CC BY
48
Скорость коррозии образцов Ст. 3 при различных значениях рН
Скорость коррозии V, г/(м2-ч)
рН Концентрация ингибитора, г/л
Без ингибитора 0,01 0,04 0,08 0,12 0,16 0,20
7 0,122 6,3110-2 1,6810-2 2,44-10-3 1,4210-3 7,6810-4 3,26-10-4
6 0,144 7,94-10-2 2,1110-2 3,2010-3 1,6110-3 9,5010-4 4,1810-4
5 0,185 0,107 2,79'10-2 5,10-10-3 2,3910-3 1,2810-3 5,55'10-4
4 0,245 0,148 4,5010-2 9,0410-3 6,0310-3 3,87-10—3 2,1610-3
3 0,630 0,401 0,149 3,6710-2 2,77-10-2 1,80-10-2 1,03-10-2
2 1,34 0,936 0,531 0,181 0,102 6,19-10-2 4,1910-2
1 3,26 2,44 1,36 0,762 0,505 0,404 0,280
значительный защитный эффект достигается при концентрациях ингибитора от 80 до 200 мг/л.
Авторы полагают, что натриевые соли тритер-пеновых кислот как органические соединения де-фильной природы, т. е. состоящие из полярных и неполярных частей, обладают выраженными поверхностно-активными свойствами.
В водном растворе ионы тритерпеновых кислот, приближаясь к поверхности металла на расстояние ионного радиуса, частично или полностью дегидратируются и сорбируются на поверхности стали. Далее происходит нуклеофильное замещение лигандов в поверхностном комплексе железа на анионы ингибитора. Связь между поверхностно-активными ионами тритерпеновых кислот и поверхностью металла приближается к прочности химической связи, а атомы металла приобретают меньшую реакционную способность, что приводит к снижению электрохимической коррозии.
При увеличении концентрации ионов Н+ в растворе просходит протонирование анионов три-терпеновых кислот и разрушение их координационной связи с железом, образующиеся молекулы тритерпеновых кислот являются более слабыми ли-гандами и хуже сорбируются на поверхности желе-
за, поэтому степень защиты ингибитора при рН < 4 снижается. Для достижения высокой степени защиты металла при низких значениях рН требуется увеличение концентрации ингибитора или его химическая модификация.
Таким образом, натриевые соли тритерпено-вых кислот, полученные из возобновляемого растительного сырья, могут быть использованы как высокоэффективные ингибиторы коррозии в нейтральных и слабокислых средах.
Список литературы
1. Андреев, И.Н. Введение в коррозиологию / И.Н. Андреев. — Казань: Изд-во Казанского государственного технологического ун-та, 2004. — 132 с.
2. Ананьева, Г.Ф. Кинетические показатели ингибитора, полученного из растительного сырья / Г.Ф. Ананьева, Е.В. Школьников, Б.Ф. Никандров // Борьба с коррозией в нефтеперераб. и нефтехим. пром-сти: тез. докл. Всес. науч.-техн. конф. — Кириши, 1988. — С. 140.
3. Школьников, Е.В. Ингибирование кислотной коррозии сталей водорастворимыми веществами еловой коры / Е.В. Школьников, Г.Ф. Ананьева // Изв. С.-Петербург. лесотехн. акад. — 1997. — № 5. — С. 81-87.
4. Изучение ингибирующего действия веществ, выделенных из отходов переработки растительного сырья / Г.П. Щетинина [и др.] // Транспортное дело России. — 2005. — № 3. — С. 135-136.
УДК 633. 1: 631. 563. 2
А.И. Купреенко, доктор техн. наук Х.М. Исаев, канд. экон. наук Е.М. Байдаков
Брянская государственная сельскохозяйственная академия
К ОБОСНОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ БАРАБАННОЙ ГЕЛИОСУШИЛКИ ЗЕРНА
На основании анализа существующих конструкций гелиосушилок авторы статьи создали и испытали барабанную гелиосушилку зерна, которая обеспечивает в сравнении с на-
польной сушилкой и барабанной с электроподогревом воздуха одинаковую скорость сушки при значительном снижении энергозатрат на процесс [1].
