CC BY
45
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
УДК 631.553:621.63
А.М. ВАЛГЕ, д-р техн. наук;
А.В. ДОБРИНОВ
МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ДОСУШИВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СЕНА АКТИВНЫМ ВЕНТИЛИРОВАНИЕМ
Проведен теоретический анализ процесса сушки травы активным вентилированием, рассмотрены и определены показатели послойного досушивания травы. Предложен метод снижения энергозатрат.
Сено остается необходимым компонентом в балансе кормления крупного рогатого скота, хотя доля его использования в рационе в последние годы снизилась. С повышением продуктивности КРС в животноводстве предъявляются высокие требования к кормам, что, в свою очередь, приводит к высоким затратам на их производство. Как известно [4], качественное сено получается из травы, подвяленной до 35 - 45% с использованием активного вентилирования, при этом значительные затраты (до 50 - 60%) приходятся на электроэнергию.
Многими исследованиями [1, 4] и практическим опытом доказана высокая эффективность технологии заготовки измельченного сена из трав, провяленных до влажности 35-50% с последующим досушиванием их до 17-18% активным вентилированием. Это в 3-5 раз сокращает длительность полевой сушки скошенных трав и связанные с этим высокие потери питательных веществ. По сравнению с полевой сушкой в этом случае питательность сена повышается с 0,4-0,45 до 0,55-0,62 кормовых единиц в 1 кг.
Длительность досушивания, а следовательно и затраты энергии, зависят от массы испаряемой влаги и режимов вентилирования. При досушивании 1 т провяленной травы влажностью от 35-50% до 17-18% требуется удалить продуваемым воздухом 210-400 кг воды.
В соответствии с рекомендациями сено должно досушиваться равномерно не более 2 недель во избежание плесневения корма, при этом для предотвращения потерь протеина и углеводов, нельзя допускать самонагрев сена свыше 37-400С.
Активное вентилирование травы выполняется в хранилищах, оборудованных системой подпольного и напольного распределения воздушного потока от центробежного или осевого вентилятора, обес-26
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
печивающего подачу необходимого количества воздуха. Зависимость давления от расхода воздуха для наиболее распространенного в установках УВС - 16 осевого вентилятора типа 06-290-11 приведена на рис. 1 [4].
10 20 30 40 50 60 70 Q, тыс. м3/ч
Рис. 1. Аэродинамическая характеристика вентилятора 06-290-11:
1 - развиваемый напор; 2 - потребляемая мощность
В зависимости от площади воздухораспределительной системы и расхода воздуха скорость воздушного потока определится выражением:
V = Q , S ■ 3600
(1)
где Q - производительность вентилятора, м3/ч;
S - площадь распределения воздушного потока, м2; V - скорость воздуха, м/с.
27
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
Исходя из аэродинамической характеристики вентилятора (см. рис.1), РВ = f (Q) можно заменить зависимостью:
PB = f(Q)=f(V), (2)
где PB - давление воздуха от вентилятора, Па;
Давление воздуха, развиваемое вентилятором, затрачивается на преодоление сопротивлений воздухораспределительной системы и толщины массы травы. Учитывая это, можно записать:
PB(V) = P(V) + P(V), (3)
где P1(V) - сопротивление воздухораспределительной системы, которое принимается P1=150,0 Па [4];
P2(V) - потери давления в слое травы, Па.
Потери давления в слое травы определяются соотношением [4]
P(V) = к • h • рm • Vn, (4)
где k - коэффициент, зависящий от направления продувки и вида материала;
m и n - показатели степени, зависящие от вида травы и способа ее укладки;
h - толщина укладки слоя, м; р - плотность травы, кг/м3.
Подставляя выражение (4) в (3) можно записать:
PB(V) - 150,0 - к ■ h ■ рт ■ Vn = 0. (5)
Решая уравнение (5), можно определить скорость воздуха при любых значениях плотности р и высоты укладки травы h.
По известной скорости воздуха найдем производительность вентилятора при толщине укладки травы h из соотношения (1):
28
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
Q = S • V • 3600 .
Необходимое количество воздуха для удаления воды из травы определяется:
т • 1000
L = —--------,
Ad • Рв
где L - расход воздуха, м3; mB - масса воды, кг;
Ad - влагопоглотительная способность воздуха, г/кг; РВ - плотность воздуха, кг/м3.
(6)
Время сушки и энергозатраты определяются по формулам:
т
L
Q;
(7)
W = N • т, (8)
где т - время сушки, ч;
N - мощность, развиваемая двигателем для данного режима работы вентилятора, кВт;
W - энергозатраты на досушивание, кВтч.
Используя формулы (2) - (9) определим затраты энергии и продолжительность досушивания при рекомендуемых способах укладки травы.
Пример. Рассмотрим определение показателей досушивания травы на вентиляционной установке площадью (4 X 11) м2 [1] при работе ее с вентилятором типа 06-290-11.
Для получения аналитической зависимости характеристика PB(V) аппроксимирована полиномом третьей степени с коэффициентом детерминации R2 = 0,997:
P (V ) = 1000 -1357,94 V + 3997 V2-12131,7 V3, (9)
при изменении скорости потока воздуха:
0 < V < 0,38.
