CC BY
32
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
Л REFERENCES
1 Ivanov A. I., Bukhteeva A. V., Shutova Z. P., Tikhomirova I. A., Soskov Yu. D., Sinyakov A. A., Bazylev E. Ya. Izuchenie kollektsii mnogoletnikh kormovykh rastenii. Metodicheskie ukazaniya [Study of collection of perennial forage crops. Methodical guidelines]. Leningrad: VIR, 1985: 48. (In Russian)
2 Katalog sortov sel'skokhozyaistvennykh kul'tur selektsii FGBNU "Leningradskii nauchno-issledovatel'skii institut sel'skogo khozyaistva "BELOGORKA" [Catalog of varieties of agricultural crops of Federal State Budgetary Institution "Leningrad Research Institute of Agriculture" Belogorka " breeding]. Compilers: Yakovleva L.V., Kalashnik M.V., Zaika I.B., Gracheva L.S., Fesenko M.A., Evdokimova Z.Z., Gadzhiev N.M., Bekish L.P., Ivanova N.V., Pozdnyakov V.A.,
Andrushchenko A.M.. Saint Petersburg: Polytechnic Univ. Publ. 2015: 48. (In Russian)
3 Malysheva N. Yu. Belogorskii opyt ispol'zovaniya kollektsii VIR v selektsii mnogoletnikh trav // Razvitie zemledeliya v Nechernozem'e: problemy i ikh reshenie. Materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Belogorska experience of using VIR collection in perennial grass breeding. "Development of arable farming in the Non-Chernozem Zone: problems and their solutions. Proc. Int. Sc. Prac. Conf. Saint Petersburg. 2016: 87-92. (In Russian)
4 Sinitsyna S. M., Spiridonov A. M. Sostoyanie i perspektivy vozdelyvaniya mnogoletnikh trav Severo-Zapada Rossii [Status and prospects of cultivation of perennial grasses on the NorthWest of Russia]. Agrarnaya Rossiya. 2018. N 2: 17-22. (In Russian)
УДК 631 5/633 2 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10098
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ СУШКИ СЕМЯН ТРАВ В КАРУСЕЛЬНОЙ СУШИЛКЕ А.Н. Перекопский, канд. техн. наук; C.B. Чугунов
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
В статье представлены результаты исследований процесса сушки семян многолетних трав в карусельной сушилке. Цель исследований - получение экспериментальных данных и выявление технологических особенностей послеуборочной сушки мелкосеменных культур. В условиях Ленинградской области поступающий после уборки семенной ворох в большинстве случаев влажный. Наиболее важным и затратным по расходу топлива, затратам труда в производстве семян трав является процесс его сушки. Региональной особенностью процесса сушки семян является относительно невысокая (до 55°С) температура агента сушки в связи с высокой влажностью вороха семян. Для получения зависимости продолжительности сушки от средней температуры теплоносителя исследования проводились на семенах тимофеевки луговой слоем толщиной до 0,45 м. Экспериментальные исследования процесса сушки показали, что температура теплоносителя по мере прохождения его через слой семян снижается, при этом снижается и температура высушиваемых семян. Скорость испарения влаги из семян каждой зоны сушки различная, причем, чем дальше расположена зона по направлению движения теплоносителя, тем медленнее сохнут семена. В
131
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал.
_ИАЭП. 2018. Вып. 97_
отдельных случаях при теплой погоде может не использоваться подогрев теплоносителя. Приведен пример, когда в АО «Волховское» процесс сушки семян овсяницы луговой проводился без использования топлива. Семена с начальной влажностью 21,3% были высушены до кондиционной влажности 13,9% за 7 часов. При сушке семян трав в слое необходимо, чтобы толщина его была оптимальной, соответствующей параметрам теплоносителя и влажности семян. Предельно допустимым слоем семян необходимо считать такой слой, при выходе из которого теплоноситель полностью насытится влагой. При сушке в более тонком слое наряду с сокращением продолжительности сушки, снижается степень использования теплоносителя.
Ключевые слова: семена трав, сушка, карусельная сушилка.
Для цитирования: Перекопский А.Н., Чугунов С.В. Обоснование режимов сушки семян трав в карусельной сушилке // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 4(97). С.131- 138.
