Научная статья на тему 'Исследование гидравлических характеристик смесительной установки в режиме насоса'

Исследование гидравлических характеристик смесительной установки в режиме насоса Текст научной статьи по специальности «Сельскохозяйственные науки»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник НГИЭИ
ВАК
Ключевые слова
жидкость / коэффициент полезного действия / напор / напорно-энергетическая характеристика / подача / стенд / схема / установка / liquid / efficiency / pressure / pressure-energy characteristic / feed / stand / circuit / installation

Аннотация научной статьи по Сельскохозяйственные науки, автор научной работы — Солонщиков П. Н.

Введение. Среди всего многообразия смесительных установок для приготовления жидких кормовых смесей очень мало установок, способных транспортировать полученную смесь. Так как рабочие органы сосредоточены в основном в ёмкости, которая не имеет геометрических параметров как у насоса. Таким образом в линиях приготовления жидких кормовых смесей используют питающие или перекачивающие насосы, что, в свою очередь, ведет к увеличению габаритов технологической линии, и как следствие, большое энергопотребление и сложность в управлении и согласовании работы нескольких устройств. Поэтому необходимы установки, способные совмещать в себе несколько функций без ущерба приготовленной смеси. Так как использование перекачивающего насоса ведет к возможному нарушению рецептуры смеси, то есть может произойти разделение смеси и нарушение однородности. Материалы и методы. Разработан стенд, позволяющий проводить приёмо-сдаточные испытания установки для приготовления жидких кормовых смесей, в основе испытаний заложен ГОСТ 6137-2007. Необходимыми контролируемыми параметрами будут: подача, напор, частота вращения, мощность, коэффициент полезного действия (КПД) и другие параметры. Обработка результатов базируется согласно методике, указанной в данном стандарте. Результаты и обсуждение. По проведенным исследованиям для установки выявлено, что минимальная частота вращения составляет 750 мин-1, так как при меньших значениях происходит переполнение пространства, в котором находится порошкообразный материал, что недопустимо. Максимальная частота вращения n составляет 1750 мин-1, так как дальнейшее увеличение частоты ведет к падению подачи и других показателей, а потребляемая мощность возрастает в разы за счёт того, что кроме жидкости перемещается воздух. Поэтому для определения напорно-энергетической характеристики выбрали диапазон частот с шагом в 250 мин-1. Заключение. По проведенным исследованиям выявлено влияние степени открытия регулировочной заслонки, расположенной в загрузочной камере установки для приготовления жидких кормовых смесей. В результате исследований получены математические модели в виде уравнений, позволяющие прогнозировать параметры напорно-энергетической характеристики установки, в случае ее работы как насоса, при этом полученные данные позволяют прогнозировать и дальнейшие удельные энергозатраты на смешивание кормов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по Сельскохозяйственные науки , автор научной работы — Солонщиков П. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of the hydraulic characteristics of a mixing plant in pump mode

Introduction. Among the variety of mixing installations for preparing liquid feed mixtures, there are very few installations capable of transporting the resulting mixture. Since the working bodies are concentrated mainly in a container that does not have geometric parameters like a pump. Thus, in lines for the preparation of liquid feed mixtures, feed or transfer pumps are used, which in turn leads to an increase in the dimensions of the production line, and as a result, high energy consumption and complexity in controlling and coordinating the operation of several devices. Therefore, installations are needed that can combine several functions without damaging the prepared mixture. Since the use of a transfer pump leads to a possible violation of the mixture recipe, that is, separation of the mixture and loss of homogeneity may occur. Materials and methods. A stand has been developed, which allows for acceptance tests of an installation for the preparation of liquid feed mixtures, based on GOST 6137-2007. The necessary controlled parameters will be: feed, head, rotation speed, power, efficiency and other parameters. The processing of the results is based on the methodology specified in this standard. Results and discussion. According to studies carried out for the installation, it was revealed that the minimum rotation speed is 750 min-1, since at lower values the space in which the powdery material is located overflows, which is unacceptable. The maximum rotation frequency n is 1750 min-1, since a further increase in frequency leads to a drop in flow and other indicators, and power consumption increases significantly due to the fact that in addition to liquid, air moves. Therefore, to determine the pressure-energy characteristics, we chose a frequency range in increments of 250 min-1. Conclusion. According to the studies carried out, the influence of the degree of opening of the control valve located in the loading chamber of the installation for the preparation of liquid feed mixtures was revealed. As a result of the research, mathematical models in the form of equations were obtained that make it possible to predict the parameters of the pressure-energy characteristics of the installation, in the case of its operation as a pump, while the data obtained make it possible to predict further specific energy costs for mixing feed.