Дефлектор
Солнечные лучи
Атмосферный воздух ->
Сушильный агент
Нижний солнечный коллектор
Схема гелиосушилки
Влажный воздух
Верхний солнечный коллектор
Высушенное зерно ->
Сушильная камера
Потребляемая электрическая мощность составляет всего 0,2 кВт на вращение барабана в отличие от напольной сушилки, имеющей установленную мощность 13 кВт.
Повышение эффективности сушки обеспечивается организацией движения воздуха в сушилке через гравийный аккумулятор тепла, наличием вертикального солнечного коллектора в виде вытяжной трубы, а также соплообразного дефлектора, позволяющих значительно усилить тягу в сушилке (рисунок).
Конструкция сушилки обеспечивает сушку зерна и в ночное время за счет накопления в течение дня тепловой энергии в гравийном аккумуляторе и отдачи ее в ночное время. Гравийный аккумулятор и увеличенная тяга в вытяжной трубе препятствуют образованию конденсата в сушилке и повышению влажности зерна в период дождей. Это позволяет хранить в сушилке влажное зерно без опасности его самосогревания.
При этом возникает задача обоснования конструктивных параметров гелиосушилки по критерию минимума прямых эксплуатационных затрат на сушку зерна.
Прямые эксплуатационные затраты на сушку зерна
С = С
Сга + Ск + Сб + Свк,
(3)
Сэ = За + Зто + Ззп + Зэл ^ шп, р./т,
(1)
где За — затраты на реновацию сушилки; Зто — затраты на техническое обслуживание и ремонт сушилки; Ззп — затраты на заработную плату обслуживающего персонала; Зэл — затраты на электроэнергию.
Затраты на реновацию
За = ВДСгс / (100 7Ж),
(2)
где Км — коэффициент, учитывающий затраты на монтаж сушилки; На — коэффициент амортизационных отчислений на реновацию сушилки; Сгс — балансовая стоимость сушилки; Тз — сезонная загрузка сушилки; Щ1 — условная часовая производительность сушилки.
Балансовую стоимость сушилки с учетом ее конструкции можно представить в виде
где Снк — стоимость нижнего солнечного коллектора сушилки; Сга — стоимость гравийного аккумулятора; Ск — стоимость сушильной камеры; Сб — стоимость сушильного барабана с приводом; Свк — стоимость верхнего солнечного коллектора с дефлектором.
Стоимость нижнего солнечного коллектора сушилки
Снк =
где СР1 — стоимость 1 м2 нижнего солнечного коллектора сушилки, р./м2; — площадь нижнего солнечного коллектора сушилки, м2.
Стоимость гравийного аккумулятора
Сга = МакСак + ^акСог + Сш + Ссет,
где Мак — масса гравия в аккумуляторе сушилки, кг; Сак — стоимость 1 кг гравия, р./кг; _Рак — площадь ограждений гравийного аккумулятора; Сог — стоимость 1 м2 ограждений гравийного аккумулятора, р./м2; Сш — стоимость шторки гравийного аккумулятора, р.; Ссет — стоимость сетки гравийного аккумулятора.
Массу гравия, стоимость шторки и стоимость сетки гравийного аккумулятора примем в функции площади нижнего солнечного коллектора:
Мак = Как^1, Сш = Кш^1, Ссет = Ксет^1,
где Как — масса гравия, приходящаяся на 1 м2 площади нижнего солнечного коллектора, кг/м2; Кш — стоимость шторки, приходящаяся на 1 м2 площади нижнего солнечного коллектора, р./м2; Ксет — стоимость сетки, приходящаяся на 1 м2 площади нижнего солнечного коллектора, р./м2.
Стоимость сушильной камеры
Ск = РкКк + 2Сф,
где Вк — площадь ограждений сушильной камеры, м2; Кк — стоимость 1 м2 ограждений сушильной камеры, р./м2; Сф — стоимость фартука сушильной камеры, р.
Стоимость фартука сушильной камеры также примем в функции площади нижнего солнечного коллектора:
Сф = КфЛЬ
ф1
где Кф — стоимость фартука, приходящаяся на 1 м2 площади нижнего солнечного коллектора, р./м2.
