CC BY
4битером разматываются и подаются на лотки ротора. Измельченная масса может выдаваться в кормушку или разбрасываться в качестве подстилки на расстояние до 15 м. Габаритные размеры машины 2,1-2,6 м, масса 950 кг.
Кормораздатчики модели РоНраШе фирмы Lucas (Франция) выполняют по традиционной схеме: рулоны загружаются в кузов через открытый задний борт, другие корма сверху, высота бортов и блока битеров выбрана из расчета переработки рулона диаметром до 1,8 м.
Анализируя технические данные перечисляемых выше машин, можно сделать следующие выводы:
1) раздатчики на базе измельчителей бункерного типа (ВР-20, Seto) высокоэнергоемкие, а по габаритным размерам не могут эксплуатироваться в животноводческих помещениях с проходом шириной менее 2300 мм;
2) кормораздатчики с двухступенчатым измельчителем универсальны, малоэнергоемкие, но из-за значительных габаритных размеров по ширине и высоте использование их в животноводческих помещениях ограничено.
Анализ отечественных технологических средств приготовления и раздачи грубых кормов, сформированных в рулоны, (ИРТ-165(80), ЛИС-3.01) показывает, что они отличаются высокой металлоемкостью, энергоемкостью;
на обслуживание линии используется не менее 3-х человек; возникают потери в результате взаимодействия технических средств.
Таким образом, возникает потребность в разработке универсальной конструктивно-технологической схемы кормораздатчика, способного осуществлять следующие технологические операции: погрузку, транспортировку, измельчение и дозированную выдачу грубых кормов.
Литература
1. Алешкин В.Г., Мохнаткин В.Г. Измельчитель грубых кормов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1989. - №11. -С. 41-42.
2. Гопка В.В. Теоретическое и экспериментальное исследование рабочих органов бункерных дозирующих кормораздаточных установок: автореф. дис. канд. техн. наук. - М., 1986.
3. Доценко С.М. Рекомендации по применению и совершенствованию существующих технических средств в поточных технологических линиях раздачи кормов на фермах и комплексах крупного рогатого скота. - Саратов, 1984.
УДК 631.34
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ДРАЖИРОВАНИЯ СЕМЯН ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР В УСТАНОВКАХ ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПА
Сохроков А. М., кандидат технических наук, доцент Карежев Х. М., кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова»
RESEARCH OF KINETICS OF FORMATION OF A DRAGEE WITH SEEDS OF VEGETABLE CULTURES IN INSTALLATIONS OF DISH-SHAPED TYPE
Sokhrokov A. M., Candidate of Technical Sciences, Associated Professor Karezhev H. M., Candidate of Technical Sciences, Associated Professor
FSBEI HE «Kabardino-Balkarian State Agricultural University named after V. M. Kokov»
Рассмотрен процесс нанесения искусственных ростостимулирующих оболочек на семена овощных культур методом дражирования. Исследована кинетика образования драже и их движения в дражировочной установке тарельчатого типа.
Key words: pelleting, coating, pelleting machine, dragee, seeds, granules, kinetics, filler.
In article process of creation of an artificial cover round seeds of vegetable cultures by a pelleting method, for stimulation of their germination and further development is considered. Researches of kinetics of formation of a dragee and their movement in installation of dish-shaped type are given.
Ключевые слова: дражирование, дражиратор, драже, семена, гранулы, кинетика, наполнитель.
Процесс дражирования в сельском хозяйстве заключается в нанесении искусственной ростостимулирующей и защитной оболочки на поверхность семян. Технология актуальна не только из-за улучшения посевных качеств. На ранних этапах развития, когда корневая система растения еще слаба или не сформирована, оно гарантирует нормальное питание семени, следствием которого является стабильный рост. Кроме того, в почве могут просто не содержаться элементы, необходимые для развития семени. Правильно подобранный состав драже способен компенсировать бедность почвы, а также точно дозировать расход дорогостоящего действующего вещества (наполнителя для образования гранул), что также важно по экологическим соображениям. Благодаря дражированию можно решить проблему чрезмерной нормы высева мелких семян с шероховатой поверхностью, таких как морковь, томат, укроп и т.д., а также семян неправильной формы, например, столовой свеклы. Естественно, получаемые драже с гладкой поверхностью и правильной формой более технологичны при посеве [1, 2].