Текст научной работы на тему «Исследование гидравлических характеристик смесительной установки в режиме насоса»

V^WWWWW ТРГНМП! DfllFS MA ГШМРЯ Л МП

'WWWV^^WWV гор TUP ЛГЛП IMnilGTBIAI /^/in^Pi fv'WWVW^^^^WW

run 1 ne ll\uus 1rlal ^

Научная статья УДК 631.3

DOI: 10.24412/2227-9407-2024-6-18-29 EDN: QYMBJL

Исследование гидравлических характеристик смесительной установки в режиме насоса

Павел Николаевич Солонщиков

Вятский ГАТУ, г. Киров, Россия

solon-pavel@yandex. т, https://orcid. org/0000-0003-4695- 7126

Аннотация

Введение. Среди всего многообразия смесительных установок для приготовления жидких кормовых смесей очень мало установок, способных транспортировать полученную смесь. Так как рабочие органы сосредоточены в основном в ёмкости, которая не имеет геометрических параметров как у насоса. Таким образом в линиях приготовления жидких кормовых смесей используют питающие или перекачивающие насосы, что, в свою очередь, ведет к увеличению габаритов технологической линии, и как следствие, большое энергопотребление и сложность в управлении и согласовании работы нескольких устройств. Поэтому необходимы установки, способные совмещать в себе несколько функций без ущерба приготовленной смеси. Так как использование перекачивающего насоса ведет к возможному нарушению рецептуры смеси, то есть может произойти разделение смеси и нарушение однородности.

Материалы и методы. Разработан стенд, позволяющий проводить приёмо-сдаточные испытания установки для приготовления жидких кормовых смесей, в основе испытаний заложен ГОСТ 6137-2007. Необходимыми контролируемыми параметрами будут: подача, напор, частота вращения, мощность, коэффициент полезного действия (КПД) и другие параметры. Обработка результатов базируется согласно методике, указанной в данном стандарте.

Результаты и обсуждение. По проведенным исследованиям для установки выявлено, что минимальная частота вращения составляет 750 мин-1, так как при меньших значениях происходит переполнение пространства, в котором находится порошкообразный материал, что недопустимо. Максимальная частота вращения п составляет 1750 мин-1, так как дальнейшее увеличение частоты ведет к падению подачи и других показателей, а потребляемая мощность возрастает в разы за счёт того, что кроме жидкости перемещается воздух. Поэтому для определения напорно-энергетической характеристики выбрали диапазон частот с шагом в 250 мин-1. Заключение. По проведенным исследованиям выявлено влияние степени открытия регулировочной заслонки, расположенной в загрузочной камере установки для приготовления жидких кормовых смесей. В результате исследований получены математические модели в виде уравнений, позволяющие прогнозировать параметры напорно-энергетической характеристики установки, в случае ее работы как насоса, при этом полученные данные позволяют прогнозировать и дальнейшие удельные энергозатраты на смешивание кормов.

Ключевые слова: жидкость, коэффициент полезного действия, напор, напорно-энергетическая характеристика, подача, стенд, схема, установка

Для цитирования: Солонщиков П. Н. Исследование гидравлических характеристик смесительной установки в режиме насоса // Вестник НГИЭИ. 2024. № 6 (157). С. 18-29. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-6-18-29. EDN: QYMBJL

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

XXXXXXXXXXX технологии, машины и оборудование XXXXXXXXXXX

ППЯ ЛГРППРПМЫШПРННПГП КПМППРКГА

ДЛЯ АГ ГО11рОМЫШЛЕППО1 О комплекса

Study of the hydraulic characteristics of a mixing plant in pump mode

Pavel N. Solonshchikov

Vyatka State Agrotechnological University, Kirov (Russian Federation) solon-pavel@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-4695-7126

Abstract

Introduction. Among the variety of mixing installations for preparing liquid feed mixtures, there are very few installations capable of transporting the resulting mixture. Since the working bodies are concentrated mainly in a container that does not have geometric parameters like a pump. Thus, in lines for the preparation of liquid feed mixtures, feed or transfer pumps are used, which in turn leads to an increase in the dimensions of the production line, and as a result, high energy consumption and complexity in controlling and coordinating the operation of several devices. Therefore, installations are needed that can combine several functions without damaging the prepared mixture. Since the use of a transfer pump leads to a possible violation of the mixture recipe, that is, separation of the mixture and loss of homogeneity may occur. Materials and methods. A stand has been developed, which allows for acceptance tests of an installation for the preparation of liquid feed mixtures, based on GOST 6137-2007. The necessary controlled parameters will be: feed, head, rotation speed, power, efficiency and other parameters. The processing of the results is based on the methodology specified in this standard.

