CC BY
34
ксэ = -0,135 + 0,195у + 0,0507а -- 0,0163у2 + 0,0004у/ - 0,0008а2, (8)
где а — угол атаки приваливающего диска, град.
Ниже представлено уравнение регрессии (8) в кодированных значениях факторов:
2 - '1,065 - 0,0407^ + 0,29 86к - -
- 0Д998Х* + 0,0127х1хг - 0,0772х|, (9) где х2 — угол атаки приваливающего диска.
Анализ уравнения (9) показал, что угол атаки приваливающего диска оказывает большее влияние на коэффициент соответствия эталону, а его увеличение ведет к увеличению этого коэффициента.
Из графического представления поверхности отклика (рис. 4), характеризующей влияние скорости движения рабочего органа и угла установки приваливающего диска на коэффициент соответствия эталону, было установлено, что ксэ максимален при скоростях движения агрегата от 3 до 10 км/ч и угле установки диска в пределах 15-25°.
Для дальнейшего определения оптимальных параметров был проведен энергетический анализ на всех режимах работы. Установлено, что при скоростях от 3 до 7 км/ч сопротивление перемещению рабочего органа в почве растет незначительно, а при скоростях с 7 до 10 км/ч происходит резкий рост сопротивления. В результате нами была выбрана скорость 8 км/ч, так как при
меньшей скорости производительность низкая, а при скоростях выше 8 км/ч резко увеличивается сопротивление, вызывая соответствующий рост затрат на топливосмазочные материалы.
После анализа влияния всех факторов на качество междурядной обработки и на энергетические показатели процесса было установлено, что для обеспечения оптимального режима работы предлагаемого рабочего органа пропашного культиватора скорость его движения должна составлять 8 км/ч, угол установки приваливающего диска — 18°, а перемещение диска в горизонтальной плоскости — 100 мм.
Библиографический список
1. Патент РФ на полезную модель № 82983. Рабочий орган культиватора / В.И. Курдюмов, В.П. Зайцев, Е.В. Софро-нов; Опубл. 20.05.2009 г.; Бюл. № 14.
2. Патент РФ на изобретение № 2406283. Рабочий орган культиватора / В.И. Курдюмов, Е.В. Софронов; опубл. 20.12.2010 г.; Бюл. № 35.
3. Алиев Т.А. Экспериментальный анализ
— М.: Машиностроение, 1991. — 272 с.
4. Курдюмов В.И. Разработка и исследование машин для механизации животноводства и их рабочих органов. — Ульяновск, 2002. — 159 с.
УДК 631:621.436:068.001.05 А.Л. Новоселов,
К.С. Боков ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ПРИВЕДЕННОГО НОРМООБЪЕМА ПРИ МЕХАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В СКЛАДАХ
Ключевые слова: индикатор, газовое загрязнение, склад, сельскохозяйственный, продукт, выбросы, газ, дизель, мобильный, машина.
Введение
Решение задачи создания безопасных условий труда в складах сельскохозяйственной продукции при механизации производственных процессов с использованием мобильных
машин связано с определением параметров рассеивания отработавших газов в помещениях.
Цель и задачи: показать концепцию и физическую сущность интегрированного индикатора загрязнения атмосферы сельскохозяйственного склада с выхлопными газами дизеля от мобильных машин: стандартный объем, характеризующий воздуш-
ное количество, необходимое для того, чтобы вредные выбросы дизеля разбавить воздухом до безвредной концентрации.
Объекты и методы
В качестве параметра оптимизации выступает показатель удельного приведенного нормообъема. Физический смысл последнего заключается в том, что он определяет количество чистого воздуха, необходимого для разбавления вредных выбросов двигателей до безвредных концентраций в воздухе производственных помещений. Для каждого компонента необходимо отдельно производить расчет подъема факела выбросов над поверхностью. Такой расчет выполняется по выражениям Бозанке, приведенным в [1]. Расчеты производятся для определения приращений подъема факелов над средой трубы для каждого компонента:
I = ії2(0,43У
; ".г - ■ - (2)
где Qf — расход {-го компонента в м3/ч при температуре Т1, К;
Т1 — температура, при которой удельный вес всех компонентов и воздуха равен;
V,; — скорость газа в устье трубы, м/с;
А — разность между температурами Т1 и
Т0;
О — вертикальный градиент температуры.
Для расчета высоты выброса сажи, приняв её условно за взвесь, используется зависимость Холланда:
АН = (1,5 ■ ув ■ с! + 5,172 ■ 1СГ5 - йп)/й, (3) где дп — теплопроизводительность, кВт; d — диаметр трубы, м.