FEASIBILITY OF GRASS SEED DRYING MODES IN A ROTARY DRYER A.N. Perekopskiy, Cand. Sc. (Engineering); S.V. Chugunov
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP - branch of FSAC VIM), Saint Petersburg, Russia
The article presents the study results of the drying process of perennial grass seeds in a rotary dryer. The study aim was to obtain the experimental data and to identify the technological features of the post-harvest drying of small seed crops. Under conditions of Leningrad Region, the harvested sheaves of grass used for seeds have usually high moisture content. Therefore, the drying process is the most important and costly in the grass seed production in terms of fuel and labour inputs. The regional specific feature of seed drying is the relatively low (up to 55°C) temperature of the drying agent due to the high moisture content of the harvested seeds. To obtain the dependence of the drying time on the average temperature of the heat carrier, the study was conducted on the common timothy seeds in the layer up to 0.45 m thick. The study showed that the heat carrier temperature decreased as it passed through the seed layer, and the temperature of the dried seeds decreased as well. The rate of seed moisture evaporation in each drying zone was different; the further the zone was located in the direction of the heat carrier movement, the slower the seeds were drying up. In some cases, in warm weather, the heat carrier may not need to be additionally heated. The paper gives an example of Volkhovskoye farm, where the drying of meadow fescue seeds did not involve the use of fuel. The seeds with the initial moisture content of 21.3% were dried to standard 13.9% moisture content within 7 hours. When drying the grass seeds in a layer, the thickness of the latter needs to be optimal, corresponding to the heat carrier parameters and the seed moisture content. The seeds layer, exiting which the heat carrier is completely saturated with moisture, is to be considered the maximum allowable one. When drying the seeds in a thinner layer, the efficiency of the heat carrier utilisation decreases along with the reduction in the drying duration.
Key words: grass seeds, drying, moisture content, rotary dryer.
For citation: Perekopskii A.N., Chugunov S.V. Feasibility of grass seed drying mode in a rotary dryer.
Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. 4(97):131-138 (In Russian)
Введение
Решение проблемы кормопроизводства тесно связано с необходимостью организации семеноводства многолетних трав, перехода на посевы семенами высокоурожайных и устойчивых сортов трав. Для размножения необходимо брать семена только селекционных сортов, выведенных в местных условиях. Опытами установлено, что при посеве селекционными сортами урожайность в среднем на 10 ц/га больше по сравнению с посевами несортовыми семенами.
семеноводческих целей семена трав, завезенные из других природных зон. Известны случаи гибели посевов по различным причинам клеверов, райграса пастбищного, ежи сборной, семена которых были завезены из стран Европы и южных областей России.
Для производства достаточного количества кормов из многолетних трав нужно наладить их семеноводство, выращивать необходимое количество высококачественных семян трав, правильно организовать и своевременно проводить их послеуборочную обработку.
В общем понимании технология - это процесс превращения исходного материала в материал, обладающий иными,
предварительно заданными свойствами. Применительно к послеуборочной обработке семян многолетних трав - это процесс получения из влажного вороха сухих, очищенных до необходимых требований, семян, имеющих необходимые,
определяемые стандартом, посевные качества [1,2].
Наиболее важным и затратным по расходу топлива, затратам труда в производстве семян трав является процесс их сушки. Разнородность физических свойств зерна и семян трав показывает, что нельзя механически переносить режимы сушки
зерна на сушку семян трав. Вследствие меньшей скважности слой семян трав оказывает большое сопротивление движению воздуха. Во избежание потерь семян, нужно в слой подавать теплоноситель со значительно меньшей скоростью, чем при сушке зерновых. Это увеличивает продолжительность и неравномерность сушки [1, 3].
Сушку вороха семян большинства многолетних трав целесообразно проводить на сушилках различного типа: напольных, барабанных, карусельных и конвейерных. Напольные сушилки требуют больших затрат труда, возникают трудности по механизации технологических процессов. Барабанные сушилки не требовательны к чистоте поступающего вороха, но промышленностью не выпускаются. Наиболее перспективно использовать карусельные и конвейерные сушилки [2].
Цель исследования заключается в получении экспериментальных данных процесса сушки семян многолетних трав в условиях семеноводческих предприятий СЗ региона РФ.
Материалы и методы
В условиях Ленинградской области поступающий семенной ворох в большинстве случаев влажный. Исходя из
качественный прием вороха и его сушку. Предварительная очистка вороха высокой влажности считается нецелесообразной [1, 3]. Поэтому предлагается использовать
малосыпучих материалов СКМ-0,5 и построенную в ООО «Новоладожский».