Results and discussion. According to studies carried out for the installation, it was revealed that the minimum rotation speed is 750 min-1, since at lower values the space in which the powdery material is located overflows, which is unacceptable. The maximum rotation frequency n is 1750 min-1, since a further increase in frequency leads to a drop in flow and other indicators, and power consumption increases significantly due to the fact that in addition to liquid, air moves. Therefore, to determine the pressure-energy characteristics, we chose a frequency range in increments of 250 min-1. Conclusion. According to the studies carried out, the influence of the degree of opening of the control valve located in the loading chamber of the installation for the preparation of liquid feed mixtures was revealed. As a result of the research, mathematical models in the form of equations were obtained that make it possible to predict the parameters of the pressure-energy characteristics of the installation, in the case of its operation as a pump, while the data obtained make it possible to predict further specific energy costs for mixing feed.

Keywords: liquid, efficiency, pressure, pressure-energy characteristic, feed, stand, circuit, installation

For citation: Solonshchikov P. N. Study of the hydraulic characteristics of a mixing plant in pump mode // Bulletin NGIEI. 2024. № 6 (157). P. 18-29. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-6-18-29. EDN: QYMBJL

Введение

Среди всего многообразия смесительных установок для приготовления жидких кормовых смесей очень мало установок, способных транспортировать полученную смесь. Так как рабочие органы сосредоточены в основном в ёмкости, которая не имеет геометрических параметров как у насоса. Таким образом в линиях приготовления жидких кормовых смесей используют питающие или перекачивающие насосы, что, в свою очередь, ведет к увеличению габаритов технологической линии, и как следствие, большое энергопотребление и сложность в управлении и согласовании работы нескольких устройств. Поэтому необходимы установки, способные совмещать в себе несколько функций без ущерба приготовленной смеси. Так как использование перекачивающего насоса ведет к возможному

нарушению рецептуры смеси, то есть может произойти разделение смеси и нарушение однородности [1, с. 38; 2, с. 12; 3, с. 811].

Наиболее предпочтительными для перекачки смеси являются центробежные насосы, которые имеют простую конструкцию и могут приспосабливаться к любой гидравлической сети. Так как они получили большое распространение, то их использование является оправданным [4, с. 65; 5, с. 120; 6, с. 37; 7, с. 102].

Учеными Вятского ГАТУ начиная с 2000 годов сделана попытка расширения функциональных возможностей центробежных насосов. Простота конструкции, а именно рабочего колеса с радиальными лопатками, позволяет изготовить их без особых затрат. Наличие неподвижных лопаток в рабочей камере усиливает эффект смешивания компонентов,

[ technologies, machines and equipment : for the agro-industrial complex

без нарушения однородности получаемой смеси [10, с. 32; 11, с. 28; 12, с. 39; 13, с. 38; 14, с. 20].

Материалы и методы Разработан стенд (рис. 1), позволяющий проводить приемо-сдаточные испытания установки для приготовления жидких комовых смесей [15, с. 32; 16, с. 28; 17, с. 39; 18, с. 38; 19, с. 20; 20, с. 254; 21, с. 45].

В бак 12 заливается жидкость (вода), уровень которой постоянен H = const, открывается вентиль 8, жидкость заполняет рабочую камеру установки 1, при этом вентили 9 и 13 закрыты. Когда система будет заполнена водой, начинают проводить испытания. Установку 1 включают, и кран 9 полностью

закрыт, снимают показания манометра 3, манова-куумметра 4 и расходомера 6, понятно, что при таком первом режиме подача Q = 0, затем постепенно открывают кран 9, для удобства смотрят на манометр 3, по шкале которого можно четко устанавливать положения, и так далее до полного открытия, где Qф0. При этом когда шаровой кран 13 будет открыт, следует измерять давление таким образом, чтобы вода не переливалась через загрузочную камеру 5. Потребляемую мощность по всем трём фазам (Vл = 380 В) контролируют муль-тиметром 10, частота вращения вала изменяется с помощью частотного преобразователя 11 [1, с. 32; 3, с. 28; 6, с. 39; 8, с. 38].

Рис. 1. Схема стенда для проведения приёмо-сдаточных испытаний установки для приготовления жидких кормовых смесей: 1 - установка для приготовления жидких кормовых смесей; 2 - питающий (всасывающий) трубопровод; 4 - мановакуумметр; 3 - манометр; 5 - камера загрузочная; 6 - расходомер; 7 - напорный трубопровод; 8, 9, 13 - шаровой кран; 10 - мультиметр; 11 - частотный преобразователь; 12 - бак Fig. 1. Scheme of the stand for carrying out acceptance tests; installation for the preparation of liquid feed mixtures: 1 - installation for the preparation of liquid feed mixtures; 2 - supply (suction) pipeline; 4 - pressure and vacuum gauge; 3 - pressure gauge; 5 - loading chamber; 6 - flow meter; 7 - pressure pipeline; 8, 9, 13 - ball valve;

10 - multimeter; 11 - frequency converter; 12 - tank Источник: составлено автором на основе собственных исследований

Далее необходимо проводить анализ данных, полученных при испытании. Как указано ранее, по порядку идёт показатель - подача, которая обозначена как Q, которая измеряется расходомером марки ЭРСВ-550Л, который сразу же определяет подачу насоса в м3/ч, обозначение будет Qч. Количество

повторных измерений будем определять с учетом отклонений, для этого сначала определяем среднее арифметическое подач [4; 7]:

Q = —

^ -1 to.

n г =1

(1)

где n - число повторности опыта (число измерений).

