CC BY
21G
Е^^™™"!™., Оесгник АПК
ЖВ Ставрополья
научно-практический журнал
УДК 632.08
О. А. Тетерина, М. Ю. Костенко, В. С. Тетерин, Б. А. Нефедов, Д. В. Иванов
Teterina O. A., Kostenko M. Yu., Teterin V. S., Nefedov B. A., Ivanov D. V.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В СМЕСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЕ ПРИ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН
INVESTIGATION OF THE TEMPERATURE FIELD IN THE MIXING CHAMBER WITH AEROSOL PROCESSING OF SEEDS
Эффективность обработки семян стимуляторами роста зависит от интенсивности теплообменных процессов, проходящих в смесительной камере установки для аэрозольной обработки семенного зерна защитно-стимулирующими веществами. В смесительной камере происходит теплопередача от восходящего потока пара к движущемуся вниз потоку зерна, при этом теплопередача зависит от времени нахождения зерна в смесительной камере, температуры теплоносителя, равномерности распределения потока теплоносителя в смесительной камере. В процессе исследований устанавливалось распределение рабочих температур в облаке аэрозоля. Также в процессе исследования определялся нагрев обрабатываемой поверхности для определения условий образования пленок конденсата. Чем выше нагрев обрабатываемой поверхности зерна, тем больше толщина пленки защитно-стимулирующего вещества. Анализ распределения температуры показал, что аэрозоль достаточно равномерно распределяется в пределах смесительной камеры, что позволяет предполагать, что обработка семян аэрозолем защитно-стимулирующими веществами происходит равномерно, причем в результате обработки семян будет обеспечена равномерность не только нанесения аэрозоля, но и нагрева семян.
Ключевые слова: аэрозольная обработка, гуматы, смесительная камера, зерно, генератор горячего тумана, тепловое поле, защитно-стимулирующие вещества, движение зерна.
The efficacy of seed treatment with growth stimulants depends on the intensity of heat transfer processes taking place in the mixing chamber of the unit for aerosol treatment of seed grain with protective-stimulating substances. In the mixing chamber heat transfers from the upward steam flow to the downward moving stream of grain, thus the heat transfer will depend on the time spent by the grain in the mixing chamber, the temperature of the coolant, the uniform distribution of the coolant flow in the mixing chamber. In the research process we investigated the distribution of temperature in a cloud of spray. Also in the research process we determined by heating the treated surface the formation conditions of films of condensate. The higher was the heating of the treated surface of the grain, the more was the film thickness of protective-stimulating substances. Analysis of temperature distribution showed that the aerosol was distributed quite evenly within the mixing chamber. We suggest that the treatment of seed with aerosol protective-stimulating substances is uniform, and as a result, seed treatment will ensure not only uniformity of spray application, but also heat of the seeds.
Key words: aerosol treatment, humates, mixing chamber, grain, thermal fog generator, thermal field, protective-stimulating substances, grain movement.
Тетерина Ольга Анатольевна -
магистр кафедры технологии металлов и ремонта машин
ФГБОУ ВО «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева» г. Рязань
Тел.: 8-915-595-28-57 E-mail: Olia.teterina@mail.ru
Костенко Михаил Юрьевич -
доктор технических наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин ФГБОУ ВО «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева». г. Рязань
Тел.: 8-960-567-19-50 E-mail: km340010@rambler.ru
Тетерин Владимир Сергеевич -
кандидат технических наук, старший специалист ПАО «МТС» г. Рязань
Тел.: 8-910-900-26-57 E-mail: Labio-giant@mail.ru
Нефедов Борис Александрович -
доктор технических наук, профессор кафедры управления
ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А. Тимирязева»
Teterina Olga Anatolyevna -
Magister of the Department of Metal Technologies and Machine Repair
FSBEI HE «Ryazan State Agrotechnological University
named after P. A. Kostychev»
Ryazan
Tel.: 8-915-595-28-57 E-mail: Olia.teterina@mail.ru
Kostenko Mikhail Yurievich -
Doctor of Technical Sciences, Professor
of the Department of Metal Technologies and Machine
Repair
FSBEI HE «Ryazan State Agrotechnological University
named after P. A. Kostychev»
Ryazan
Tel.: 8-960-567-19-50 E-mail: km340010@rambler.ru
Teterin Vladimir Sergeevich -
Ph.D of Technical Sciences, Senior specialist PSC «MTS» Ryazan
Tel.: 8-910-900-26-57 E-mail: Labio-giant@mail.ru
Nefedov Boris Alexandrovich -
Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Management FSBEI HE «Russian State Agrarian University -MAA named after K. A. Timiryazev»
в
естник АПК
Ставрополья
г. Москва
E-mail: b.a.nefedof@mail.ru
: № 4(28), 2017
Иванов Дмитрий Владимирович -
кандидат технических наук, руководитель научно-инновационного учебного центра, доцент кафедры машин и технологий АПК ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» г. Ставрополь Тел.: 8-918-885-51-87 E-mail: dmit.vlad.ivanov@yandex.ru
Агроинженерия
11
Moscow
E-mail: b.a.nefedof@mail.ru
Ivanov Dmitry Vladimirovich -
Ph.D of Technical Sciences, Head of Scientific and Innovation Training Centre, Associate Professor of the Department of Machines and Technologies of Agriculture
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» Stavropol
Tel.: 8-918-885-51-87
E-mail: dmit.vlad.ivanov@yandex.ru
Эффективность аэрозольной обработки семян зависит от равномерности подачи и времени воздействия. Равномерность подачи обеспечивается работой дозирующего устройства, а также движением зерна по наклонной плоскости полки.
