CC BY
25
С учетом (8) имеем
КР - 3,64k£ - 8к% . (9)
Таким образом, при создании и совершенствовании импульсных электромагнитных машин с жесткими ограничениями массы, например, для переносных ударных машин, представляется эффективным увеличение охлаждающей поверхности ЛЭМД за счет оребрения двигателя, при этом значение kF следует принимать kF = 2,5.
Увеличение значений kF = 2,5-4,0 приводит к снижению относительных удельных потерь не более чем на 15% и представляет интерес для стационарных импульсных электромагнитных машин.
Дальнейшее повышение kF = 4,0-5,5 представляется нецелесообразным ввиду значительного увеличения металлоемкости всего электропривода.
Библиографический список
1. Усанов К.М. Силовая электромагнитная импульсная система для погружения стержневых элементов в грунт / К.М. Усанов, В.А. Каргин // Вестник Са-
ратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2005. — № 3. — С. 59-61.
2. Усанов К.М. Классификация и анализ устройств для принудительного наполнения фаршем колбасных оболочек / К.М. Усанов, В.А. Каргин, С.М. Зубарев / / Технология здорового питания. — СГАУ им. Н.И. Вавилова. — Саратов: КУБиК, 2009. — С. 148-151.
3. Усанов К.М. Перспективы применения импульсных электромагнитных машин в приводе оборудования для вязки колбасных батонов / К.М. Усанов, В.А. Кар-гин, А.В. Ивченко // Технология здорового питания. — СГАУ им. Н.И. Вавилова.
— Саратов: КУБиК, 2009. — С.152-155.
4. Ряшенцев Н.П. Электромагнитные прессы / Н.П. Ряшенцев, Г.Г. Угаров, А.В. Львицын. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. — 216 с.
5. Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. — 2-е изд. стереотип. — М.: Энергия, 1977.
— 344 с.
+ + +
УДК 631.333.93(043.3)
Н.А. Чернецкая, Ю.А. Шапошников
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СМЕСЕПРИГОТОВИТЕЛЬНОГО АППАРАТА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Ключевые слова: конструкция аппарата, лопасть, мешалка, смесь, минеральные удобрения, поливная вода, ресурсосберегающий режим, критерий, параметр, фактор.
Введение
Выращивание овощей в тепличных хозяйствах сибирских регионов связано со значительными затратами энергетических и трудовых ресурсов, что составляет большую часть себестоимости тепличной продукции. Ресурсосбережение, основанное на технических и технологических мероприятиях, позволит снизить себестоимость продукта.
Одним из технических решений в тепличных хозяйствах является механизация процессов подготовки смесей минеральных удобрений с поливной водой для овощей, возделываемых в защищённом грунте. Для обеспечения ресурсосберегающего режима работы необходимо определить параметры конструкции аппарата, при которых смеси можно приготавливать с минимальным расходом энергии, максимальной удельной производительностью и минимальной продолжительностью рабочего процесса [1]. При этом смеси требуется приготавливать в строгом соответствии с рецептом и дозированными порциями подавать растениям, не ухудшая качественных показателей овощей [2].
Объект и методы
Объектом исследования является процесс приготовления смеси минеральных удобрений и поливной воды в механическом аппарате с мешалкой. Практика использования таких аппаратов показывает, что они обеспечивают полное и равномерное распределение частиц каждого компонента во всем объеме смеси; просты по устройству, обладают малой ме-талло- и энергоемкостью, удобны в обслуживания, герметичны и надежны. Поиск параметров ресурсосберегающего режима работы такого аппарата проводили с помощью методов теории планирования эксперимента.
Для проведения работы была изготовлена специальная установка с горизонтальной радиальной лопастной мешалкой (рис.). Лопасти на валу установлены по винтовой линии. Размеры лопастей и расположение их на валу обеспечивают перекрытие всего рабочего объема смесительной емкости. Длина лопасти составляет не менее 90% радиуса основания емкости. Ширина лопасти равна диаметру вала мешалки. Лопасти равномерно устанавливаются по винтовым линиям двухза-ходного винта. Предусмотрена возможность смены рабочих органов (лопастей), изменения их количества и угла постановки к плоскости вращения.