технологии, машины и оборудование) для агропромышленного комплекса ]

Среднее квадратичное отклонение (стандарта) определяем по формуле:

S =,

q - вч )2+-+q - вч )2

' n -1

1

^ (QiU QU )

(2)

n -1

По найденному $ выбирают ^р критическое значение критерия Стьюдента, с учетом числа степеней свободы.

Необходимое число измерений определяется по формуле:

- 2 _ ^ 2

N = , (3)

Лх

где tкр - критическое значение критерия Стьюдента; Ах - доверительный интервал, Ах = (0,05...0,1)^ч.

Показания манометра и мановакуумметра необходимы для определения напора установки И. Установка их производится по схеме, представленной на рисунке 4, а напор определяется по формуле:

Н = 0,102 • Рм 2 Рм1

-0,0827 • Q2

Р 1 1

(4)

d 4

V d 2

i4 h

AZ

где Q - подача для выбранного режима, м3/ч; Рм2, Рм1

- показания приборов (манометра и мановакууммет-ра) для измерения давления жидкости, соответственно в сечениях на входе и выходе, Па; р - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; d1, d2 - внутренние диаметры, соответственно входного и выходного трубопровода, в местах измерения давления, м;

- разность отметок положения приборов для измерения давления в мерных сечениях при входе (Тш) и на выходе (2ш) установки относительно выбранной эталонной (базовой) плоскости, м;

2 = 2 -2М1), (5) где 2м1^ Тм2 - вертикальная отметка положения прибора для измерения давления относительно базовой плоскости, м.

В случае установки мановакуумметра в загрузочной камере (рис 2, б) необходимо учесть расстояние 2м3, при этом в формуле (5) добавится данное расстояние, при этом знак будет «±», так как имеет место изменение давления в больших пределах, а в формулу (4) добавляется значение Рм3 с таким же знаком изменения, то есть получим:

Р -Р + Р Н = 0,102 • Рм 2 Рм 1 + Рм 3

-0,0827 • Q2

Р 1___

V dî " d4 y

AZ. ;

AZM = (ZM 2 ZM1 + ZM 3).

(6) (7)

а б

Рис. 2. Схема установки приборов для измерения давления: а - схема без измерения давления в загрузочной камере; б - схема с измерением давления в загрузочной камере (бункер убран); V и V2 - соответственно скорости потока на входе и на выходе из установки Fig. 2. Diagram of installation of devices for measuring pressure: a - diagram without measuring pressure in the loading chamber; b - diagram with pressure measurement in the loading chamber (hopper removed); V1 and V2 - respectively, the flow rate at the inlet and outlet of the installation Источник: составлено автором на основе собственных исследований

i=1

[ technologies, machines and equipment : for the agro-industrial complex

Полезная мощность установки (отдаваемая мощность) Рп, сообщаемая установкой подаваемой жидкой среде и определяемая зависимостью:

Рп =Р-8 ■ 0 ■ Н. (8)

Показатель, характеризующий эффективность использования энергии или коэффициент полезного действия:

р р-g• q• н

р р

(9)

где pg - удельный вес жидкости, Н/м3.

Мощность, расходуемая электродвигателем, который приводит в движение установку, определим по формуле [2; 5]:

р = >/3 иф ■ 1ф ■ ОС8^ = ил ■ 1ф ■ (10)

где иф - фазное напряжение сети, В; 1ф - сила тока фазная, А; сosф - коэффициент мощности электродвигателя.

Частоту вращения измеряем тахометром стробоскопического типа ИТ 5-ЧМ «Термит», для этого снимают вентилятор воздушного охлаждения или удлиняют вал электродвигателя, и наносят метку, можно использовать фольгу в качестве отражающего элемента. При использовании частотного преобразователя необходимо контролировать, насколько отличается частота вращения, так при стробоскопическом методе частота вращения будет равна:

60 ( . Z

П =--1 fc--

Р У t

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(11)

где р - число пар полюсов электродвигателя; 2 -соответственно кажущееся число оборотов метки; /с - частота сети или частотного преобразователя, Гц; t - время целого числа 2.

По проведенным испытаниям необходимо приводить параметры к номинальной частоте вращения пн, и если необходимо, то нужно все измеряемые параметры привести в соответствие согласно ГОСТ 6134-2007, так окончательно величины примут вид:

QH = Q •-;

n

H,. = H •

(12) (13)

P = P •

(14)

Пн= П. (15)

Не забываем, что при построении напорно-энергетической характеристики Q-H(t) необходимо определять номинальные параметры, для этого определяют по графику максимальную точку коэффициента полезного действия и далее по ней находят остальные значения.