Однако в России производство дражиро-ванных семян уже долгое время стоит на месте, хотя и есть предпосылки для развития этой сферы предпосевной обработки. Сложная и трудно контролируемая технология дражиро-вания требует специального оборудования и квалифицированных кадров. Отечественная продукция несколько уступает по качеству импортной, так как технологическая база пока что находится не на лучшем уровне. Главной причиной всего перечисленного является то, что научная обоснованность закономерностей нанесения искусственной оболочки, как правило, носит частный характер и не может претендовать на универсальность в теоретических и экспериментальных описаниях всего процесса. В связи с этим, предпринята попытка выявления общих теоретических основ дражирова-ния семян в специальных дражираторах тарельчатого типа (рисунок 1), как наиболее перспективного технического средства для нанесения оболочки вокруг семян.
Дражировочный котел вращается в направлении по часовой стрелке вокруг оси, расположенной под наклоном (вертикальное и горизонтальное перемешивание), что позволяет достигнуть хорошего смешивания. Диаметр котлов, изготовленных чаще всего из меди, составляет от 0,7 до 1,5 м. Угол наклона котла к горизонтали - 30°-45°, оптимальная загрузка - 25-30% от объема котла. Оптимальную ско-
рость вращения котла, т.е. число оборотов подбирают в зависимости от хода технологического процесса. Стадии технологического процесса дражирования семян следующие:
- обволакивание, или грунтовка;
- наслаивание, или накатка, - самая важная стадия, так как именно здесь происходит в основном образование всей оболочки;
- сглаживание, или полировка;
- глянцевание - последняя стадия дражи-рования, при которой гранулам с семенами придается блеск, товарный вид.
Рисунок 1 - Дражировочная установка тарельчатого типа
1 - дражировочный котел; 2 - крышка; 3 - трубопровод подачи наполнительного компонента; 4 - трубопровод с распылителем в наконечнике, для подачи жидкого связующего и действующего компонентов; 5 - трубопровод присоединения вытяжной вентиляции; 6 - перегородка; 7 - отражательный экран; 8 -уплотнительное кольцо
Характер движения гранулируемой массы в дражировочном котле имеет свои особенности, обусловленные значительной величиной центробежных сил, развивающихся при ее вращении. Следует при этом указать, что в котел дражиратора сначала вводятся предварительно
увлажненные семена, затем наполнитель и действующий раствор клеящего жидкого компонента, подаваемые через соответствующие патрубки порционно и поочередно.
Движение гранул в котле определяется системой сил, зависящих, в свою очередь, от скорости вращения и угла наклона тарельчатого котла, ее диаметра, а также коэффициента трения частиц наполнителя друг о друга. Под действием сил гранулы с семенами прижимаются ко дну котла, поднимаются на определенную высоту, а затем под действием силы тяжести скатываются вниз. До момента отрыва формируемой гранулы от борта, все силы уравновешивают друг друга (рисунок 2):
Рисунок 2 - Схема действия сил на гранулу (драже с семенами): а - вид сверху; б - вид сбоку
Драже отрывается от борта и начинает скатываться по поверхности котла в тот момент, когда сила R1 (реакция борта) становится равной нулю, т.е. проекция силы тяжести тела G2 уравновешивается суммой центробежной силы и проекции силы трения F^ на направление радиуса котла 0А:
г
G2 = F + Fp.2c0s Р
или
mg sinacos Р = (mv0 /Rx) + mg cosa f cos Р (2) где:
v0 - линейная скорость вращения, м/с;
R - радиус котла, м;
f - коэффициент трения гранул о поверхность днища котла;
a - угол наклона днища тарелки к горизонту, град;
Р - угол отрыва гранул от борта дражировочного котла.
