CC BY
102
личеством внесенных в почву минеральных удобрений.
3. Минимальная энергетическая себестоимость
основной и побочной продукции (3,7____9,1 ГДж/т)
и максимальный уровень рентабельности при возделывании озимой тритикале (95,4_320,4 %) получены при уровне запланированной урожайности 3,5 т/га и КПД ФАР 1,5 %. Дальнейшее повышение фона минерального питания под планируемую урожайность зерна 5 т/га вызывает снижение коэффициента энергетической эффективности на 0,1_0,2, уменьшение КПД посева на ту же величину и увеличение энергетической себестоимости продукции на 0,2_0,6 ГДж/т. Одновременно уровень рентабельности при производстве зерна снизился
на 9,6 %, а в расчете на основную и побочную продукцию — на 20,6 %.
4. Затраты совокупной энергии на 100 калорий произведенной продукции на богатых фонах минерального питания были ниже контрольного варианта, что дает основание считать разработанную технологию умеренно затратной и рекомендовать ее для внедрения в производство.
Список литературы
1. Каюмов, М.К. Агрохимические основы программирования урожаев сельскохозяйственных культур / М.К. Каюмов, Н.П. Чернавский. — М.: ВСХИЗО, 1988. — С. 12-16.
2. Посыпанов, Г.С. Энергетическая оценка технологии возделывания полевых культур / Г.С Посыпанов., В.Е. Дол-годворов. — М.: МСХА, 1995. — 32 с.
УДК 631.3.004.5:621.31; 637.133.1.001.24
А.И. Учеваткин, доктор техн. наук, профессор Т.А. Ноздрина, ассистент
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
МЕТОД РАСЧЕТА СИСТЕМЫ КРУГЛОГОДОВОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО ХОЛОДА
В нашей стране и за рубежом активно разрабатывают установки круглогодового охлаждения молока, использующие естественные источники холода, атмосферный воздух, артезианскую воду и намороженный лед. Причем использование льда для аккумуляции холода, благодаря простоте его получения, доступности и высокой теплотворной способности, наиболее эффективно.
Система охлаждения молока на базе льдоак-кумулятора [1] имеет ряд преимуществ по сравнению с другими холодильными установками: простота и высокая надежность; более широкий диапазон регулирования холодопроизводительности системы; существенно меньшие энергетические затраты при производстве и отборе холода; отсутствие дефицитных хладоагентов, масел и других материалов, применяемых в холодильных установках.
Технологическая схема льдоаккумулятора представлена на рисунке. На схеме изображены хранилище льда 1, «сухой» и «мокрый» колодцы, вентиляторы 2 и 3 подачи холодного воздуха соответственно в морозильную камеру и в «мокрый» колодец, насосы 4 и 5 подачи хладоносителя соответственно в проточный охладитель и трубу с распылителями 6. Над «мокрым» колодцем установлены распылители 7.
В зимнее время года система охлаждения воды в «мокром» колодце работает следующим образом:
из системы водоснабжения фермы вода в «мокрый» колодец подается сначала по трубопроводу 8, а затем насосом 4 через вентили 9 и 10 — на распылители 7. В зону распыления воды вентилятором 3 подается воздух для охлаждения воды, подаваемой в морозильную камеру или проточный охладитель.
В «сухом» колодце установлены насосы 4 и 5. Для предотвращения замерзания воды в неработающих насосах в зимнее время года предусмотрен обогрев колодца (поддержание положительной температуры). Для обеспечения надежной работы установок естественного холода в зимнее время имеет важное значение исключение замерзания трубопроводов. Трубы, находящиеся в зоне замерзания, должны быть теплоизолированы или освобождены от воды при отключении насосов.
В режиме намороживания льда в зимнее время насос 5 подает воду из «мокрого» колодца на распылители 6, размещенные в верхней части льдоак-кумулятора.
В режиме охлаждения молока в теплое время года насос 4 подает воду из «мокрого» колодца в проточный охладитель. Отепленная вода от охладителя поступает в дальний конец льдоаккумуля-тора и, стекая по дну, охлаждается. Таким образом, обеспечивается таяние льда снизу. Из подледного пространства холодная вода по трубе собирается
55
Из системы водоснабжения
От проточного
охладителя
К проточному
охладителю
В канализацию
Технологическая схема льдоаккумулятора:
1 — хранилище льда; 2, 3 -вентиляторы; 4, 5 — насосы; 6, 7 — распылители воды; 8 -трубопровод; 9, 10 — вентили
в «мокрый» колодец (поддерживание уровня воды). По мере таяния льда в нижней части весь его массив оказывается опирающимся на бетонные опоры, положенные на дно.
Основным фактором, определяющим аккумулирующую способность льдохранилища, является его вместимость.
Количество заготовляемого льда Мл зависит от количества молока Мм, производимого летом.
Количество молока, производимого за теплый период года, вычисляют по формуле
Сезонный запас холода (нагрузка по молоку О ) на лето
м
О = Ом = муСш д*м,
(3)
Шт ЫпК} 365 :
(1)
где Жг = 8000 кг/год — среднегодовой удой от одной коровы; N = 400 — поголовье, обслуживаемое линией обработки молока; п — продолжительность теплого периода (т. е. использования льда для охлаждения молока), дн.; К = 1,25 — коэффициент, учитывающий сезонность поступления молока.