Технологический процесс сушилки протекает следующим образом. Семенной ворох (в дальнейшем материал) из самосвального прицепа или кузова автомобиля выгружается на первый транспортер загрузочного устройства и подается в камеру сушильную (см. рис. 1).
КБЫ 0131-5226. Теоретический _ПАЭП. 2018.
и научно-практическии журнал. Вып. 97_'
Рис. 1. Схема сушилки для малосыпучих
материалов СКМ-0,5 1 - загрузочное устройство, 2 - камера сушильная, 3 - разгрузочное устройство, 4 - диффузор, 5 - блок тепловентиляционный, б - площадки и кабина, 7 - шкаф электрооборудования.
В сушильной камере просушивается теплоносителем
материал нагретым
топочным блоком. Теплоноситель, нагнетаемый вентилятором через смеситель блока и через диффузор, подается под платформу сушильной камеры, проходит через отверстия в листах платформы и, пронизывая материал, отбирает из него влагу.
Материал, достигший в нижнем слое кондиционной влажности, выгружается фрезой разгрузочного устройства и транспортером подается на последующую обработку машинами. Затем материал поступает в приемный бункер, где временно хранится до дальнейшей обработки.
Исследования выполняли на базе семеноводческих предприятий ООО «ИЗ «Новоладожский» и АО «Волховское» Ленинградской области с использованием известных и разработанных методик (проведения опытов и испытаний
и
зерносушилок, государственные отраслевые стандарты).
Параметры технологического процесса сушки, контролируемые при исследованиях следующие: температура теплоносителя в воздуховоде (диффузоре) сушилки, температура семян до сушки, температура семян в слое при сушке, температура семян после сушки, относительная влажность семян до сушки, относительная влажность семян после сушки, высота слоя семян.
Методы отбора проб семян и определения их влажности представлены в ГОСТ 13586.3-83 и ГОСТ 13586.5-93. Выемка материала до сушки для определения его влажности осуществляется из падающей струи загрузочного устройства сушильной установки. Выемка семян после сушки производится из падающей струи выгрузного устройства сушильной установки. Выемка производится
пластмассовой емкостью с крышкой объемом не менее 0,5 литра. Определение влажности производится электровлагомером \Vile-35. Выемка семян из просушиваемого слоя для определения влажности проводится пробоотборником на глубину до 0,5 м.
Температура теплоносителя
регулируется переключением регулятора подачи топлива горелки теплогенератора. Изменение температуры теплоносителя на входе измеряется спиртовым термометром ТТ, вставленным в воздуховод. В слое семян и на выходе из слоя семян температура теплоносителя измеряется
термоанемометром ТКА-ПКМ (модель 60) с закрытым сеткой измерительным прибором.
Влажность теплоносителя на входе (в воздуховоде), в слое семян и на выходе из слоя измеряется при помощи термоанемометра ТКА-ПКМ (модель 60).
определяется по весу отсечек высушенного вороха семян за определенный промежуток времени. Число отсечек за опыт должно быть
не менее пяти. В течение отсечки семена отводятся в специальную тару, взвешивается на весах АВ-875. Время отсечки замеряется секундомером СОСпр-26-2-000. Пересчетом определяется производительность по сухим семенам в килограммах за один час ()с по формуле:
<2с =60-
/=1
п
(1)
где М, - масса /-той отсечки, кг; Гг - время отбора /-той отсечки, с.
Приборы, использовавшиеся при проведении исследований процесса сушки в сушилке карусельного типа применяемые при исследовании, приведены в таблице.
Таблица
Перечень приборов, необходимых для проведения исследований
Наименование Прибор Точность
Электровлагомер \Vile-35 ±0,5%
Линейка стальная 600 мм ±1 ММ
Весы ВЛКТ-500 0,01+0,005 г
Термометр спиртовой (0-1000С) ТТ ±2°С
Термометр спиртовой (0 - 500С) ТТ ± 1°С
Секундомер механический ТОСпр-26-2-000 ±1 с
Термоанемометр ТКА-ПКМ (модель 43) ±0,5°С; ± 5%;
Весы ручные АВ-875 ±2%
Емкость для отбора проб
Результаты и обсуждение
Для получения зависимости
продолжительности сушки от средней температуры теплоносителя исследования проводились на семенах тимофеевки луговой слоем толщиной до 0,45 м. Слой был условно разделен на три зоны, каждая из которых имела толщину 0,15 м: зона А толщина слоя от 0 до 0,15 м; зона В толщина слоя от 0,15 до 0,3 м; зона С толщина слоя от 0,3 до 0,45 м.
