CC BY
71
УДК 631.3
05.00.00 Технические науки
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ ДЛЯ СУШКИ КУРИНОГО ПОМЕТА
Табачук Инна Ивановна доцент
Кузнецова Наталья Николаевна доцент
Серга Георгий Васильевич д-р техн. наук, профессор
Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, Краснодар, Россия
В статье представлены инновационные технологии и разработаны способы и устройства для сушки куриного помета. Предложены пути их оптимизации на базе винтовых агрегатов и методика расчета для внедрения в производства. Показаны результаты многолетних исследований поиска и разработки инновационных технологий конструкций методики расчета не только устройства для сушки куриного помета с последующим внедрением в производство, но и устройство для сушки сыпучих материалов сельскохозяйственного назначения. Показан пример теплового расчета и выбор параметров сушильного устройство проектирование на базе винтовых агрегатов
Ключевые слова: СУШКА КУРИНОГО ПОМЕТА, СЫПУЧИЕ МАТЕРИАЛЫ, ВИНТОВЫЕ БАРАБАНЫ
Рок 10.21515/1990-4665-134-085
UDC 631.3 Technical sciences
CONSTRUCTION AND CALCULATIONS FOR DEVICES FOR DRYING CHICKEN MANURE
Tabachuk Inna Ivanovna associate professor
Kuznetsova Natalia Nikolaevna associate professor
Serga Georgiy Vasilievich Dr.Sci.Tech., professor
Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin, Krasnodar, Russia
The article presents innovative technologies and developed methods and devices for drying chicken manure. Ways of their optimization on the basis of screw aggregates and a calculation technique for introduction in production are offered. The results of a long-term research into the search for and development of innovative technologies for the construction of a methodology for calculating not only a device for drying chicken manure with subsequent introduction into production, but also a device for drying bulk materials of agricultural purpose are shown. An example of thermal calculation and selection of the parameters of a drying device is shown on the basis of screw aggregates
Keywords: DRYING CHICKEN MANURE, LOOSE MATERIALS, SCREW DRUMS
Сушка куриного помета в специализированных птицеводческих хозяйствах на основе достижений науки и техники, как показывает опыт отдельных передовых птицеводческих хозяйств, позволяет улучшить экономические показатели таких предприятий [1,2,3].
В современном отечественном птицеводстве развиваются новые направления по созданию организаций с высоким уровнем обеспеченности устройства сушки куриного помета и единым технологическим замкнутым циклом.
Сушка куриного помета позволяет получить около 10 млн. сухого помета, что практически сократит до минимума дефицит кормовое белка в стране. С этой стороны сушка помета заслуживает самого пристального внимания и изучения. При этом технология промышленного сушки куриного помёта уже зарекомендовало себя как важное звено в общей технологии птицефабрик.
Переработка птичьего помета освобождает часть производства удобрений для сельского хозяйства. Поэтому конструирование и расчет оборудования сушки куриного помета и их внедрение задача актуальная.
1 Разработка конструкции устройств сушки куриного помета
Описание устройства сушки куриного помета (рисунок.1, рисунок 2, рисунок 3, рисунок 4) представлена в работе [10].
Рисунок 1 - Сушильный шкаф
Рисунок 2 - Сушильный шкаф в разрезе
Рисунок 3 - Конструкция рабочего органа сушильного шкафа
Рисунок 4 - Скрученная полоса
Предлагаемая конструкция сушильного шкафа обеспечивает сокращение производственных площадей.
2. Тепловой расчет. Выбор параметров сушильного устройства
Суточный выход влажного помёта (примерный выход в сутки от одной курицы 240 г) от 50000 голов кур составляет 12т. (01).
Влажность помета до сушки = 78 %, влажность сухого помёта Ш2=10 %.
Количество сухого помёта, получаемого из сушильного устройств:
„ „ 100-Ш1 100-78 22
о2= о1-= 12 ■ _ = 12 ■ — = 3.0 т.
2 1 100-Ш2 100-10 90
Количество влаги, которое необходимо испарить в сутки, при 3-х сменной работе:
Шобщ = 01 - 02 = 12 - 3 = 9 т,
Производительность сушильного устройства за 1 ч.