После несложных преобразований получим:
Rxn 2/900 = (sin a- f cosa)cos Р (3)
После отрыва от борта гранулы движутся по довольно сложной траектории. Различное положение на плоскости котла падающих потоков частиц, добавляемого наполнителя, разной фракции вызывает вполне определенное расположение гранул и по высоте окатывающегося слоя. Первыми к борту дражировочного котла, а следовательно, и на днище поступают самые мелкие фракции наполнителя, выше располагаются более крупные гранулы с семенами. Дальше цикл повторяется: на определенной высоте, соответствующей критическому значению угла Р , скатываются крупные гранулы, затем по мере подъема скатываются по котлу частицы меньшего размера. По мере увеличения размеров гранул, за счет налипания наполнителя, траектория их движения в котле представляет собой своеобразную неправильную спираль, в которой каждый последующий виток располагается в плоскости, отходящей от поверхности диска дражиратора, а нисходящая ветвь витка приближается к борту тарельчатого котла (рисунок 3). Анализ уравнения (3) показывает, что при оптимальных условиях работы тарельчатого дражиратора угол наклона рабочего котла и частота его вращения - величины взаимосвязанные. При малой скорости вращения дражировочного котла гранулы не достигают верхней точки, при чрезмерно большой - скапливаются около борта, обнажая центральную часть диска котла. В обоих случаях производительность дра-жиратора снижается из-за плохого использования поверхности котла.
Гранулы д Исходный \' ни быгрузку \ ттериал
Рисунок 3 - Траектория движения гранул на тарели дражиратора
В работе автора А.М. Когана [3] приводится наиболее полное описание процесса гранулирования методом окатывания на дражираторе тарельчатого типа. В частности, автором предложено уравнение материального баланса для гранул 7-й фракции наполнителя и исходных частиц (семян):
dZ = (kf + kfQt Q, - k^Q - kbiQi (4)
^ = Фо -kuQ0 -кнQo + kfQQ -Jk^Q-, + dz 1=2
+ kfQ1-iQ, -k(7-^7- Q7- (5)
где:
Q7 - масса i-й фракции;
z - время дражирования;
Ф0 - производительность дражиратора;
кн - коэффициент скорости начала образования i-й фракции;
kp - коэффициент возрастания скорости роста гранул 1-й фракции;
kbi - коэффициент выгрузки i-й фракции,
kbi = Фвых1^1 . Тда
Модель позволяет принять допущение об образовании 7-й фракции из (i - 1)-й в результате сцепления ее частиц с исходными частицами 70. Как видно из формул (4) и (5), скорость роста зависит от диаметра частиц и увеличивается с возрастанием последнего, поскольку увеличиваются поверхностная влажность и силы поверхностного натяжения, что обусловлено появлением жидкости, вытесненной из пор.
Функциональность данной системы уравнений была экспериментально проверена предложенной нами конструкцией дражиратора тарельчатого типа. В частности, исследовалась зависимость скорости роста драже с семенами от режима работы дражиратора (рисунок 3). Выявлено, что скорость роста возрастает с увеличением числа оборотов котла. Коэффициент заполнения влияет на размер гранул косвенно, через время пребывания в котле. С уменьшением последнего размер гранул уменьшается. Скорость же роста от коэффициента заполнения не зависит и растет с увеличением диаметра тарели котла.