Для оценки процесса сушки на экспериментальной сушильной установке проведены опыты устанавливающие влияние трех основных факторов: температура теплоносителя в воздуховоде; расход теплоносителя; толщина слоя семян. Предельные значения этих факторов установили в результате проведения
предварительных опытов и анализа литературных источников [3, 5, 6].
Экспериментальные исследования
процесса сушки показали, что температура теплоносителя по мере прохождения его через слой семян снижается. Следовательно, при этом снижается температура высушиваемых семян (рис. 2). При проведении опытов в каждую из трех зон закладывались термометры, при помощи которых определялось изменение температуры теплоносителя в слое в данной зоне.
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ПАЭП. 2018. Вып. 97_'
Рас. 2. Изменение влажности (Ж, и) и температуры (I, +) семян тимофеевки луговой по высоте слоя (параметры опыта: начальная влажность семян 22,1%, температура теплоносителя 55°С, время сушки 120 мин).
Исходя из этого, следует, что каждый отдельный слой сохнет с различной скоростью. Температура семян в зоне А при установившейся температуре теплоносителя через 30 минут после начала сушки ниже ее на 12°С. Температура в зоне В составляла 32°С. Температура семян в зоне С через 60 минут сушки более чем в 2 раза ниже температуры теплоносителя и составляла 24°С.
Скорость испарения влаги из семян каждой зоны различная, причем чем выше расположена зона по направлению движения теплоносителя, тем медленнее сохнут семена
Продолжительность сушки
Рис. 3. Изменение влажности семян тимофеевки по зонам (А, В, С) в течение опыта при начальной влажности 18%
Процесс сушки верхних слоев семян можно разделить на два периода. В первый период верхние слои семян переувлажняются, во втором периоде влажность вновь снижается. При слое больше оптимального, верхняя часть этого слоя не сохнет, а увлажняется. Это происходит в том случае, когда температура семян ниже температуры адиабатического насыщения воздуха, соответствующей концу процесса сушки.
Региональными особенностями процесса сушки семян является относительно невысокая (до 55 °С) температура агента сушки в связи с высокой влажностью вороха семян. При более высокой температуре сушки происходит образование трещин на поверхности семян, что в свою очередь влияет на сохранность и всхожесть семян высоких репродукций на этапах селекции и семеноводства [6, 7].
Исключения составляют солнечные дни, когда не используется подогрев теплоносителя. Например, 21 августа 2016г. в АО «Волховское» процесс сушки проводился без использования топлива на подогрев агента сушки (рис. 4), когда ворох семян овсяницы луговой влажностью 21,3% был высушен до кондиционной (13,9%) влажности за 7 часов.
Рис. 4. Зависимость температуры ( ) и влажности (%) семян овсяницы луговой от суточного времени сушки (ч)
Выводы
В условиях Ленинградской области поступающий семенной ворох в большинстве случаев влажный. Исходя из
качественный прием вороха и его сушку.
При сушке семян трав в слое необходимо, чтобы толщина его была оптимальной, соответствующей параметрам теплоносителя и влажности семян.
Предельно допустимым слоем семян необходимо считать такой слой, при выходе из которого теплоноситель полностью насытится влагой. При сушке в более тонком
продолжительности сушки, снижается степень использования теплоносителя.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Перекопский А.Н., Могильницкий В.М.
многолетних трав в Северо-Западном регионе России / Техника в сельском хозяйстве. 2014. № 3. С. 8-9.
2. Forage Seed Processing Line at: http://www.petkus.com/documents/10194/1549 89/PETKUS Belarus-
Mogilev Forage+seed+processing+line 224.pd f/11b6992c-8f9c-4d82-a907-c41c060d8e1e
(дата обращения 12.11.2018г.)
3. Перекопский А.Н., Николаева С.Ф., Филиппова М.А. Технологические особенности производства семян трав в АО "Волховское" Ленинградской области // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 126-132.
4. Патент РФ № 2456518. Карусельная сушилка / Перекопский А.Н., Кузовников
Бюл.№20, 20.07.2012г.
5. Stanisavljevic R., Djokic D., Milenkovic J., Terzic D., Stevovic V., Tomic D., Dodig D. Drying of forage grass seed harvested at different maturity and its utility value in autumn and spring sowing time / Zemdirbyste-Agriculture, vol. 101, No. 2 (2014), p. 169-17. DOI 10.13080/z-a.2014.101.022
6. Эрк А.Ф., Перекопский A.H., Чугунов C.B. Теплофизические характеристики семян трав // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 89-94.