Результаты и обсуждение По проведенным исследованиям для установки выявлено, что минимальная частота вращения составляет 750 мин-1, так как при меньших значениях происходит переполнение пространства, в котором находится порошкообразный материал, что недопустимо. Максимальная частота вращения п составляет 1750 мин-1, так как дальнейшее увеличение частоты ведет к падению подачи и других показателей, а потребляемая мощность возрастает в разы за счёт того, что кроме жидкости перемещается воздух. Поэтому для определения напорно-энергетической характеристики выбрали диапазон частот с шагом в 250 мин-1.

В начале представим характеристику установки при закрытом шаровом кране 13 (рис. 1), что означает, что смесь будет поступать равномерно, и пустот не будет (рис. 3).

Полученные зависимости показывают, что при увеличении частоты вращения производительность Q, м3/ч установки увеличивается, напора Н, м имеет большее значение при Q = 0 м3/ч (при закрытом кране) и потребляемой мощности Р, кВт, а коэффициент полезного действия п, % остаётся неизменным согласно формуле (15). Аналогичные зависимости получены при К = 50 и 100 % (рис. 4 и 5).

На втором этапе исследований проведем испытания по определению максимальной подачи жидкости Q, максимального напора Н, коэффициента полезного действия п и потребляемой мощности Р, при различной частоте вращения п вала рабочего колеса (750...1750 мин-1 с шагом 250 мин-1), соответственно при положении крана 13 на параметрах К = 0, 50 и 100 % открытия.

3

2

технологии, машины и оборудование) для агропромышленного комплекса ]

Рис. 3. Напорно-энергетическая характеристика установки для приготовления смесей при закрытой заслонке загрузочной камеры (К = 0 %) Fig. 3. Pressure-energy characteristics of the installation for preparing mixtures with the loading chamber damper closed (K = 0 %) Источник: составлено автором на основе собственных исследований

Рис. 4. Напорно-энергетическая характеристика установки для приготовления смесей при закрытой заслонке загрузочной камеры (К = 50 %) Fig. 4. Pressure-energy characteristics of the installation for preparing mixtures with the loading chamber damper closed (K = 50 %) Источник: составлено автором на основе собственных исследований

[ technologies, machines and equipment : for the agro-industrial complex

Рис. 5. Напорно-энергетическая характеристика установки для приготовления смесей при закрытой заслонке загрузочной камеры (К = 100 %) Fig. 5. Pressure-energy characteristics of the installation for preparing mixtures with the loading chamber damper closed (K = 100 %) Источник: составлено автором на основе собственных исследований

12

м'/ч IQ, m'/h 10 9

5 7

6 5 4 3 2 1

10

и

12 \ N / ► 7_

Л /

/ /

X. -7х

\ X

2

з/ < \ \ 6 \ Т"

\ 1 vi_

4

1,6

Р, кВт/ P, kW

0,9

0,6

0,3

H, м/m; rj,% 12 10

8 6 4

2

500 750 1000 1250 1500 1750 п, мин 7

n, min'1

Рис. 6. Результаты исследования зависимости частоты вращения n на максимальные показатели подачи жидкости Q, напора Н, коэффициента полезного действия п и потребляемой мощности Р: 1 - подача Q при К = 0 %; 2 - подача Q при К = 50 %; 3 - подача Q при К = 100 %; 4 - напора Н при К = 0 %; 5 - напора Н при К = 50 %; 6 - напора Н при К = 100 %; 7 - коэффициент полезного действия п при К = 0 %; 8 - коэффициент полезного действия п при К = 50 %; 9 - коэффициент полезного действия п при К = 100 %; 10 - потребляемая мощность Р при К = 0 %; 11 - потребляемая мощность Р при К = 50 %; 12 - потребляемая мощность Р при К = 100 % Fig. 6. Results of the study of the dependence of the rotation speed n on the maximum values of liquid supply Q, pressure H, efficiency n and power consumption P: 1 - supply Q at K = 0 %; 2 - supply Q at K = 50 %; 3 - supply Q at K = 100 %; 4 - head N at K = 0 %; 5 - head N at K = 50 %; 6 - head N at K = 100 %; 7 - efficiency coefficient n at K = 0 %; 8 - coefficient of efficiency n at K = 50 %; 9 - efficiency coefficient n at K=100 %; 10 - power consumption P at K = 0 %; 11 - power consumption P at K = 50 %; 12 - power consumption P at K = 100 % Источник: составлено автором на основе собственных исследований

технологии, машины и оборудование) для агропромышленного комплекса ]

По рисунку 3 видно, что производительность Q установки изменяется линейно, максимальные значения получаются при степени открытия К = 0 %, напор Н изменяется экспоненциально, коэффициент полезного действия п - линейно, а потребляемая мощность близка к степенной функции 3-й степени.