Стоимость сушильного барабана с приводом
С = С + С
^бар '-'пр'
где Сбар — стоимость сушильного барабана, р.; Спр — стоимость привода барабана, р.
Стоимость сушильного барабана примем в функции массы загружаемого зерна:
Сбар = КбарМ1,
где Кбар — стоимость сушильного барабана, приходящаяся на 1 кг массы загруженного в него зерна, р./кг; М1 — масса зерна, загруженного в сушильный барабан, кг.
Стоимость верхнего солнечного коллектора с дефлектором
где Л2
Свк Л2СР2 + Сдеф,
2
площадь верхнего солнечного коллектора, м ; Ср2 — стоимость 1 м2 площади верхнего солнечного коллектора, р./м2; Сдеф — стоимость дефлектора, р.
Площадь верхнего солнечного коллектора и стоимость дефлектора также примем в функции площади нижнего солнечного коллектора:
Л2 = КвкЛ1, Сдеф = КдефЛ1,
где Квк — площадь верхнего солнечного коллектора, приходящаяся на 1 м2 площади нижнего солнечного коллектора, м2/м2; Кдеф — стоимость дефлектора, приходящаяся на 1 м2 площади нижнего солнечного коллектора, р./м2.
Условную часовую производительность сушилки определяют так:
Ж = м /
где ^ — время сушки зерна до кондиционной влажности.
Полезная мощность солнечной энергии, затрачиваемой на процесс сушки зерна:
еПоЛ=щх - /о) = ал - ип - бга - еб, (4)
где Ь — расход сушильного агента (подогретого воздуха), кг/с; /1 — энтальпия сушильного агента на входе в сушильную камеру, Дж/кг; /0 — энтальпия наружного воздуха, Дж/кг; б1 — плотность потока солнечной энергии, поступающей на нижний солнечный коллектор, Вт/м2; ип — мощность тепловых потерь через ограждения сушилки, Вт; 2га — мощность теплового потока, идущая на нагрев гравийного аккумулятора, Вт; бб — мощность теплового потока, идущая на нагрев сушильного барабана с приводом, Вт.
Мощность тепловых потерь через ограждения сушилки
ип = КЛгс(?ср - О, (5)
где Кп — коэффициент теплопередачи от агента сушки в окружающую среду через ограждения гелиосушилки, Вт/(м2-К); Лгс — площадь ограждений гелиосушилки, м2; — средняя за процесс сушки температура сушильно-
го агента, К; го — средняя за процесс сушки температура окружающего воздуха, К.
Мощность теплового потока, идущая на нагрев гравийного аккумулятора:
бга = МаЛа('1 - У / *
зар
(6)
где сга — теплоемкость гравия, Дж/(ктК); t1 — температура сушильного агента в гравийном аккумуляторе, К; ^ — температура нагрева гравийного аккумулятора, К; tзaр — время зарядки гравийного аккумулятора, с.
Мощность теплового потока, идущая на нагрев сушильного барабана с приводом:
еб = мбСб(Т2 - т{) / ^
прогр
(7)
где Мб — масса барабана с приводом, кг; сб — теплоемкость барабана с приводом, Дж/(кг-К); Т2 — температура зерна в конце сушки, К; Т1 — температура зерна в начале сушки, К; ^огр — время прогрева барабана с приводом, с.
На основании [2] расход сушильного агента можно представить в виде
Ь = 1000 Ж/ (й2 - й0),
(8)
где Ж— количество удаляемой влаги, кг/с; ё2 — влагосодер-жание сушильного агента на выходе из сушильной камеры, г/кг; ё0 — влагосодержание окружающего воздуха, г/кг.
Количество удаляемой влаги
ж = жМ - ®2) / (100 - ®2),
(9)
где Жс — производительность сушилки, кг/с; м1 — влажность зерна перед сушкой, %; м2 — влажность зерна после сушки, %.
Выразим из уравнения (4) значение площади нижнего солнечного коллектора:
л = (Ь (/! - ¿0) + ип + бга + бб) / Й1. (10)
Затраты на техническое обслуживание и ремонт сушилки
ЗТо = СгсНто / (100ТзЖч), (11)
где Нто — коэффициент амортизационных отчислений на техническое обслуживание и ремонт сушилки.