В процессе движения зерна в смесительной камере происходит многократно повторяющийся процесс движения зерна по наклонной полке, свободного полёта, упругого удара о следующую полку и движение зерна по наклонной полке. В процессе этого движения возможно ускорение зерна, особенно в нижней части смесительной камеры, что будет сокращать время обработки зерна аэрозолем и снижать её эффективность [1]. Кроме того, в процессе движения зерна возможны образования поперечных волн, что может приводить к неравномерности подачи зерна.
Для обеспечения равномерности движения зерна по наклонным полкам смесительной камеры рассмотрим основные этапы движения зерна: движение зерна по наклонной полке, движение зерна в свободном падении, упругий удар зерна о наклонную полку.
Установка для аэрозольной обработки семенного зерна защитно-стимулирующими веществами представляет собой смесительную камеру с наклонными лотками, расположенными в ней под углом 45о, и генератором горячего тумана марки BF-150. Генератор горячего тумана содержит в себе камеру сгорания, в которой выполнена смесительная камера с форсункой и свечой зажигания. Подача воздуха в смесительную камеру происходит по специальным каналам, которые в установившемся режиме осуществляют подогрев воздуха [1, 2]. В результате сгорания топлива объем газовой смеси существенно увеличивается и поступает в жаровую трубу. Благодаря омыванию стенок жаровой трубы генератора воздух дополнительно нагревается и поступает в выходное сопло. Образовавшийся в результате испарения рабочего раствора аэрозоль смешивается с горячим воздухом и образует горячий туман. За счет разности температур пара и поверхности семян происходит фазовый переход и конденсация защитно-стимулирующих веществ, что способствует улучшению адгезии раствора с рабочей поверхностью. Высокая адгезия раствора с поверхностью способствует созданию пленки гуматов [1, 3].
Условия образования аэрозоля и его дисперсность будут зависеть от следующих факторов: количества теплоты, выделяемого при сгорании топлива; тепловых потерь в окружающую среду; температуры раствора защитно-стимулирующих веществ.
В процессе исследований устанавливалось распределение рабочих температур в облаке аэрозоля. Также в процессе исследования определялся нагрев обрабатываемой поверхности для определения условий образования пленок конденсата. Благодаря высокой влажности аэрозоля и разности температур обрабатываемой поверхности и аэрозоля возникают условия для образования точки росы [4, 5]. Таким образом, анализируя нагрев обрабатываемой поверхности до и после обработки по увеличению температуры, мы можем судить, на каких участках обрабатываемой поверхности получилась устойчивая пленка из аэрозоля. Чем выше нагрев обрабатываемой поверхности зерна, тем больше толщина пленки защитно-стимулирующего вещества.
Общий вид установка для аэрозольной обработки семенного зерна защитно-стимулирующими веществами, представлен на рисунке 1.
Эффективность обработки семян стимуляторами роста зависит от интенсивности тепло-обменных процессов, проходящих в смесительной камере установки. В смесительной камере происходит теплопередача от восходящего потока пара к движущемуся вниз потоку зерна, при этом теплопередача зависит от времени нахождения зерна в смесительной камере, температуры теплоносителя (аэрозолем гуматов), равномерности распределения потока теплоносителя в смесительной камере.
Для определения равномерного потока теплоносителя в смесительной камере были установлены обладающие большой тепловой инерционностью маяки, определенным образом размещенные внутри нее. Маяки устанавливались на сетке, сплетенной из нити с низкой теплопроводностью. Сетка крепилась на специальные рамки, которые имели возможность быстрого снятия и монтажа внутри смесительной камеры. Рамки устанавливались по всей ширине смесительной камеры, образуя координатное пространство для определения температуры в разных точках смесительной камеры. Для оценки температуры маяков использовался тепловизор марки RGKTL-80.
Ж™1^™^..» *>естеик АПК
ЖВ Ставрополья
научно-практическии журнал
1
Рисунок 1 - Схема установки для аэрозольной обработки семенного зерна защитно-стимулирующими веществами:
1 - бункер для семян; 2 - дозирующий аппарат с приводным ребристым валиком; 3 - подвижное днище; 4 - камера протравливания; 5 - наклонные лотки; 6 - тросово-барабанный механизм;7 - аэрозольный генератор; 8 - сопло
В результате снятия показания и расположения температурных точек в пространстве образовывалась топографическая картина температурного поля, т. е. топография распределения тепловых потоков в смесительной камере.