По полученным данным необходимо получить математическую модель функционирования установки в режиме насоса, где за факторы возьмём: частоту вращения вала п, мин-1 (х1) и степень открытия загрузочной камеры К, % (х2), для этого составим план эксперимента 32, матрицу и результаты, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1. Матрица 32 и результаты исследования влияния частоты вращения вала n, мин-1 и степени открытия загрузочной камеры К, % на подачу Q, м3/ч, напор Н, м, коэффициент полезного действия ц, % и потребляемая мощность Р, кВт

Table 1. Matrix 32 and the results of a study of the influence of shaft rotation frequency n, min-1

and the degree of opening of the loading chamber K, % on the flow Q, m3/h, pressure H, m, efficiency n, %

and power consumption P, kW

Факто зы / Factors Критерии оптимизации / Optimization criteria

Частота Степень откры- Коэффици- Потребляе-

вращения тия загрузочной Подача, Напор ент полезно- мая мощ-

вала n, мин"1 камеры К, % / The Q, м3/ч / Н, м / го действия, ность Р, кВт

/ Frequency degree of opening Innings, Pressure, n, % / / Power

rotation of the loading Q, m3/h Н, m Efficiency, consumption

shaft n, min"1 chamber К, % n, % P, kW

Xi X2 У1 У2 У3 У4

Верхний уровень (+) / Upper level (+) 1750 100 - - - -

Основной уровень (0) / Main level (0) 1250 50 - - - -

Нижний уровень (-) / 750 0

Lower level (-)

Опыты / Experiences

1 -1,0 -1,0 5,1 2,49 13,94 0,09

2 0,0 -1,0 8,5 6,91 13,94 0,42

3 1,0 -1,0 11,90 13,54 13,94 1,14

4 -1,0 0,0 4,6 2,18 13,56 0,08

5 0,0 0,0 7,67 6,06 13,56 0,39

6 1,0 0,0 10,73 11,88 13,56 1,06

7 -1,0 1,0 4,1 1,88 13,18 0,08

8 0,0 1,0 6,83 5,21 13,18 0,36

9 1,0 1,0 9,57 10,21 13,18 0,98

Источник: составлено автором на основе собственных исследований

После расчётов и обработки данных получили следующее уравнение регрессии, позволяющее определить оптимальные параметры, также описывающие рабочий процесс установки при режиме работы как насоса:

у1 = 7,66+3,06-х1-0,83-х2-0,33-х12, (16) у2 = 6,06+4,84-х1-0,94-х2+0,97-х12-0,68-х12, (17) у3 = 13,56-0,38 х2, (18)

у4 = 0,38+0,48 •х1-0,03 ^х2+ +0,18^x^-0,03-х12+0,001-х22. (19)

Как видно по уравнению (16), что на наибольшее значение подачи Q (у1) влияет фактор х1 (Ь1 = 3,06), соответственно фактор х2 (Ь2 = -0,83) снижает данный параметр. По уравнению (17) видно, что на значение напора Н (у2) влияет фактор х1 (Ь1 = 4,84), соответственно фактор х2 (Ь2 = -0,94) снижает данный параметр.

На коэффициент полезного действия будет влиять только лишь степень открытия загрузочной камеры, так как при изменении частоты вращения

[ technologies, machines and equipment : for the agro-industrial complex

по опытам, проведенным ранее, указанный выше параметр не изменяется. Что же касается уравнения (19), увеличение потребляемой мощности также зависит от фактора х1.

Построим двумерные сечения поверхности отклика, по которым получим максимальные значения исследуемых параметров напорно-энергетической установки (рис. 7).

в г

Рис. 7. Двумерные сечения поверхности отклика для подачи Q (а), напора Н (б), коэффициента полезного действия п (в) и потребляемой мощности Р (г) в зависимости от частоты вращения n и степени открытия загрузочной камеры К Fig. 7. Two-dimensional sections of the response surface for supply Q (a), pressure H (b), efficiency n (c) and power consumption P (g) depending on the rotation speed n and the degree of opening of the loading chamber K Источник: составлено автором на основе собственных исследований

По двумерному сечению (рис. 7, а) видно, что максимальное значение подачи Q = 10,4.11,2 м3/ч при частоте вращения п = 1500.1750 мин-1, при К = 0.60 %. Аналогично при этих же значениях

факторов (рис. 7, б) максимальный напор будет составлять Н = 10,5.12 м. Что же касается потребляемой мощности (рис. 7, г), то, конечно, возрастает с увеличением фактора х1, при этом фактор х2 в неко-

технологии, машины и оборудование) для агропромышленного комплекса ]

торой степени снижает данное значение, так как позволяет немного стабилизировать работу установки, при этом Р = 0,96...1,08 кВт при п = 1650.. .1750 мин"1 и К = 0.100 %, что показывает, что изменение этих факторов влияет значительно на потребляемую мощность.

Заключение По проведенным исследованиям выявлено влияние степени открытия регулировочной заслон-

ки, расположенной в загрузочной камере установки для приготовления жидких кормовых смесей. В результате исследований получены математические модели в виде уравнений, позволяющие прогнозировать параметры напорно-энергетической характеристики установки, в случае ее работы как насоса, при этом полученные данные позволяют прогнозировать и дальнейшие удельные энергозатраты на смешивание кормов.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Кирсанов В. В., Мурусидзе Д. Н., Некрашевич В. Ф. и др. Механизация и технология животноводства. М. : ИНФРА-М. 2013. 585 с. ISBN 978-5-16-005704-0

2. Червяков А. В., Крупенин П. Ю. Методика расчета параметров кавитационного измельчителя -диспергатора для производства жидких кормовых смесей // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. № 2. С. 119-126. EDN WLKPXH.

3. Савиных П. А., Оболенский Н. В., Булатов С. Ю., Свистунов А. И. Оптимизация рабочего процесса смешивания сыпучих кормов в ленточном смесителе периодического действия // Экономика и предпринимательство. 2015. № 9-2 (62). С. 811-816. EDN UMKZXT.

4. Савиных П. А., Саитов В. Е., Оболенский Н. В., Булатов С. Ю., Свистунов А. И. Повышение эффективности приготовления кормов путем совершенствования конструкции и технологического процесса кормо-приготовительных машин // Пермский аграрный вестник. 2017. № 1 (17). С. 55-64. EDN YGSWAT.

5. Федоренко В. Ф. Информационные технологии в сельскохозяйственном производстве: науч. аналит. обзор. М. : ФГБНУ «Росинформагротех». 2014. 224 с. ISBN 978-5-7367-1021-8. EDN WEHPNN.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Скоркин В. К. Молочные фермы сегодня и завтра // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 2 (34). С. 37-42. EDN WNUFJT.

7. Гумаров Г. С., Коновалов В. В. Основы научного исследования и обработки опытных данных на компьютере. Учебное пособие для вузов. Уральск, 2008. ISBN 978-601-7104-23-8. EDN RVYFAR.

8. Лянденбурский В. В., Коновалов В. В., Баженов А. В. Основы научных исследований. Учебное пособие. Пенза, 2013. ISBN 978-5-9282-1001-4. EDN RWHUAN.

9. Наследов А. Д. Профессиональный статистический анализ данных. СПб. : Питер, 2008. 416 с. ISBN 978-5-388-00193-1. EDN SDPSGJ.

10. Пономарев А. Б., Пикулева Э. А. Методология научных исследований: учеб. пособие. Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. 186 с. ISBN 978-5-398-01216-3

11. Савиных П. А., Алёшкин А. В., Булатов С. Ю., Нечаев В. Н. Напорные характеристики дробилок зерна // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 5. С. 29-31. EDN: QCBRIP

12. Булатов С. Ю. Разработка и совершенствование технологических линий и технических средств приготовления кормов в условиях малых форм хозяйствования. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 05.20.01 / Пензенский государственный аграрный университет. Княгинино, 2018. 412 с. EDN YVBRSX.

13. Нечаев В. Н. Жидкие кормовые смеси на основе зерна ржи, древесной муки и хвойной лапки // Сельский механизатор. № 10. С. 20-21. DOI 10.47336/0131-7393-2023-10-20-21-40. EDN QVTYRT.

14. Донкова Н. В., Донков С. А., Макарова Ю. В. Влияние зерновой патоки на рост и развитие телят // Вестник КрасГАУ. 2014. № 9 (96). С. 147-149. EDN SZBUNH.

15. Анохина А. З., Баранов Н. Ф., Батманов В. Н. и др. Инновационное развитие агропромышленного комплекса как фактор конкурентоспособности: проблемы, тенденции, перспективы: Коллективная монография. Киров : Вятская государственная сельскохозяйственная академия, 2020. 414 с. EDN LLITJO.

16. Николаева Н. А. Влияние зерновой патоки на переваримость питательных веществ кормов дойных коров разного генотипа // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В. Р. Филиппова. 2015. № 4 (41). С. 79-83. EDN VAVEFN.

