л/сут. л/мес. л/год
1 50 1520 18250
5 250 7600 91250
10 500 15200 182500
ченными из отношения для каждого года
[3]: к = С1+'
, где п — порядковый номер каждого года жизни проекта, за исключением первого года, который берется за единицу.
При жизненном цикле проекта в течение 5 лет нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений будет на уровне Е = 0,2.
Эинт = ЫРУ = 5730 • 1 + 5730 • 0,83 + 5730 • • 0,69 + 5730 • 0,58 + 5730 • 0,48 — 20196 = = 2240 руб.
Дисконтированный срок окупаемости составит:
LRR = 20196/[(5730 • 1 + 5730 • 0,83 +
+ 5730 • 0,69 + 5730 • 0,58 +
+ 5730 • 0,48)/5] = 4,5 года.
Выводы
С учетом инфляционных рисков срок окупаемости предлагаемого варианта сис-
темы горячего водоснабжения и отопления дома фермера площадью 240 м2 на две семьи с использованием гелиосистемы составит 4,5 года. Применение солнечных коллекторов приведет к экономии 1417 м3 газового топлива в год, что составит около 7000 руб. Использование гелиосистем является энергосберегающей экономически оправданной технологией.
Библиографический список
1. Амерханов Р.А., Бессараб А.С., Дра-ганов Б.Х., Рудобашта С.П., Шишко Г.Г. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства / под ред. Б.Х. Драга-нова. — М.: Колос-Пресс, 2002. — 424 с.
2. Федоренко В.Ф., Сорокин Н.Т., Бук-лагин Д.С. Инновационное развитие альтернативной энергетики: науч. изд.— М.: ФГНУ «Росинфорагротех», 2010. — Ч. 1. — 348 с.
3. Василькова Т.М. и др. Справочник экономиста-аграрника. — М.: КолосС, 2006.
— 367 с.
УДК 534.2.26:620.22:677.017 А.Ф. Костюков
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ВОЛОКОН В МАССЕ
Ключевые слова: волокно, зрелость,
контроль, ультразвук, технологические параметры, характеристики, устройства.
Уже сообщалось о проводимых исследованиях по разработке нового оперативного неразрушающего метода контроля параметров сельскохозяйственных волокон в массе [1, 2]. Сельскохозяйственное волоконное сырье в своей массе (множестве волокон) обладает типично анизотропными свойствами по степени созревания, вследствие существенных отличий почв, освещенности, места произрастания, сроков посева, уборки и других факторов. Поэтому объективные контролируемые параметры в пределах партии волокна могут быть получены лишь статистически. Тогда на основе метрологических показателей данная селекционная партия волокна может быть отнесена к тому или иному промышленному сорту. Существующие стандартные методы статистическую обработку обеспечить не могут, вследствие чрезвычайно высокой длительности и трудоемкости процесса контроля.
Контроль должен быть:
- неразрушающим, для того, чтобы любой контролируемый образец мог быть зондирован многократно, для обеспечения возможности статистической обработки результатов измерения, исключающей случайность результата при контроле данного образца;
- оперативным, позволяющим получать необходимый массив данных в приемлемые сроки;
- не требовал сложных, многократных технологических переходов;
- не требовал длительной подготовки образцов;
- позволял использовать проконтролированный материал в дальнейшей переработке.
Указанным требованиям в наилучшей степени отвечает контроль с применением ультразвука. Ранее проведенными исследованиями установлено, что при прозвучива-нии волокон наиболее информативными параметрами ультразвукового сигнала являются амплитуда и фаза колебаний [1].