Затраты на заработную плату обслуживающего персонала
Ззп = СтКсл(1 + Кдоп)Л / Жч,
(12)
где Ст — тарифная ставка обслуживающего персонала, р./ч; Ксл — коэффициент сложности работ; Кдоп — размер дополнительной оплаты труда, %; Л — число обслуживающего персонала, чел.
Затраты на электроэнергию
Зэл = NэлЦэл / Жч,
(13)
эл эл
где #эл — мощность привода сушильного барабана, кВт; Цэл — стоимость 1 кВтч.
В выражения (4)...(8) входят величины, имеющие переменное значение в течение периода сушки. Поэтому при реализации модели необходимо
подставлять в выражения средние значения соответствующих величин, полученные на основании статистических данных.
Таким образом, изменяя значение заданной производительности сушилки, по критерию (1) определяем площадь нижнего солнечного коллектора и связанные с ней другие конструктивные параметры гелиосушилки.
Список литературы
1. Купреенко, А.И. Результаты испытания барабанной гелиосушилки зерна / А.И. Купреенко, Х.М. Исаев, Е.М. Байдаков // Вестник Брянской ГСХА. — 2009. — № 5. — С. 69-73.
2. Купреенко, А.И. Теплотехника в вопросах и ответах: учеб. пособие / А.И. Купреенко, В.И. Чащинов. — Брянск: Брянская ГСХА, 2010. — 184 с.
УДК 621.37:636.082.453.5
Ю.Г. Иванов, доктор техн. наук А.А. Абрашин
Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАТЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ БЫКА-ПРОБНИКА
Предлагаемая радиотехническая система выявления половой охоты коров с использованием быка-пробника основана на считывании идентификационного кода коровы устройством, размещенным на быке [1]. При этом в целях экономии электроэнергии включение считывателя должно происходить в момент допуска коровой садки быка [2].
При разработке радиотехнической системы выявления половой охоты коров предложена математическая модель движения датчика положения, расположенного на быке-пробнике, и проведены его экспериментальные исследования [3]. На основании проведенных расчетов решается математическая задача о движении шарика (чувствительного элемента) в трубке датчика положения. Для этого вводят обозначения (рис. 1):
Оxy — прямоугольная система декартовых координат, жестко связанная с трубкой, ось Оx которой направлена по оси рабочего участка трубки; П — координаты точки М в неподвижной системе координат О^п, м; x, у — координаты точки М в подвижной системе координат Оxy, м; l — длина рабочего участка OK трубки, м; ф — угол, образуемый осью Ох и горизонтальной прямой оси О^, рад; ф0 — угол, образуемый осью Ох и горизонтальной прямой оси в начальный момент, рад; m — масса материальной точки М, кг; q — ускорение свободного падения материальной точки, м/с2; N — нормальная составляющая реакции трубки; Т — сила трения скольжения между шариком (чувствительным элементом) и трубкой; Р — сила упругости пружины, Н; N, T, F — величины сил N, Т, Р, Н; v — величина скорости точки М относительно трубки, м/с; c — коэффициент упругости пружины, Н/м; д — коэффициент трения скольжения точки со стенками трубки.
(1)
Так как точка Мдвижется вдоль оси Ох, координата у ее не изменяется. Будем считать, что у = 0.
Допустим, что шарик и точка М связаны с трубкой пружиной, сила упругости которой прямо пропорциональна коэффициенту с упругости и расстоянию х от точки О до точки М.
Задание коэффициента с равным нулю равносильно отсутствию пружины.
Запишем уравнения связи между координатами точки в неподвижной и подвижной системах координат (рис. 1):
[£ = - * COS ф;
[п = П0 + * sin ф,
где ф = фо - Фз + Фзо = Фо — Фз - 0,006; |о, По, Фз - функция времени, определенные уравнениями движения трубки на первом и втором участках [3].
Освободим точку М от трубки, приложив к точке реакции трубки N и T.
Запишем дифференциальные уравнения движения свободной материальной точки М массы m
Трубка
О,
Рис. 1. Схема движения чувствительного элемента в трубке датчика положения