XXXXXXXXXXX технологии, машины и оборудование XXXXXXXXXXX

ППЯ ЛГРППРПМЫШ ПРННПГП КПМППРКГА

ДЛЯ АГ ГО11рОМЫШЛЕППО1 О комплекса

10. Ponomarev A. B., Pikuleva E. A. Metodologiya nauchnyh issledovanij: ucheb. Posobie [Methodology of scientific research: textbook. Stipend], Perm': Publ Perm. nac. issled. politekhn. un-ta, 2014, 186 p. ISBN 978-5-398-01216-3

11. Savinyh P. A., Alyoshkin A. V., Bulatov S. Yu., Nechaev V. N. Napornye harakteristiki drobilok zerna [Pressure characteristics of grain crushers], Traktory i sel'hozmashiny [Tractors and agricultural machines], 2013, No. 5, pp. 29-31, EDN: QCBRIP

12. Bulatov S. Yu. Razrabotka i sovershenstvovanie tekhnologicheskih linij i tekhnicheskih sredstv prigotovleniya kormov v usloviyah malyh form hozyajstvovaniya [Development and improvement of technological lines and technical means of feed preparation in conditions of small forms of management. Dr. Sci. (Engineering) diss.], Knyaginino, 2018, 412 р. EDN YVBRSX.

13. Nechaev V. N. Zhidkie kormovye smesi na osnove zerna rzhi, drevesnoj muki i hvojnoj lapki [Liquid feed mixtures based on rye grain, wood flour and coniferous paws], Sel'skij mekhanizator [Rural mechanic], No. 10, pp. 20-21, DOI 10.47336/0131-7393-2023-10-20-21-40, EDN QVTYRT.

14. Donkova N. V., Donkov S. A., Makarova Yu. V. Vliyanie zernovoj patokinarost i razvitietelyat [Influence of grain molasses on growth and development of calves], Vestnik KrasGAU [Bulletin Bulletin], 2014, No. 9 (96), pp. 147-149, EDN SZBUNH.

15. Anohina A. Z., Baranov N. F., Batmanov V. N. i dr. Innovacionnoe razvitie agropromyshlennogo kom-pleksa kak faktor konkurentosposobnosti: problemy, tendencii, perspektivy [Innovative development of the agroindus-trial complex as a factor of competitiveness: problems, trends, prospects], A collective monograph, Kirov: Vyatka State Agricultural Academy, 2020, 414 p. EDN LLITJO.

16. Nikolaeva N. A., Filippova V. R. Vliyanie zernovoj patoki na perevarimost' pitatel'nyh veshchestv kormov dojnyh korov raznogo genotipa [The Influence of grain molasses on the digestibility of nutrients for dairy cows of different genotypes], Vestnik Buryatskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii V. R. Filippov [Bulletin of the Buryat state agricultural Academy named after V. R. Filippov]. 2015, No. 4 (41), pp. 79-83, EDN VAVEFN.

17. Nikolaeva N. A., Borisova P. P. Vliyanie zernovoj patoki na mineral'nyj i aminokislotnyj sostav krovi korov raznogo genotipa [Influence of grain molasses on the mineral and amino acid composition of the blood of cows of different genotypes], VestnikIrGSKHA [Bulletin Irgsha], 2015, No. 71, pp. 92-96, EDN VDGFYZ.

18. Prilovskaya E. I. Effektivnost' ispol'zovaniya v kormlenii korov kormovogo produkta «Patoka zemovaya» [Efficiency of using the feed product «Grain Molasses» in cow feeding], Zootekhnicheskaya nauka Belarusi [Zootechnical science of Belarus], 2019, Vol. 54, No. 2, pp. 46-55, EDN EXSBAB.

19. Perevozchikov A. V., Vorob'eva S. L., Berezkina G. Yu. Vliyanie skarmlivaniya zernovoj patoki na uroven' molochnoj produktivnosti i kachestvo moloka [Influence of grain molasses feeding on the level of milk productivity and milk quality], Izvestiya Gorskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [News of Gorsky state agrarian University], 2019, Vol. 56, No. 1, pp. 60-64, EDN ZAQEFN.

20. Savinyh P. A., Kazakov V. A. Novye tekhnologii i tekhnicheskie sredstva polucheniya patoki iz zerna zla-kovyh kul'tur [New technologies and technical means of obtaining molasses from cereals], Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologii proizvodstva i pererabotki produkcii sel'skogo hozyajstva [Topical issues of improving the technology of production and processing of agricultural products], 2017, No. 19, pp. 359-361, EDN ZVKLTD.

21. Pahomov V. I., Rudoj D. V., Braginec S. V., Bahchevnikov O. N., Ol'shevskaya A. V. Tekhnologii i obo-rudovanie dlya proizvodstva kombikormov i premiksov: uchebnoe posobie [Technologies and equipment for the production of compound feeds and premixes], a textbook, Rostov-on-Don: Don State Technical University, 2019, 228 p. EDN XVJFSR.

The article was submitted 20.03.2024; approved after reviewing 26.04.2024; accepted for publication 27.04.2024.

Information about the author: P. N. Solonshchikov - Ph. D. (Engineering), associate professor, of the Department of Technological and Power Equipment, Spin-code: 2559-6921.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.