С-Ч
Рис. Схема аппарата с механическим
перемешивающим устройством: 1 — емкость и-образного поперечного сечения; 2 — вал; 3 — лопасть;
4 — выпускной канал
Ресурсосберегающий режим работы аппарата определяют параметры: мощность (N), затрачиваемая на процесс, представленная безразмерным критерием Эйлера (Y1 = Ей); удельная производительность (к) аппарата, представленная критерием Дьяконова (Y2 = Di); время (I) процесса, представленное критерием (У3 = Т ) и факторы: частота вращения (п) мешалки, представленная критерием Рей-
нольдса (Х1 = Яе); угол (X2 = а) постановки лопасти к плоскости вращения; живое сечение (Х3 = /) лопасти; число
(Х4 = г) лопастей. Развернутый вид критериальных зависимостей следующий [3]:
Е N п. к Ей = ^ „ ; Di = — ;
d п р
Т = Ш; Яе =
п
d2 пр П
где d — диаметр мешалки; р — плотность раствора; П — динамическая вязкость водного раствора.
За критерий оптимизации приняли
Y1 = Ей , а Y2 = Di и У3 = Т — ограничивающие параметры.
Результаты и их обсуждение
Обработка результатов эксперимента позволила получить уравнения регрессии, с учетом только значимых коэффициентов [4]:
(1) (2)
(3)
^ = 97,165 - 61,193Х1; Y2 = 0,190 - 0,033Х1 + 0,012 Х4; Y3 = 1819,792 + 357,292Х1 -- 24,792Х3 - 40,208Х4 .
Для определения параметров аппарата, обеспечивающих наилучшее протекание процесса с минимальным расходом энергии, максимальной удельной производительностью и минимальной продолжительностью процесса применен метод крутого восхождения по поверхности отклика в направлении градиента (метод Бокса-Уилсона) [5]. Полученные уравнения (1), (2), (3) дают верное направление к оптимуму. Для осуществления планирования по методу крутого восхождения были рассмотрены уравнения регрессии без учета коэффициентов взаимодействия [4]: Y1 = 97,165 - 61,193Х1 + 0,546Х2 + ;
+ 0,533Х3 +1,115 Х4 ;
Y2 = 0,190 - 0,033Х1 + 0,002Х 2 +;
+ 0,005Х3 + 0,012 Х 4 '
Y3 = 1819,792 + 357,292Х1 - 4,375Х2 -
- 24,792Х3 - 40,208Х4
Для определения параметров аппарата применен метод крутого восхождения по поверхности отклика в направлении градиента (метод Бокса-Уилсона) [5].
(4)
(5) . (6)
2
Анализ уравнений (4), (5), (6) показывает, что факторы неодинаково влияют на параметры. Отсюда неясно, насколько эффективно изменение одного фактора в сравнении с изменениями других факторов. Введение коэффициента X, позволит оценить влияние входных факторов и покажет насколько изменяются Y2 и Yз
при уменьшении Y1 на величину 5 = 0,01. Коэффициент X ,г вычисляется по формуле [6]:
Ь
X „■=— 5,
,г К
где Ь]г — линейный эффект итого фактора (г = 1,...,4) в j-том уравнении (, = 1,...,3 ); Ь1г — линейный эффект i-го фактора в
уравнении (1) критерия оптимизации.
Таблица 1
Программа крутого восхождения по определению оптимальных параметров аппарата с механическим перемешивающим устройством
Расчеты показали, что наиболее сильно влияет на критерии оптимизации фактор X4 (табл. 1). В соответствии с идеей метода крутого восхождения выбран единичный шаг Ас «сильного» фактора Х4,
равный минимальному количеству лопастей, равномерно распределенных по оси вала для обеспечения равномерности момента на валу мешалки, т.е. Ас = А4 = 4.
Величина шагов Агс остальных факторов определялась по формуле [6]:
X,, 8 г
А г =■
Х , 4 8 4
-А,
где 8 г — основной уровень итого фактора.
Расчеты и программа крутого восхождения представлены в таблицах 1, 2.