Рисунок 3 - Экспериментальные кривые работы дражиратора: а - зависимость скорости роста драже от режима работы дражиратора; б - размеры драже в зависимости
от скорости роста гранул по продолжительности
Экспериментально была подтверждена линейная зависимость коэффициента возрастания скорости роста гранул k, приведенные в формулах (4) и (5), от поверхности частиц (семян) и не зависящая от времени окатывания и влажности, так как определяется капиллярными силами. Она уменьшается с ростом времени дражирова-ния и увеличивается с ростом влажности и диаметра гранул, поскольку скорость роста зависит от поверхности гранул. Также выявлены следующие эмпирические зависимости:
к? = f (1пт u4, r2) (6)
К = f(r 2) (7)
Wi) = f (r 2) (8)
Однако, предложенный А.М. Коганом способ определения оптимальных параметров по максимальному выходу товарной фракции получаемых драже с семенами, не может быть признан правильным, поскольку поддержание таких параметров не всегда реально. Здесь скорее надо исходить из условия минимальных затрат компонентов, получаемых вокруг семе-
ни оболочки, при максимальном выходе товарного продукта.
Таким образом, уравнения (4) и (5) даны не в обобщенных переменных и пригодны только для конкретной конструкции аппарата, исследованного автором. Расчет гранулометрического состава по приведенным уравнениям дает удовлетворительную сходимость результатов с данными эксперимента, но он связан с необходимостью знания законов роста драже с семенами и кинетических констант, входящих в уравнения. Поэтому их определение, главным образом, зависит от свойств компонентов драже и технологических параметров процесса дражирования конкретной конструкции установки.
Литература
1. Кухарев О.Н., Гришин Г.Е., Сёмов И.Н. Теоретическое обоснование барабанного дра-
жиратора с вращающимся дном [Текст] // Нива Поволжья. - 2013. - № 26. - С. 51-55.
2. Триандафилов А.Ф., Ефимова С.Г. К обоснованию процесса предпосевной обработки семян трав и овощей однокомпонентным составом в дражираторах барабанного типа [Текст] // Достижения науки и техники АПК. -2006. - № 7. -С. 29-30.
3. Классен П.В., Гришаев И.Г., Шомин И.П. Гранулирование [Текст]. - М.: Агрохимия, 1991. - 240 с.
4. Спиридонов А.Б., Дородов П.В., Копысо-ва Т.С. Обоснование расчета размеров частиц биогумуса для проведения процесса дражиро-вания семян льна-долгунца [Текст] // Технические науки - от теории к практике. - Новосибирск: НП «СибАК». - 2013. - № 26. - С. 139143.
УДК 631.3.001.4
ПРОЕКТИРОВАНИЕ БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ МАЛЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Фиапшев А. Г., кандидат технических наук, доцент
Кильчукова О. Х., старший преподаватель Хамоков М. М., кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова»
PLANNING OF BIOGAS SETTING FOR SMALL AGRICULTURAL ENTERPRISES
Fiapshev A. G., Candidate of Technical Sciences, Associated Professor
Kilchukova O. H., Senior Teacher Hamokov M. M., Candidate of Technical Sciences, Associated Professor
FSBEI HE «Kabardino-Balkarian State Agricultural University named after V. M. Kokov»
В статье приведены результаты научных исследований по разработке высокоэффективного оборудования для получения альтернативной энергии на основе возобновляемых источников, а так же исследования по совершенствованию биогазовой установки с целью повышения её эффективности.
Ключевые слова: альтернативная энергия, био-газ, метантенк, биореактор, биогазовая установка.
In the article the results of scientific research are driven on development of high-efficiency equipment for the receipt of alternative energy on the basis of proceeded in sources, and similarly research on perfection of the biogas setting with the purpose of increase of her efficiency is given.
Key words: alternative energy, biogas, methanetank, fermenter, biogas setting.
В лаборатории «Энергосберегающие технологии» кафедры энергообеспечения предприятий проводятся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по проектированию биогазовой установки для малых
сельскохозяйственных предприятий, а так же работы по оптимизации режимов её работы [1].
Разработанная экспериментальная лабораторная биогазовая установка, технологическая