В выражении для определения концентрации веществ в точке А необходимо определить коэффициент турбулентной вязкости. Этот коэффициент удается рассчитать путем введения в место коэффициента кинематической вязкости у произведения коэффициента шероховатости на скорость трения для скорости воздуха и = 0,5 м/с на высоте 2 м. Тогда коэффициент турбулентной вязкости имеет вид:
где в — адиабатический градиент, в = 1;
к — постоянная Кармана, принимается к = 0,4 и учитывает длину смещения. Значения коэффициентов шероховатости поверхности и скорости трения Z0 и их заимствованы из [1] и равны: Z0 = 1 • 10-3, их = 0,27.
Концентрация ^го компонента отработавших газов в точке с координатами х, у, z для четырехтактного дизеля:
Км'СгУсг
Cf(x,y,z) =
к • Sll,
Sus ■ u ■ х
Ca-rO
exp
(5)
Концентрация {-того компонента отработавших газов у поверхности почвы в точке максимальной концентрации:
к,.
Gf VDr
л ■ Su.
u ■ x
(2-tv
exp
(6)
Для сажи (ТЧ) максимальная концентрация у почвы определяется выражением,
г/м3:
р шах __
с л ■ Su
(7)
Ну аи; '
Задача определения загрязнения решается путем расчетов площадей эллипсов пятен, ограниченных концентрациями вредных веществ, превышающих ПДК от центра максимальных концентраций.
Теперь путем совмещения координат и положения эллипсов осаждения вредных веществ можно вводить и коэффициенты бинарности при оценке токсичности отработавших газов.
Распространение токсичных веществ в помещениях с ограниченным воздухообменом имеет свои особенности. Такими помещениями в сельскохозяйственном производстве являются теплицы, парники, животноводческие комплексы, склады, зернохранилища. Рекомендуется применять выражения, связывающие начальные концентрации, количество подаваемого воздуха для вентиляции, объем помещения, время работы двигателя в нем, г/м3:
:ен - юоо ■ о0Г *. ■т-' + **-
'в]
^ I - МвЛп ■ II + С^Мц, (8) где — начальная концентрация {-того
токсичного вещества;
Мв — количество подаваемого системой вентиляции воздуха, м3/ч;
Оог{ — выбросы токсичного вещества, кг/ч; 3 Мп — объем помещения, м3. Концентрацию токсичного вещества с учетом времени эксплуатации дизеля в помещении можно описать:
для двигателя без наддува, г/м3:
Cj? =
С?
для сажи (т.ч.), г/м3:
ехр(-^.т)-
4,143 10
(а+О.С
М
В]
(9)
для двигателя с турбонаддувом, г/м : М4Є-10“ - (о,Н),0в7 5 ) \
“Vе МВ-РЬ )
(
гп
ехр
-
V-
■)-
+Д4виГ
■ ■ - ■ (10)
МКРКСГ
Для тракторов, автомобилей, работающих в атмосфере, рассеивание Rp рас-
считывается в зависимости от скорости ветра, а в животноводческих помещениях — от скорости воздуха, на высоте 10 м, высоты трубы ^ над поверхностью почвы, учитывая, что коэффициент разбавления вредных веществ в приземном слое (до 10 м) составляет пр = 2,00, средняя скорость воздуха и = 0,5 м/с.
Для неподвижных источников:
КР = й(**' ьт _ 20У[2$- О1)
Для мобильных машин в движении предложено индивидуально учитывать коэффициенты рассеивания для каждого из веществ по выражению [2]:
Ёрг = 0хр(АСг/СГшя1 - В), (12)
где С{тах — максимальная концентрация {-того компонента ОГ вблизи почвы;
С{ — концентрация {-го компонента ОГ на выходе из трубы;
А и В — коэффициенты, приведенные в таблице 1.
Таблица 1
Коэффициенты для определения рассеяния вредных компонентов ОГ в атмосфере
Компоненты ОГ Коэффициенты в выражении (12)
А В
Оксиды азота 0,1822-10-5 1,3860
Оксид углерода 0,03 83-10-3 1,3001
Углеводороды 0,0442 1,3146
Сажа 0,07442-10"5 1,3572
Расчет
максимальных
концентраций вредных веществ ведется по выражениям, г/м3:
для токсичных веществ:
15 .032в-10 ~ Е Км(пНЧ),067 5) Бу -Тд-с^
ехр
Г 1 (уТ Н*У
; (із)
(14)
где Кт — коэффициент турбулентной вязкости;
х, у, z — координаты точки максимальной концентрации;
г — коэффициент атмосферной стратификации;
5иу, 5и2 — коэффициенты Сеттона, характеризующие местную турбулентность атмосферы;
Н — высота подъема струи ОГ, м;
{р — скорость осаждения сажи, м/с.
