CC BY
52
Садоводство - Механизация
Таблица 2
Распределение сеянцев малины в семьях по степени подмерзания,
2008 г.
Семья Количество сеянцев в учете, шт. Процент сеянцев в семьях
зимостойких (О-1 ,О балл) незимостойких (3,5-5 баллов)
1 2 3 4
Зоренька Алтая с/о 35 8,6 14,3
Зоренька Алтая х Муза 11 1О8 45,4 3,7
Зоренька Алтая х Амурская 11О 13,6 6,4
Шонеманн х Амурская 28 25,О 7,2
Таганка с/о 76 71,1 1,3
Лель х Таганка 21 45,5 О
Лель с/о 58 44,8 6,9
1 -1 3-93 х Столичная 27 57,1 О
1-13-93 х Чиф 65 69,2 О
Муза 1 1 с/о 86 37,2 23,2
Муза Ц с/о 26 15,4 23,О
Высокая с/о 94 43,6 4,3
Турмалин с/о 47 2,1 4О,4
Желтый гигант с/о 3О 83,3 О
Бархатная с/о 27 33,3 14,8
33-94 с/о 3О О 63,3
сеянцев в семье Турмалин с/о (2,1%); потомство, полученное с участием этого сорта, наследует в основном уровень зимостойкости родительского сорта и ниже.
Практически не оказалось зимостойких сеянцев в семье 33-94 с/о, подавляющая часть потомства (63,3%) отнесена к категории незимостойких.
Выводы
1. Экстремальные условия перезимовки 2007-2008 гг. позволили выявить уровень адаптации таких сорто-форм, как:
- Высокая - районированный и являющийся основным в сортименте многих регионов страны, высокозимостойкий сорт оказался незимостойким, степень подмерзания 3,0 балла;
- 33-94, Шонеманн, Столичная, Турмалин, Таганка - низкий уровень адаптации, оценка степени подмерзания снизилась значительно (от 1,4-2,9 до 3,5-5,0 баллов);
- Муза 11, Муза И , Зоренька Алтая, Амурская, Лель, 1-13-93 - наиболее адаптированы, зимостойкость снизилась незначительно (на 0,2-0,5 балла).
Наибольшим выходом зимостойких сеянцев отличились семьи с участием незимостойких родителей: Таганка с/о, Желтый гигант с/о, 1-13-93 х Столичная (от 57,1 до 83,3%).
Сорта Зоренька Алтая, Амурская, имеющие признак зимостойкости на
оптимальном уровне, тем не менее, неперспективны для использования их в качестве родителей в селекции на зимостойкость. Сеянцев с подмерзанием до 1 балла в семьях отмечено крайне мало - 8,6-25,0%.
В селекционный процесс на признак зимостойкости эффективно привлечение сортоформ Высокая, Лель, Муза 11, Чиф. В семьях с участием этих исходных форм достаточно высокий (на уровне 43,669,2%) выход зимостойких сеянцев.
Литература
1. Айтжанова С.Д. Селекционная оценка исходных форм малины в юго-западных районах Нечерноземной зоны: Авто-реф. дисс... канд. с.-х. наук. - М., 1981. - 8 с.
2. Кичина В.В. Генетика и селекция ягодных культур. - М., 1984. - 129 с.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ
Е.В. СЛАВНОВ (фото),
доктор технических наук, профессор,
заведующий лабораторией термопластов
Н.В. ШАКИРОВ,
старший научный сотрудник
А.И. СУДАКОВ,
старший научный сотрудник
С.В. БУЗМАКОВА,
инженер-исследователь,
Институт механики сплошных сред УрО РАН, г. Пермь_
Ключевые слова: коэффициент фильтрации, двойная смесь, переработка зерновых продуктов, увлажнение, экструзионная фильтрация.
При экструзионной переработке зерновых продуктов часто используют операцию их дополнительного увлажнения. Увлажнение снижает энергозатраты, необходимые для переработки зерна, интенсифицирует процессы
гомогенизации и порообразования, увеличивает пищевую ценность готового продукта. Математическое моделирование процесса экструзии увлажненного зерна с учетом перераспределения влажности и структурных
изменений в материале сложная задача. Перераспределение влажности в канале экструдера может происходить в результате фильтрации и диффузии. В рассматриваемом процессе, пока материал не перешел в тестообразное состояние, преобладает фильтрация влаги.