7. Stanisavljevic R., Milenkovic J., Djokic D., Terzic D., Petrovic D., Djukanovic L., Dodig D. Drying of meadow fescue seeds of different moisture contents: changes in dormancy and germination / Plant Soil and Environment, February 2018. 59 (1), p. 37-43. DOI: 10.17221/551/2012-PSE
REFERENCES
1.Perekopskii A.N., Mogil'nitskii V.M. Posleuborochnaya obrabotka semyan mnogoletnikh trav v Severo-Zapadnom regione Rossii [Post-harvest treatment of perennial grass seeds in the North-West region of Russia]. Tekhnika v sel'skom khozyaistve. 2014. N 3: 8-9. (In Russian)
2.Forage Seed Processing Line. Available at: http://www.petkus.com/documents/10194/1549 89/PETKUS Belarus-
Mogilev Forage+seed+processing+line 224.pd f/11b6992c-8f9c-4d82-a907-c41c060d8e1e (accessed 12.11.2018)
3.Perekopskii A.N., Nikolaeva S.F., Filippova M.A. Tekhnologicheskie osobennosti proizvodstva semyan trav v AO "Volkhovskoe" Leningradskoi oblasti [Technological features of grass seed production in ZAO
Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал _ИАЭП. 2018. Вып. 97_
mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. N 92: 126-132. (In Russian)
4.Perekopskii A.N., Kuzovnikov M.M., Chugunov S.V., Boyarchuk Yu.I. Karusel'naya sushilka [Rotary dryer]. Patent RF on invention N 2456518. 2012. (In Russian) 5.Stanisavljevic R., Djokic D., Milenkovic J., Terzic D., Stevovic V., Tomic D., Dodig D. Drying of forage grass seed harvested at different maturity and its utility value in autumn and spring sowing time. Zemdirbyste-Agriculture. 2014. vol. 101. N 2: 169-17. DOI 10.13080/z-a.2014.101.022
6.Erk A.F., Perekopskii A.N., Chugunov S.V. Teplofizicheskie kharakteristiki semyan trav [Thermal and physical characteristics of grass seeds]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. N 92: 89-94. (In Russian)
7.Stanisavljevic R., Milenkovic J., Djokic D., Terzic D., Petrovic D., Djukanovic L., Dodig D. Drying of meadow fescue seeds of different moisture contents: changes in dormancy and germination. Plant Soil and Environment, February 2018. N 59(1): 37-43. DOI: 10.17221/551/2012-PSE
УДК 631 5/633 2 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10099
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СХЕМ ПОСЕВА ТИМОФЕЕВКИ ЛУГОВОЙ НА СЕМЕНА
В ОРГАНИЧЕСКОМ СЕВООБОРОТЕ
А.Н. Перекопский, канд. техн. наук; C.B. Чугунов
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
В статье представлены результаты исследований урожайности семян многолетних трав в системе органического земледелия. Цель исследований - получение экспериментальных данных и выявление технологических особенностей производства семян трав на примере тимофеевки луговой в зависимости от схемы посева и обработки почвы. Исследования проводились на опытном поле органического севооборота. Посев был произведен по трем схемам: рядовой, широкорядный однострочный и широкорядный двустрочный при нормах высева 5 кг/га и 10 кг/га. Также на исследуемых участках с широкорядными посевами были применены разные виды обработки междурядий: механическая обработка почвы с подрезанием корней сорных растений и удаление сорных растений без обработки почвы (кошение). На участках с рядовой схемой посева обработка почвы не проводилась. Факторы, определяемые при исследованиях: количество генеративных стеблей, их высота и урожайность семян. Результатом исследований стали математические и графические зависимости урожайности семян от схемы посева, нормы высева семян и обработки почвы. Максимальная урожайность семян трав была достигнута при широкорядной двустрочной схеме посева с нормой высева 5 кг/га и с обработкой почвы с подрезанием корней сорных растений в междурядьях. Она составила 6,7 ц/га. Самое большое количество генеративных стеблей (380) было получено также при широкорядной двустрочной схеме посева, что больше на 10-20%, чем у широкорядной однострочной и рядовой схемах посева.
Ключевые слова: урожайность, семена трав, схема посева, тимофеевка луговая.