29
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
Зависимость потребляемой мощности от скорости воздуха аппроксимирована уравнением (R2 = 0,995):
N = 11,05 + 20,48 V-53,166 V2. (10)
Скорость движения воздуха при заданной толщине укладки травы определяется из уравнения (5) путем подстановки в него (10) и (4):
850 -1357,94 V + 3997 V2 -12131,7 V3 - 0,0813 hр237 V149 = 0. (11)
Плотность укладки травы зависит от ее влажности, длины резки и высоты уложенного слоя. Текущую плотность слоя провяленной травы находим из уравнения [5]:
Р
100 - w2 100 - w
1 + А
(W - W) -1Q3 (100 - W) ■ (100 - W)
3
, (12)
где рСВ - плотность абсолютно сухого вещества слоя, кг/м3; в v - коэффициент объемной усадки (0,027) [5];
W1 - начальная влажность досушиваемой травы, %;
W2 - конечная влажность досушиваемой травы, %.
Плотность по абсолютно сухому веществу определяют экспериментальным путем [5]. Для измельченной травы при длине резки 15 см получена зависимость:
рст = 27,3 +11,09 h + 0,9 h2. (13)
Решение уравнения (11) выполнялось методом итераций. На рис. 2 приведен результат решения в виде изменения скорости воздушного потока при различной высоте укладки травяной массы.
30
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
V, м/с 0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0 1 2 3 4 5 h, м
Рис. 2. Расчетное изменение скорости воздушного потока V в зависимости от высоты укладки травяной массы h
В существующих руководствах [2, 3] рекомендуется выполнять послойную сушку травы, и после высыхания очередного слоя до 25 % влажности производить загрузку следующего слоя.
Общее время сушки складывается из продолжительности сушки каждого из слоев. Так как скорость воздуха с увеличением высоты слоя травы уменьшается, то время сушки каждого последующего слоя увеличивается и, соответственно, возрастают и энергозатраты.
В таблице приведены показатели послойной сушки травы начальной влажности 40 %. Толщина каждого слоя принята 1 м. Масса слоя травы 4400 кг, из которой необходимо удалить 1219,28 кг воды. Для удаления такого количества влаги через слой травы необходимо продуть 2084234,4 м3 воздуха при влагопоглотительной способности Ad = 0,9 г/м3 при температуре атмосферного воздуха 23 0 С и относительной влажности воздуха 65 %.
31
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2003. Вып. 75.
Показатели затрат при послойной сушке травы влажностью 40 %
Показатели При высоте укладки, м
1 2 3 4 5
Скорость продувки, м/с Производительность 0,38 0,33 0,27 0,20 0,15
вентилятора, м3/ч 60190,9 53194,8 42661,0 31999,1 23497,3
Время сушки, ч Потребляемая мощ- 34,2 39,1 48,8 65,1 88,7
ность двигателя, кВт Затраты энергии, 11,0 11,9 12,7 13,0 12,9
кВт ч/т 86,2 106,2 141,0 192,6 260,4
Как видно из таблицы при увеличении слоя сушки снижается скорость воздуха, и возрастают время сушки и энергозатраты.
Таким образом, на основе разработанной модели и полученных по ней показателей производительности вентилятора и скорости воздушного потока в слое травы можно добиться снижения энергозатрат путем оптимизации высоты укладки слоя при досушивании на специализированных сушильно-перевалочных площадках с последующей перегрузкой готового сена навесными (или прицепными) погрузочными средствами в хранилище для длительного хранения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автономов И.Я. Совершенствование технологии досушки сена активным вентилированием. //Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2000. - №1.
2. Механизированная заготовка прессованного в короткомерные тюки сена: Рекомендации. - М.: Россельхозиздат, 1984.
3. Оборудование сенохранилищ высокоэффективными плоскокамерными системами принудительного вентилирования и досушивания на них провяленной травы: Рекомендации. - М.: ЦНТИ, 1989.
4. Пятрушявичюс В.И., Любарский В.М. Активное вентилирование травяных кормов. - Л.: Агропромиздат, Лен. отд-ние, 1986.
32
Технологии и технические средства механизированного производства кормов и продукции животноводства.
5. Ахмедов М.Ш. Интенсивные энергосберегающие способы заготовки сена в условиях Северо-Запада РФ. - СПб.: СЗНИИМЭСХ, 2001. - 144 с.
Получено 12.05.03
УДК 631.33.024.4
Ю.А. ТЮКАЛОВ, канд. техн. наук;
М.А. ЕРЕМИН
АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ УХОДА ЗА ЛУГАМИ И ЕСТЕСТВЕННЫМИ КОРМОВЫМИ УГОДЬЯМИ
Приведено описание алгоритма формирования технологии для создания лугов и естественных кормовых угодий и ухода за ними.
Огромным резервом укрепления кормовой базы на современном этапе является улучшение естественных сенокосов и пастбищ, площадь которых в Северо-Западном регионе составляет 2660 тыс. га или 41,5% в общем объеме сельхозугодий. Однако неудовлетворительное культуртехническое состояние природных кормовых угодий в значительной степени снижает их потенциал, а потому реальный сбор кормов с этих угодий не превышает 20% от возможного сбора [1].
В связи с преобладанием в настоящее время экстенсивных форм ведения луговодства, ограниченностью средств в хозяйствах, а также прекращением финансирования из госбюджета происходит быстрая деградация лугов и пастбищ, выражающаяся в ухудшении состава травостоя, снижении продуктивности и постоянном сокращении укосной площади естественных сенокосов. Поэтому приоритетным направлением развития лугового кормопроизводства в условиях ограниченного ресурсообеспечения должно стать выявление в качестве первоочередных объектов улучшения площадей, которые можно улучшить быстро, без больших затрат, на основе ресурсосберегающих адаптивных технологий. Для выбора технологий построен алгоритм формирования технологии для ухода за лугами и естественными кормовыми угодьями.
33