Цель и методика исследований Оценка эффективного коэффициента фильтрации - цель данной работы.
Factor of a filtration, double mix, processing of grain products, humidifying, filtration of the extruded.
Механизация
Эффективный коэффициент фильтрации определялся в трех различных экспериментах: первые два были проведены на испытательной машине - прессе УМЭ-10ТМ (в экспериментах использовался цилиндр с хорошо притертым поршнем диаметром 45 мм), третий - на шнековой установке с диаметром корпуса 45 мм. В первых двух опытах в цилиндр засыпалась и уплотнялась вручную с помощью деревянного пестика зерновая крошка, состоящая из дробленой ржи с размерами частиц от 0,1 до 2 мм, доведенная до влажности 2730%. Перед экспериментами зерновая крошка хорошо перемешивалась в отдельном сосуде и выстаивалась 30 минут для получения однородно увлажненной массы.
В первом эксперименте (рис. 1) рассматривалось течение увлажненной массы в цилиндрической трубе. Порядок проведения эксперимента следующий: материал (крошка озимой ржи) доводится до необходимой влажности (27-30%); помещается в рабочий цилиндр; в рабочем цилиндре предварительно уплотняется (скорость движения поршня = 5 мм/мин). В процессе эксперимента измеряются и регистрируются усилие на поршне и текущее время. Исследуемый материал прессуется в режиме постоянного расхода (скорость движения поршня = 50 мм/мин) с отбором контрольных образцов в закрытые стеклянные кюветы. После прессования оставшийся в изложнице материал извлекается и делится на образцы. Предполагается, что в остатке материала в цилиндре в процессе установившегося медленного течения произошло перераспределение влажности в соответствии с полем давления. Создаваемый уровень давления в эксперименте (1 -3*10-5 Н/т 2).
Во втором эксперименте (рис. 2) рассматривалось течение увлажненной массы в капилляре.
Порядок проведения эксперимента следующий: материал (крошка озимой ржи) доводится до необходимой влажности (27-30%); помещается в рабочий цилиндр; в рабочем цилиндре предварительно уплотняется (скорость движения поршня = 5 мм/мин). В процессе эксперимента измеряются и регистрируются усилие на поршне и текущее время. При течении в капилляре предполагается, что перепад давления в рабочем цилиндре пренебрежимо мал. Исследуемый материал прессуется; при установившемся усилии проводится отбор образцов в закрытые стеклянные кюветы. После прессования извлекается образец из конической части оснастки. Создаваемый уровень давления в эксперименте на капилляре составлял (70-250*10'5 Н/т2) в зависимости от длины применяемого капилляра. Использовались капилляры
1 Азйччіідавдф
у~
%
Р--0
Рисунок 1. Течение в цилиндрической трубе
ДИ£&?£ ЮВЩВА
Рисунок 2. Течение в капилляре
Рисунок 3. Течение в канале экструдера
длиной 25, 50, 70 мм, диаметр капилляра 8 мм.
В третьем эксперименте (рис. 3) рассматривалось течение в канале экструдера. Порядок проведения эксперимента следующий: материал (крошка озимой ржи) доводится до необходимой влажности (27-30%) и загружается в экструдер. В процессе эксперимента измеряются и регистрируются давление экструзии и весовой расход. В установившемся режиме работы экструдера (режим без нагрева) проводится отбор образцов, затем экструдер останавливается, снимается экструзионная головка, экструдер включается, и отбираются образцы в соответствии с витками нарезки на шнеке. Создаваемый в эксперименте уровень давления экструзии (20-70*10‘5 Н/т2) в зависимости от диаметра и длины применяемого капилляра. Длина капилляра выбиралась 25, 40 мм, диаметр капилляра 4, 6 мм.