Величина условных выбросов вредных веществ в атмосферу дизелем рассчитывается по выражению: f
М-- = 1 ----- ■---■ ■ --, Ут/г, (15)
?=1 ' где, по расчетам автора, с учетом существующих ПДК для каждого из { компонентов отработавших газов по выражению:
(16)
были получены значения коэффициентов агрессивности основных нормируемых по выбросам веществ:
АСО = 1; АЫОх = 49; АСН = 1,26; АТЧ = 41,5;
Абап = 12,6103; Азо2 = 22; Ап
л=28,4.
^БАП 1 I ^Б02 ''пары масел
Расчет годовых выбросов {-того компонента производится для дизелей без наддува по выражению[4] т/год:
" (17)
10-
Гп-Т\
П1Г = 15,03
Р: I ^(Лт + В
1Т1 = 1
для дизелей с газотурбинным наддувом:
10
-12
= 15,03 I-
гп = 1
(ига-|-0,0675) ■ іт-срш, ^ (18) где ТО, ТК — температура окружающей среды и температура после компрессора, К;
РО, РК — давление окружающей среды и давление после компрессора, МПа;
ТГ — средняя годовая продолжительность эксплуатации гусеничной машины, ч:
ТГ = 1350 ч/год; т — количество характерных режимов; 0Тт — часовой расход топлива на т-том режиме эксплуатации;
ст — выбросы ї-того вещества на т-том режиме, г/м3;
ат — коэффициент избытка воздуха на т-том режиме эксплуатации.
В формуле (15) остается неопределенным коэффициент ^ увеличения опасности
одних веществ в присутствии других, однонаправленных по воздействию на организм человека. Учитывая, что в составе отработавших газов присутствует до 1200 компонентов, по данным литературы определены следующие значения % (табл. 2).
Таблица 2 Данные о компонентах помещений при использовании МТА для механизации процессов
Компоненты атмосферы Коэффициент бинарности yf
Оксид углерода 1,55
Углеводороды (к СН4) 1,33
Оксиды азота 3,00
Сажа (тч) 1,30
Параметр оптимизации — удельный приведенный нормообъем: для дизелей без наддува:
□ f m 4Д48 ■ 10 ^ ^ Gt
’em ' Ро f = 1 III — 1
m
2 Ne m = 1
-(am+ 0.067S); (19)
для дизелей с газотурбинным наддувом:
г, f 111
4,148 ■ IQ-3'
u,T= J
Таким образом, выражение (5) представляется моделью рассеяния отработавших газов в атмосфере помещения.
Заключение
Показано, что с учетом массообмена воздуха в складах сельскохозяйственной продукции параметрами оптимизации могут выступать максимальные концентрации вредных веществ в атмосфере и удельные нормообъемы, рассчитанные с учетом используемой мобильной техники.
Библиографический список
1. Детри Ж.П. Атмосфера должна быть чистой. — М.: Прогресс, 1973. — 379 с.
2. Мельберт А.А. Повышение экологической безопасности поршневых двигателей: монография. — Новосибирск: Наука, 2003.
— 170 с.
3. Стопорева Т. А., Новоселов А. Л. Методика оценки распространения в атмосфере и на поверхности почв токсичных веществ, выбрасываемых с отработавшими газами дизеля // Вестник АГАУ. — 2010. — № 5. — С. 57-61.
4. Новоселов А.Л., Мельберт А.А., Жуйкова А.А. Снижение вредных выбросов дизелей / под ред. д.т.н., проф. А.Л. Новоселова. — Новосибирск: Наука, 2007. — 139 с.
УДК 681.7.069.32
Д.О. Суринский, А.Г. Возмилов, Ю.Н. Варфоломеев
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СВЕТОЛОВУШКИ
Ключевые слова: светоловушка однощелевая, мониторинг численности и вида насекомых вредителей, светодиод, геометрические параметры.
Введение
Известны конструкции светоловушек — трехконфузорная, трехщелевая и однощелевая (патент № 85799, № 97245) для мониторинга численности и видов насекомых. Наиболее эффективной в работе была однощелевая светоловушка. Рассмотрен вопрос методики расчета основных геометрических параметров светоловушки [1, 2].
На рисунке 1 представлен общий вид светового пучка, испускаемого однощелевой светоловушкой в пространстве, выполненный с помощью компьютерного моделирования.
Анализ конструкции однощелевой свето-ловушки показал, что к основным ее геометрическим параметрам относятся высота светоловушки d1, радиус светоловушки г, угол а между вертикальными стенками улавливающего жерла светоловушки. Выясним, отчего зависит видимость светодиодов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, следовательно, объем эффективного улавливания насекомых.