Ш = ™овщ = 375 кг/час,
24
Удельный расход сушильного агента на 1кг. испаренной влаги
, =1000
где ё1 и ё2 влагосодержание агента сушки (из диаграммы 1) [5].
Температура на входе в сушильный барабан Т1 = 8500С, на выходе -Т2 = 1200С, ё = 15 г/кг; ё2 = г/кг.
Отсюда
, = = 3.5 г/кг,
300-15 '
Общее количество воздуха, необходимое для обеспечения удаления влаги:
Ь = 1 • Ш = 3,5 • 375 = 1312 кг/час, Для перевода в м 3/ч умножаем на 1,24:
1312 • 1,24 = 1627 м3/ч,
Количество воздуха, необходимое для сгорания 1кг. жидкого топлива (теплота сгорания жидкого топлива 0нр в зависимости от его вида берется из справочника [3] - 9800 кДж/кг). Коэффициент избытка воздуха по рекомендациям ВТИ принимается равным 1,42.
Теоретический расход воздуха на сжигание 1 кг. мазута:
9800
1о = 1.42 ■ = 1.42 ■ —— = 13.9, 1000 1000
Расход тепла на сушку определяется по формуле:
0.1 = 1- -01- у,
где 10 разность теплосодержаний, которую находят из диаграммы 1-ё. Температура газов на входе в сушильное устройство и выходе равна:
Тг = 850°С / \г = 960 кДж/кг,
Т2 = 120°С / ц = 40 кДж/кг,
(11- !0) = 960 - 40 = 920 кДж/кг,
Расход тепла на нагрев помета:
_ в2 ■ с ■ (х2 ■ 24 '
где С - теплоемкость помета 0,42 кДж/кг.град; t2- температура помета до сушки, 15С. температура помета после сушки, 750С;
3000 ■ 0.42 ■ 60 = -24-= 3150 кДж/час,
Потери тепла в окружающую среду через стоики сушильного устройства принимаются равными - 52 кДж/кг влаги [5]. Для данной производительности эти потери составляют:
50-375=0,193-105 кДж/час,
Уравнение теплового баланса:
(} = Ь - (н- ¡о) + (}м + (2П == 15Х105 + 0,003 ■ 105 + 0,15 ■ 105 = = 15,18 ■ 105 кДж/ч
Расход топлива, необходимого для получения требуемого количества
тепла:
а 15.18 ■ 105
вт = -р" = , „____= 36,84 кг/ч,
т 4,2-9800 '
где 4,2 - коэффициент, учитывающий перевод ккал в кДж.
Диаметр сушильного барабана:
Об =
ч
0.5 М;
0.785 ■ иг ■ 3600
где Уг- объём газов, выходящих из сушильного устройства, 1627 м3/ч; иг- скорость газов на выходе из барабана, 2,5 м/с;
Об = м
0.5 м.,
0.785 ■ 2.5 ■ 3600
Из конструктивных соображений принимаем = 1.9 м. Конструктивный объём сушильного устройства (барабана)
Ом ■ Ь ■ с и- 1о) 3150 -15-Ю5 _
V = 1,2 х—- 1 0 = 1,2 ■-= 8.7 м3,
' «V ■ Д^р ' 1060 ■ 196 '
где (XV - объёмный коэффициент теплоотдачи применяется 1060
кДж/м град.
Д^ср- средняя логарифмическая разность температур между газом и пометом принимается равной 1960 С.
Длина сушильного устройства (барабана). _ V _ 8.7 Ьб " 0.785 ■ Ъ20 ~ 0.785 ■ 1.92 * 3 М'
Объём топочного устройства „ _ ст • Он
где О/У - видимое тепловое топочного пространства для мазута, принимается 10*106 кДж/м3. Отсюда
4,2 ■ 36,8 ■ 9800 ,
Ут = ' -= 1.5 м3
т 10■106
Следовательно, объём топочной камеры для данного сушильного устройства составляет (должен составлять) не менее 1,5 м .
В процессе проведения исследований были созданы инновационные технологии и устройства не только для сушки куриного помета [4, 6, 7, 8], но и сыпучих материалов сельскохозяйственного назначения [9, 11, 12, 13].
Литература
1. Малофеев В.И. Технология безотходного производства в птице- водстве / В. И. Мелофеев - Москва: Агропромиздат, 1986. - 176 с. : ил
2.Грицаенко В. И. Механизация и автоматизация птицеводства / В. И. Грицаенко, В.И. Приходченко - Киев: Высшая школа, 1987. - 271 с.
3. Кива, А. А. Машины и оборудование для птицеводства справочник / А. А. Кива, В. М. Лукьянов, Ю. Н. Сухарев - М.: Агропромиздат, -1987. - 239 с. ил.
4. Пат. 2027130. Российская Федерация, МПК Б 26 В 11/04. Сушилка для куриного помета / Г. В. Серга, К. В. Филин ; заявитель и патентообладатель Г. В. Серга, К. В. Филин; - № 5005024/06; заявл.10.09.1991; опубл. 20.01.1995, бюл. №2. - 3 с. : ил.
5. Лурье М. Ю. Сушильное дело / М. Ю. Лурье - М. Госэнергоиздат, 1948. -
711 с.
6. Пат. 1831935. Российская Федерация, МПК Б 26 В 11/00, С 05 Б 3/06. Способ сушки куриного помета и устройства для его осуществления / Г. В. Серга, Е. М. Злотник; заявитель и патентообладатель Г. В. Серга; - № 4748187/15; заявл.31.07.1989; опубл. 31.07.1989.
7. Пат. 1768039. Российская Федерация, МПК Б 26 В 11/00, С 05 Б 3/06, А 01 К 29/00. Устройства для сушки куриного помета / Г. В. Серга, К. В. Филин, А. А. Гембом, Ф. Н. Хомерики ; заявитель и патентообладатель Г. В. Серга, К. В. Филин; -№ 4881144/15 ; заявл.15.11.1990; опубл. 07.10.1992, бюл. №37. - 3 с. : ил.
8. Пат. 2569570. Российская Федерация, МПК С 05 Б 3/06. Устройства для сушки куриного помета / Г. В. Серга, А. Ю. Марченко; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет ; - № 2014139375/13; за-явл.29.09.2014; опубл. 27.11.2015, бюл. №33. - 3 с. : ил.
9. Пат. 2259526. Российская Федерация, МПК Б 26 В 11/04. Устройство для непрерывной сушки сыпучих материалов / Г. В. Серга, Д.В. Квиткин, А. В. Фоменко, Н. Н. Довжикова; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет ; - № 2004104792/06; заявл.18.02.2004; опубл. 27.08.2005, бюл. №24. - 3 с. : ил.
10. Пат. 2237223. Российская Федерация, МПК F 26 B 11/04. Устройство для непрерывной сушки сыпучих материалов / Г. В. Серга, Л. Н. Луговая, Н. Н. Довжикова, Ф. Ф. Кремянский; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет ; - № 2002130879/06; заявл.18.11.2002; опубл. 10.06.2004, бюл. №16. - 3 с. : ил.
11. Пат. 2276762. Российская Федерация, МПК F 26 B 11/04. Устройство для непрерывной сушки сыпучих материалов / Г. В. Серга, Н. Н. Довжикова, Л. Н. Луговая, Ф. Ф. Кремянский; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет ; - № 200434317/06; заявл.24.11.2004; опубл. 20.05.2006, бюл. №14. - 3 с. : ил.
12. Пат. 2458299. Российская Федерация, МПК F 26 B 11/04. Устройство для непрерывной сушки сыпучих материалов / К. А. Белокур, В. Д. Таратута, Г. В. Серга; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет ; -№ 201105214/06; заявл.11.02.2011; опубл. 10.08.2012, бюл. №22. - 3 с. : ил.
13. Пат. 2568347. Российская Федерация, МПК F 26 B 11/04. Устройство для непрерывной сушки сыпучих материалов / А. Ю. Марченко, Г. В. Серга; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет ; -№ 201105214/06; заявл.16.09.2014; опубл. 20.11.2015, бюл. №32. - 3 с. : ил.
References
1. Malofeev V.I. Tehnologija bezothodnogo proizvodstva v ptice- vodstve / V. I. Melofeev - Moskva: Agropromizdat, 1986. - 176 s. : il
2. Gricaenko V. I. Mehanizacija i avtomatizacija pticevodstva / V. I. Gricaenko, V.I. Prihodchenko - Kiev: Vysshaja shkola, 1987. - 271 s.
3. Kiva, A. A. Mashiny i oborudovanie dlja pticevodstva spravochnik/ A. A. Kiva, V. M. Luk'janov, Ju. N. Suharev - M.: Agropromizdat, -1987. - 239 c. il.
4. Pat. 2027130. Rossijskaja Federacija, MPK F 26 B 11/04. Sushilka dlja kurinogo pometa / G. V. Serga, K. V. Filin ; zajavitel' i patentoobladatel' G. V. Serga, K. V. Filin; - № 5005024/06; zajavl.10.09.1991; opubl. 20.01.1995, bjul. №2. - 3 s. : il.
5. Lur'e M. Ju. Sushil'noe delo / M. Ju. Lur'e - M. Gosjenergoizdat, 1948. - 711 s.
6. Pat. 1831935. Rossijskaja Federacija, MPK F 26 B 11/00, C 05 F 3/06. Sposob su-shki kurinogo pometa i ustrojstva dlja ego osushhestvlenija / G. V. Serga, E. M. Zlotnik; zajavitel' i patentoobladatel' G. V. Serga; - № 4748187/15; zajavl.31.07.1989; opubl. 31.07.1989.
7. Pat. 1768039. Rossijskaja Federacija, MPK F 26 B 11/00, C 05 F 3/06, A 01 K 29/00. Ustrojstva dlja sushki kurinogo pometa / G. V. Serga, K. V. Filin, A. A. Gembom, F. N. Homeriki ; zajavitel' i patentoobladatel' G. V. Serga, K. V. Filin; - № 4881144/15 ; zajavl.15.11.1990; opubl. 07.10.1992, bjul. №37. - 3 s. : il.
8. Pat. 2569570. Rossijskaja Federacija, MPK C 05 F 3/06. Ustrojstva dlja sushki kurinogo pometa / G. V. Serga, A. Ju. Marchenko; zajavitel' i patentoobladatel' Kubanskij gosu-darstvennyj agrarnyj universitet ; - № 2014139375/13; zajavl.29.09.2014; opubl. 27.11.2015, bjul. №33. - 3 s. : il.
9. Pat. 2259526. Rossijskaja Federacija, MPK F 26 B 11/04. Ustrojstvo dlja nepreryv-noj sushki sypuchih materialov / G. V. Serga, D.V. Kvitkin, A. V. Fomenko, N. N. Dovzhi-kova; zajavitel' i patentoobladatel' Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet ; - № 2004104792/06 ; zajavl.18.02.2004; opubl. 27.08.2005, bjul. №24. - 3 s. : il.
10. Pat. 2237223. Rossijskaja Federacija, MPK F 26 B 11/04. Ustrojstvo dlja nepre-ryvnoj sushki sypuchih materialov / G. V. Serga, L. N. Lugovaja, N. N. Dovzhikova, F. F. Kremjanskij; zajavitel' i patentoobladatel' Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet ; -№ 2002130879/06; zajavl.18.11.2002; opubl. 10.06.2004, bjul. №16. - 3 s. : il.
11. Pat. 2276762. Rossijskaja Federacija, МРК Б 26 В 11/04. Шгс^^ dlja ^рге-ryvnoj sushki sypuchih materialov / О. У. Бе^, N. N. Dovzhikova, Ь. N. Lugovaja, Б. Б. Kremjanskij; zajavitel' i patentoobladatel' Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet; -№ 200434317/06 ; zajavl.24.11.2004; opubl. 20.05.2006, Ь^. №14. - 3 s. : И
12. Pat. 2458299. Rossijskaja Federacija, МРК Б 26 В 11/04. Шгс^^ dlja nepreryv-noj sushki sypuchih materialov / К.А. Belokur, У. D. Taratuta, О. У. Serga; zajavitel' i paten-toobladatel' Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet ; - № 201105214/06; zajavl.11.02.2011; opubl. 10.08.2012, bjul. №22. - 3 s. : П.
13. Pat. 2568347. Rossijskaja Federacija, МРК Б 26 В 11/04. Шгс^^ dlja nepreryv-noj sushki sypuchih materialov / А. Marchenko, О. У. Serga; zajavitel' i patentoobladatel' Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet ; - № 201105214/06; zajavl.16.09.2014; opubl. 20.11.2015, bjul. №32. - 3 s. : П.