При проведении экспериментов все образцы сразу взвешиваются. После эксперимента образцы высушиваются в два этапа (рис. 4) и снова взвешиваются. На первом этапе сушки образцы размельчаются и помещаются в печь. Температура сушки 1000С в течение 8 часов. Далее образцы сушатся в печи при той же тем-
Рисунок 4. Этапы процесса сушки образцов
пературе, но с вакуумированием в течение 8 часов. На основании полученных данных определяется влажность всех полученных образцов.
При обработке данных приняты следующие допущения:
- распределение давления соответствует течению двухкомпонентной смеси как единого целого;
- в выделенном объеме происходит перераспределение компонент (концентрации) за счет течения жидкой компоненты в соответствии с законом Дарси для одномерного случая;
- используется решение задачи течения линейной несжимаемой вязкой жидкости в плоском или цилиндрическом каналах.
За время течения материала на расстояние <Л_ в малом выделенном объеме <^х*<^у*<^ происходит перераспределение воды согласно закону Дарси.
Результат решения задачи (рис. 5.) течения материала в канале:
йР
■У-Кр я2
где
йр
йх
■ гра-
диент давления;
1 - длина канала;
Я - радиус канала;
Уср - средняя скорость течения; м - динамическая вязкость смеси.
Механизация
зависимость коэффициента фильтрации от условий эксперимента по уровню давления
> и
5 -5
с ^
5 2 ■& -1011
П
О
у = -0.1 )32х + 2.4587
К2 = 0.7691
♦ —. ♦
10
уровень давления
20
■10'6 (н/м2)
30
Рисунок 5. Зависимость коэффициента фильтрации от уровня давления
распределение концентрации воды по каналу
-■о--кф=3*10л-11 кф=2*10л-11
9 * - - - - 2*10л-11 3*10л-11
*
а 30.4 *
Л 30.2 ■ с* V
а А #
>
і у
2 29.4
0 не 5 1 )мер вить ^ £ о |_ т о о 5 ™ В с и х в _ ю Е 0 25 у = 0.0467х + 29.731 К2 = 0.6139 2)
Рисунок 6. Распределение концентрации воды по каналу шнека
0
Закон Дарси:
где - скорость перетекания воды,
ка - эффективный коэффициент фильтрации.
Выражение для концентрации:
кф_ мр
Уср ^ ’
где К(х) - концентрация, определяемая как
ив - объемное содержание воды в смеси, итд - объемное содержание твердых частиц (крошки ржи) в смеси.
Эффективный коэффициент фильтрации определяется:
а) для цилиндрического канала:
1 _ VК1 (КК ф ’ где - скорость поршня,
Иц, Ик - радиусы цилиндра и капилляра соответственно, Кг К2 - концентрации в начале и конце канала соответственно, Р - усилие на поршне.
б) для шнека:
к _ Уср1 (К2-Кх) кф рэ ’
где Рэ - давление экструзии, Уср -средняя по сечению скорость истечения экструдата.
Экспериментально найденный эффективный коэффициент фильтрации
кф = 1 - 2,7-10-11 м4/с • н
при уровне давления в эксперименте
р = 0,3 * 7 • 10-6 н / м2.
Экспериментально найденный эффективный коэффициент фильтрации
кф = 1,9 * 3,7-10-12 м4/с • н
при уровне давления в эксперименте
р _ 2 * 25 • 10-6н /м2.
Использование найденного эффективного коэффициента фильтрации при нахождении распределения концентрации воды в канале шнека (рис. 5) дает удовлетворительное описание экспериментальных данных, полученных при холодной экструзии.
На графике «Распределение концентрации воды по каналу шнека» (рис. 6) первые две точки графика дают представление о распределении концентрации воды в формующем капилляре. Расчет эффективного коэффициента фильтрации по этим точкам дает значения в ранее указанном диапазоне.
Выводы
1. Предложена и реализована методика определения эффективного коэффициента фильтрации двухкомпонентного материала на примере увлажненной крошки озимой ржи.
2. Экспериментально определен диапазон значений эффективного коэффициента фильтрации для конкретного материала и его зависимость от условий эксперимента по уровню давления.
3. Найденный в эксперименте эффективный коэффициент фильтрации удовлетворительно описывает распределение концентрации воды в канале шнека экструдера и в формующем капилляре.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 06-08-00480 и № 07-08-97603).