Общий вид рамки с температурными маяками приведен на рисунке 2.
При экспериментальных исследованиях также учитывали начальную температуру аэрозоля защитно-стимулирующих веществ, расход топлива, рабочей жидкости, скорость восходящего потока аэрозоля защитно-стимулирующих веществ, размер смесительной камеры. Результаты эксперимента обрабатывались с помощью метода математической статистики и стереометрии.
Распределение тепловых потоков осуществлялось при различной загрузке смесительной камеры зерном [2, 4]. Топография теплового поля определялась на разных уровнях смесительной камеры. Анализ изменения скорости движения зерна по наклонной полке показал, что скорость зерна повышается с увеличением угла наклона полки. Начальное положение зерна на полке оказывает существенно меньше влияния на скорость, чем изменение угла наклона.
Исследование топографии теплового поля смесительной камеры установки для обработки семян защитно-стимулирующими веществами проводилось на площадке инженерного факультета РГАТУ (рис. 3).
1 * 1 ; 1
Рисунок 2 - Общий вид рамки Рисунок 3 - Исследование топографии
с температурными маяками теплового поля
в
естник АПК
Ставрополья Агроинженерия
^^ № 4(28), 2017 г г
13
Рисунок 4 - Распределение температуры маяков в пределах рамки на уровне 3
Подача аэрозоля осуществлялась с помощью генератора горячего тумана марки БР-150. В режиме максимальной температуры аэрозоля сетки устанавливались над и под наклонной полкой для оценки равномерности распределения тепловых потоков по ширине смесительной камеры. В результате исследования установлено, что нагрев тепловых маяков достигал температуры 21-22 °С при средней температуре окружающей среды около 19 °С. Влажность окружающего воздуха составляла около 95 %.
Смесительная камера в течение 5 минут прогревалась горячим туманом и достигала установившегося режима работы, затем поочерёдно каждую из сеток быстро вынимали и фотогра-
Рисунок 5 - Распределение температуры маяков в пределах рамки на уровне 4
фировали с помощью тепловизора марки ЯО-КТ1_-80. На основании измерения температуры маяков было установлено, что эффективность распределения аэрозоля по ширине смесительной камеры составляет от 87 до 94 %, картина распределения теплового поля, а следовательно, и аэрозоля видна на рисунках 4 и 5.
Анализ распределения температуры показывает, что аэрозоль достаточно равномерно распределяется в пределах смесительной камеры, что позволяет предполагать, что обработка семян аэрозолем защитно-стимулирующими веществами происходит равномерно, причем в результате обработки семян будет обеспечена равномерность не только нанесения аэрозоля, но и нагрева семян.
Литература
1. Тепловой баланс генератора горячего тумана с устройством для диспергирования / В. С. Мельников, И. Н. Горячкина, М. Ю. Костенко [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского ГАУ. 2014. № 08 (102). С.864-876.
2. Хасанов Э. Р. Предпосевная обработка семенного материала защитно-стимулирующими препаратами : монография. Уфа : БашГАУ, 2013. 176 с.
3. Камалетдинов Р. Р., Широков Д. Ю. Особенности устройств для обработки семян защитно-стимулирующими препаратами и перспективы инкрустации семян в воздушном потоке // Совершенствование конструкции, эксплуатации технического сервиса автотракторной и сельскохозяйственной техники : сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. (г. Уфа, 19-20 дека-
References
1. The heat balance of the hot fog generator with a device for dispersing / V. S. Melnikov, I. N. Goryachkina, M. Y. Kostenko [et al.] // Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2014. № 08(102). P. 864-876.
2. Khasanov E. R. Pre-sowing seed treatment protective-stimulating drugs : monograph. Ufa : Bashkir SAU. 2013. 176 p.
3. Kamalutdinov R. R., Shirokov D. Yu. Features for seed treatment protective-stimulating drugs and prospects of seed incrustation in air flow // Improving the design, exploitation and technical service of auto-tractor and agricultural machinery : proceedings of the International scientific-practical conference (Ufa, 19-20 Dec 2013) / Bashkir SAU. Ufa, 2013. P. 145-154.
4. Smelik V. A., Kubeev E. I., Drincha V. M. Pre-sowing preparation of seeds application of
*>естеик АПК
ЖВ Ставрополья
научно-практическии журнал
бря 2013 г.) / БашГАУ. Уфа, 2013. С. 145154.
4. Смелик В. А., Кубеев Е. И., Дринча В. М. Предпосевная подготовка семян нанесением искусственных оболочек : монография. СПб. : СПбГАУ, 2011. 272 с.
5. Домбровский С. Б., Дринча В. М., Павлов С. А. Поточные технологии подготовки семян // Совершенные агротехнологии. 2010. С. 12.
artificial casings : monograph. Saint-Petersburg, Saint-Petersburg SAU, 2011. 272 p. 5. Dombrowskiy S. B., Drincha V. M., Pavlov S. A. Production technology of preparation of seeds // Advanced agricultural technologies. 2010. P. 12.