Продолжительность теплого периода года
п = 365 - псд, (2)
где псд — длительность работы установки сезонного действия («мокрого» колодца) для охлаждения молока.
Принимая п = 120 дн., находим
где См = 4,19 кДж/(кг-К) — теплоемкость молока; Дґм — разность температур ґп поступающего и ґо охлажденного молока, К.
При наличии камеры предварительного охлаждения молока £п = 15 °С = 288 К, £о = 3 °С = 276 К. Тогда температура охлажденного молока
Д*т = *п - *о = 288 - 276 = 12 К. (4)
Используя полученные значения параметров, находим
Ол = 2685 • 4,19 • 103 = 135 • 106 кДж.
Масса намороженного льда
м„=а, к 2=.,,25=
л г 2 335
= 504 000 кг = 504 т,
(5)
где г = 335 кДж/кг — теплота плавления льда; К2 = 1,25 — коэффициент запаса.
Вместимость льдоаккумулятора
п = 365 - 120 = 245 дн.
=-
м.
504
Улрл 0,9 • 0,917
= 610 м3,
(6)
Тогда
м„ =
8000 - 400 - 245 -1,25 365
= 2 684 931 кг /год - 2685 т/год.
где ул = 0,9 — коэффициент заполнения помещения льдом; рл = 0,917 т/м3 — плотность льда.
Форма ледяного массива и его расположение относительно уровня земли должны обеспечивать
минимальные тепловые потоки на единичный объем льда. Кубическая форма в наибольшей степени отвечает этому требованию. Однако в сочетании с эффективной организацией плавления, оптимальной следует считать форму параллелепипеда со следующим соотношением сторон:
h : a : l = 1 : (3...4) : (5...6), (7)
где h, a, l — соответственно высота, ширина и длина параллелепипеда.
Исследованиями [1] установлены следующие наиболее эффективные значения параметров h = 3 м, a = 12 м, l = 18 м при объеме льдоаккумулятора 650 м3.
Основные энергетические показатели льдоак-кумулятора — аккумулирующая способность и хла-допроизводительность.
По выражению (3) рассчитан сезонный запас холода 135 • 106 кДж для фермы с поголовьем 400 коров. Однако с учетом коэффициента запаса
К2 = 1,25 и при наличии предварительного охлаждения молока запас холода для этой фермы должен составлять в среднем 170 106 кДж, что и определяет аккумулирующую способность льдохранилища до 50 000 кВт/ч.
Требуемая хладопроизводительность определена исходя из режимов работы системы охлаждения молока. Установлено, что при длительности сезона охлаждения молока 245 дней и работе системы охлаждения 6 ч в день хладопроизводительность льдоаккумулятора должна составлять не менее 35 кВт.
Использование льдоаккумуляторов позволяет усовершенствовать системы охлаждения молока, существенно сокращая расход электроэнергии и тем самым улучшая энергетический баланс фермы. Однако процесс аккумуляции холода в льдоак-кумуляторе сложен для ручного управления, поэтому автоматизация данного процесса важна и перспективна.
УДК 631.31.001.5(624)
Я.П. Лобачевский, доктор техн. наук, профессор А.Х Эльшейх, аспирант
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ РЕСПУБЛИКИ СУДАН НА ПРИМЕРЕ ПРОЕКТА «ДЖАЗИРА»
Республика Судан расположена в северо-восточной части Африки на умерено возвышенном плато (500_1000 м над уровнем моря). Годовая сумма осадков составляет 1000 мм [1]. Однако из-за высокой средней годовой температуры (25_30 °С) темп испарения влаги очень велик и составляет около 1000 мм, что существенно влияет на состояние пахотных земель. Среди 110 типов почв Судана более 50 млн га занимают темно-слитые верти-соли. На этих почвах расположен проект «Джази-ра», охватывающий около 1 млн га и занимающий почти половину орошаемых земель страны. Он находится между реками «Белый Нил» и «Голубой Нил», где среднемесячная температура воздуха колеблется от 20 до 41 °С, а поверхности нагреваются до 65_75 °С при годовом количестве осадков 300_400 мм.
На территории проекта преобладают иловатолегкоглинистые и иловато-тяжелосуглинистые почвы. В сухом состоянии они характеризуются образованием трещин на большую глубину и высокой
твердостью, а при увлажнении — липкостью и вязкостью. При влажности 18_22 % плотность почв составляет 1,66 г/см3 [2]. Рельеф равнинный (уклон не более 3 %). В проекте используют пятипольный севооборот с чередованием пара.
На орошаемых участках посев пропашных культур производят в гребни, а зерновых (пшеницу) — на ровных участках. Вспашку производят один раз в севообороте под пар. Почву под посев хлопчатника готовят с применением тяжелых борон, а для нарезания гребней используют четырехкорпусные окучники.
Такая подготовка почвы в последнее время привела к очень сильному переуплотнению подпахотного слоя почвы [3], что отрицательно отражается на урожайности всех культур. Более того, из-за ухудшения водного режима почвы проект «Джа-зиры» испытывает проблемы в ирригации. На рис. 1 показаны профиль обрабатываемого пласта и негативное действие существующей технологии обработки почвы.
57