Показатель Фактор
X1(Яе) X 2 (а) X 3 (ф) X4 (г )
Основной уровень фактора 8 г 8,47 -105 50 0,12 16
Интервал варьирования фактора 2,12 -105 40 0,12 8
Размерность -- градус -- штуки
Коэффициент X 2i 4,91 • 10-6 3,63 -10-5 9,43 • 10-5 1,08 • 10-4
Произведение X 2г 8 г 1,04 1,45 • 10-2 1,13 • 10-5 8,64 • 10-4
Величина шага А 2i 4814,81 6,71 5,2 •Ю -2 4
Коэффициент X 3г - 5,84 -10 -2 - 7,96 -10 -2 -0,47 -0,36
Произведение X 3г 8 г -12380,8 -3,18 - 5,6 •Ю -2 -2,88
Величина шага А 3г 17195,56 4,42 0,78 4
Округленный шаг 1 • 104 10 0,12 4
Таблица 2
Опыты по программе крутого восхождения
Номер опыта Фактор Параметр
X > (Яе) X 2 (а) X 3 (ф) X4 (г ) (Ей ) Y2 Г ) Yз (Тп)
1 8,37 •Ю5 60 0,24 20 71,56 0,1614 1822
2 8,27 •Ю5 70 0,24 24 74,91 0,1658 1716
3 8,17 •Ю5 80 0,24 24 77,59 0,1680 1664
4 8,07 •Ю5 90 0,24 24 81,32 0,1725 1524
5 7,97 •Ю5 90 0,24 24 84,27 0,1724 1575
6 7,87 • 105 90 0,24 24 86,32 0,1719 1674
7 7,77 • 105 90 0,24 24 89,55 0,1713 1684
8 7,67 • 105 90 0,24 24 91,78 0,1709 1706
Шаговый процесс движения осуществлялся со знаками, соответствующими знакам, стоящим перед коэффициентами регрессии в уравнении для критерия Эйлера (4). Реализация первых четырех шагов показала увеличение мощности, затрачиваемой на процесс, удельной производительности аппарата и снижение времени перемешивания. При реализации последующих шагов наблюдались устойчивое снижение удельной производительности, увеличение времени и незначительное сокращение расхода мощности (табл. 2).
Выводы
На основании данных результатов экспериментальных исследований определены эффективные параметры аппарата: частота вращения лопастной мешалки — 76 мин.-1; угол наклона лопасти к плоскости вращения — 90°; живое сечение лопасти — 0,24; количество лопастей на валу мешалки — 24 шт., что обеспечивает перекрытие продольного сечения смесительной емкости. В сравнении с используемым способом приготовления смеси получили сокращение затрат энергии на рабочий процесс на 24%, удельная производительность аппарата увеличилась на 16%, затраты времени приготовления смеси сократились на 20%.
Ключевые слова: пыль, фильтровальная ячейка, вентиляция, электрод, самоочищение, птицеводство, напряжение, воздух, электродвигатель, газ.
При решении важнейших задач социально-экономического развития РФ в центре внимания стоит продовольственная проблема. Важной составляющей её реализации является современное птицеводство, которое характеризуется высокой
Библиографический список
1. Драгайцев В.И. Организационно-экономический механизм ресурсосбережения в сельском хозяйстве / В.И. Драгайцев // Техника и оборудование для села. - 2009. - № 3, 4. - С. 12.
2. Фатеев М.Н. Исследование процесса смешивания минеральных удобрений лопастным шнеком / М.Н. Фатеев, М.М. Фирсов / / Тракторы и сельхозмашины. - 1974. - № 7. - С. 25-27.
3. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками / Ф. Стренк, И.А. Щупляк. - Польша, 1971. - Л.: Химия, 1975. - 384 с.
4. Чернецкая Н.А. Параметры аппарата для приготовления жидких удобрений: ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / Н.А. Чернецкая. - Барнаул, 2001. -24 с.
5. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешин, П.М. Рощин. - 2-е изд., пе-рераб. и доп. - Л.: Колос. Ленингр. отд-ние, 1980. - 168 с.
6. Сороченко С.Ф. Обоснование параметров решетно-винтового сепаратора в системе очистки зерноуборочного комбайна: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / С.Ф. Сороченко. - Барнаул, 1996. - 18 с.
степенью механизации и автоматизации технологических процессов, а также глубокой внутриотраслевой специализацией, насчитывающей до 50 специальностей.
Вместе с тем труду работников основных профессий сопутствуют многие неблагоприятные факторы. Ведущее место среди них занимает высокая запылённость воздушной среды, превышая на отдельных производственных участках в 10-12 раз предельно допустимую концентрацию,
+ + +
УДК 631.158.075.8
И.Ф. Рахимов, •Л.Г. Татаров
ОЧИСТКА ВОЗДУХА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ
