CC BY
21
3. ТЕХНОЛОГ1Я ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 663.532:621.928.1 Проф. В.Е. Зубков, д-р екон. наук -
ЛНУ им. Тараса Шевченко, г. Луганск
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ В БЛОКИРОВАННОМ ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ
Аналитическим и экспериментальным способами определены технологические параметры процесса сепарации корнеклубнеплодов в блокированном псевдоожиженном слое, выполненном на вращающейся цилиндрической поверхности. В частности, разработана перспективная схема процесса сепарации, а также определены траектории движения корнеклубнеплодов и примесей, между которыми существует разрыв или "технологический коридор", в пределах которого целесообразно размещать съемник или делитель потоков корнеклубнеплодов и примесей.
Ключевые слова: оптимизация, сепарация, корнеклубнеплоды, блокированный псевдоожиженный слой.
Постановка проблемы. При механизированной уборке корнеклубнеплодов почвенные комки и камни выделяются из вороха частично на мобильных уборочных машинах, окончательно на сортировально-очистительных пунктах. В зависимости от условий уборки на каждую уборочную машину приходится от 4 до 6 рабочих-переборщиков [1].
Анализ последних исследований и публикаций. Так как существенное различие корнеклубнеплоды, комки и камни имеют в плотности, то наибольшее внимание ученых и конструкторов привлекают способы и технические средства, реализующие различие именно в этом признаке.
Проведенный краткий обзор и анализ способов сепарации корнеклубнеплодов свидетельствует, что одной из перспективных систем для сепарации их от крупных тяжелых примесей является псевдоожиженный слой сыпучего материала. Он обладает способностью разделять тела по плотности подобно тяжелой жидкости. Применение способа разделения компонентов в зернистом псевдоожи-женном слое сдерживается из-за нарушения состава среды и расхода наполнителя [2]. Соединение зерен твердой фазы в гирлянды и фиксация их у воздухораспределительной решетки позволило получить блокированный псевдоожиженный слой (БПС), который свободен от ряда недостатков, присущих зернистому [3].
Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. Визуальные наблюдения процесса сепарации клубней картофеля от комков почвы и камней в БПС, размещенном на вращающейся поверхности барабана, показали, что тела в процессе движения ориентируются различными положениями относительно слоя, что оказывает влияние на эффективность процесса разделения тел.
Целью исследований является: оптимизация параметров процесса сепарации корнеклубнеплодов от примесей в БПС.
Изложение основного материала. Для детального изучения этого вопро-
са измерялась выталкивающая сила, действующая на клубни картофеля и почвенные комки, погружаемые в БПС различными положениями.
Клубни считаются по своей форме близкими к эллипсоиду вращения, а почвенные комки близки по размерам и форме к клубням, поэтому в качестве характеристик их размеров обычно принимают: максимальный - длину, средний -ширину и минимальный - толщину. Условимся, что тело, погружаемое в слой и сориентированное длиной параллельно гирляндам, будет погружаться торцом, тело, сориентированное шириной параллельно гирляндам, будет погружаться в слой ребром, а тело, сориентированное толщиной параллельно гирляндам, будет погружаться в слой плоскостью.
Определение эффективной плотности слоя (отношение величины выталкивающей силы к объему тела и ускорению свободного падения, имеющее размерность плотности) для клубней картофеля и комков почвы различных размеров показало, что для клубней картофеля предпочтительной является ориентация плоскостью и ребром. При такой ориентации клубни всплывают из слоя. В случае если клубень (особенно продолговатой формы) сориентирован торцом, он может не всплыть из слоя, что может привести к ошибке в работе сепаратора. Это следует иметь в виду при проектировании подающего устройства и догружа-теля смеси (рис. 1). Необходимо, чтобы окружная скорость догружателя была несколько больше окружной скорости барабана отделителя, что позволит сориентированные торцом продолговатые клубни картофеля уложить либо ребром, либо плоскостью в слой. В тех случаях, когда отделитель будет работать без дог-ружателя, необходимо скорость воздушного потока в зоне загрузки материала в слой понизить, что позволит клубням картофеля, находящимся в слое торцом, легко выйти из этого неустойчивого положения и сориентироваться ребром или плоскостью - положениями более благоприятными для процесса разделения.
Рис. 1. Схема устройства для отделения клубней картофеля от примесей в БПС, размещенном на внешней поверхности барабана
Эффективная плотность слоя при погружении в него почвенных комков также зависит от их ориентации, однако почвенные комки все тонут в слое.
По экспериментальным зависимостям эффективной плотности системы "слой - реальное тело" (клубень или комок почвы) нами определялся технологический запас эффективной плотности, представляющий собой разность между эффективной плотностью "слой - реальное тело" и его истинной плотностью. Полученные экспериментальным путем значения технологического запаса эффективной плотности для клубней и комков сведены в табл. 1.
Табл. 1. Величины технологических запасов эффективных плотностей для клубней картофеля и почвенных комков
Ориентация Номер клубня
1 2 3 4
плоскостью 375 500 690 770
ребром 225 300 370 370
торцом 75 100 150 100
Ориентация Номер комка
1 2 3 4
плоскостью 250 70 130 200
ребром 400 220 390 350
торцом 830 440 460 400
Если допустить, что расположение тел в слое торцом маловероятно, то в качестве расчетных можно взять значения технологических запасов эффективных плотностей при расположении тел в слое плоскостью и ребром.
Для расчета можно принять минимальный запас эффективной плотности в неблагоприятных положениях для клубней - ребром, а для комков - плоскостью. Технологический запас эффективной плотности определится как:
Дрэ = Аркл + Арком (1)
где Дркл и Дрком - соответственно технологические запасы эффективных плотностей клубней картофеля и почвенных комков. По экспериментальным данным он равен 295 кг/м3.
Расчетные значения Дрэр = 267 кг/м3, что достаточно близко, с учетом принятых при расчетах допущениях.
Сумма технологических запасов эффективных плотностей клубней и комков представляют собой величину технологического коридора, в пределах которого необходимо настраивать сепарирующее устройство на эффективную плотность разделения.
Согласно экспериментальным данным среднее значение эффективной плотности клубней рэкл = 1425 кг/м3, а комков рэком = 1340 кг/м3. Среднее значение между ними - рэср = 1382 кг/м3.
Расширив это значение до величины "технологического коридора", получим расчетные значения эффективной плотности для клубней рэкл = 1157 кг/м3, для комков - рэком = 1452 кг/м3, а истинные и наиболее близкие друг другу значения плотностей клубней р =1100 кг/м3 и комков р2 = 1600 кг/м3.
Задаваясь геометрическими и кинематическими параметрами барабанного сепарирующего устройства, мы построили траектории движения тел и определили величину и координаты технологического коридора.
Для чего было использовано решение дифференциального уравнения (1)
Н = -1 (А + В)-(е-^ + е^) + В соъаЖ + А (2)
При со = 1,05; 1,75; 2,09; 2,62; 3,14 1/с. Время г изменяется от 0 до 1 с. Полученные по результатам расчета, траектории движения клубней картофеля и почвенных комков представлены на рис. 2.
Рис. 2. Расчетные граничные траектории движения клубней картофеля и почвенных комков в БПС, выполненном на поверхности барабана:
1-2) траектории выхода клубней из БПС,
2-3) величина технологического коридора, 3-4) траектории выхода почвенных
комков из БПС
Клубни картофеля, в данном рассмотренном случае, всплывают при углах поворота барабана примерно от 30 до 45 градусов. Оптимальное место размещения съемника определяется интервалом углов после всплывания клубней и до всплывания из слоя почвенных комков, т.е. от 45 до75 градусов.
Ввиду того, что БПС является непрозрачной средой, определить фактические траектории движения тел путем киносъемки не представляется возможным. В качестве экспериментального подтверждения нами получены результаты испытаний отделителя барабанного типа на реальном ворохе, а оптимальное место установки съемника определялось по показателю эффективности разделения смеси. Размерно-массовая характеристика входящих в исходную смесь клубней, комков и камней, использованных при определении качественных показателей работы сепарирующего устройства, приведена в табл. 2.
Табл. 2. Размерно-массовая характеристика исходного материала
Материал Размеры, мм Масса, г
толщина ширина длина
шт шах шт шах шт шах шт шах
Клубни 31 58 32 77 47 80 20 140
Комки 26 63 35 75 46 87 40 300
Камни 31 52 47 65 54 110 100 400
В качестве критерия оптимизации процесса сепарации использовался показатель эффективности [1]:
Е = 100 - {5п + 1)'
где: 5п - количество ошибочно отделенных примесей, шт. (%); 5к - количество ошибочно отделенных клубней, шт (%); 1 - показатель исходной засоренности вороха.
На основе результатов экспериментальных данных рассчитывался показатель эффективности сепарации, клубней и комков. Для того чтобы определить
оптимальные пределы установки догружателя и съемника, были проведены опыты по определению показателя эффективности разделения в зависимости от изменения угла установки догружателя от - 15 до +50° и приемной части съемника от + 20 до + 80°. За нуль принималось вертикальное положение устройств.
Положительные углы отсчитывались в сторону вращения барабана, отрицательные - в противоположном направлении. Для каждого случая установки догружателя и съемника определялся показатель эффективности разделения по четырем скоростям воздушного потока (оптимальное значение скорости воздуха при этом попадало в интервал выбираемых скоростей).
На рис. 3 показаны углы ф и фс, при которых достигалось максимальное качество разделения. Из характера зависимостей фс = f (е) и ф = f (е) следует, что для оборотов барабана п = 22 об/мин оптимальный угол установки догружателя будет в пределах ф = 25-30°, а оптимальный угол установки съемника, соответственно, фс = 60-70°.
Как следует из сравнений полученных результатов, аналитические и экспериментальные значения углов установки съемника достаточно близки, что подтверждает правильность предложенной методики определения параметров расчетных траекторий движения тел в слое.
40 --—■--Ь--
-20 0 20 40 60 80 Фа,Фс>фад
Рис. 3. Оптимальные значения показателя (е) в зависимости от углов установки
догружателя и съемника (догружатель роторный, п = 22 об/мин): ф - угол установки оси вращения догружателя; фс - угол установки приемной части съемника
Выводы. В результате оптимизации процесса сепарации корнеклубнеплодов установлено, что между траекториями движения разделяемых тел существует разрыв - "технологический коридор", который и определяет оптимальное место установки приемной части съемника. При данных параметрах установки оптимальные значения технологического коридора определяются интервалом углов поворота барабана от 45 до 75 градусов.
Перспективой дальнейшего развития данного исследования является повышение эффективности и производительности сепаратора путем оптимизации его аэродинамических и кинематических параметров.
Литература
1. Петров Г. Д. Картофелеуборочные машины / Г. Д. Петров. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1984. - 320 с.
2. Зиновьев Ю.И. Об эффективной плотности псевдоожиженного слоя / Ю.И. Зиновьев // ИФЖ. - 1976. - Т. 31, № 5. - С. 13.
3. Зубков В.Е. Совершенствование процесса сепарации корнеклубнеплодов : монография / В.Е. Зубков. - Луганск : Изд-во "Элтон-2", 2005. - 336 с.
4. Зубков В.Е. Технологические аспекты сепарации корнеклубнеплодов и примесей в блокированном псевдоожиженном слое / В.Е. Зубков // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - № 12. - С. 137-141.
Зубков В.€. Оптимiзацiя параме^в процесу сепараци коренебуль-боплодiв у блокованому псевдозрщженому шар1
Аналiтичним i експериментальним способами визначено технологiчнi параметри процесу сепараци коренебульбоплодiв у блокованому псевдозрщженому шар^ виконано-му на обертаючш цилшдричнш поверхнi. Зокрема, розроблено перспективну схему процесу сепараци, а також визначено траектори руху коренебульбоплодiв i домiшок, мiж якими iснуe розрив або "технологiчний коридор", у межах якого доцшьно розмщувати зшмач або дшьник потокiв коренебульбоплодш i домшок.
Ключовi слова: оптишзащя, сепарацiя, коренебульбоплоди, блокований псевдозрь джений шар.
Zubkov V.Ye. Parameter optimization of the tuberous roots separation process in the blocked pseudo-liquefied layer
In this paper technological parameters of the tuberous roots separation process in a blocked pseudo-liquefied layer, carried out on a rotating cylindrical surface, are defined by analytical and experimental methods. Particularly the perspective separation process scheme is developed as well as the tuberous roots and impurities trajectories between which there is a gap or "technology corridor" within which it is advisable to place the puller or the tuberous roots and impurities flow divider are defined.
Keywords: optimization, separation, tuberous roots, blocked pseudo-liquefied layer.
УДК 251.746.1:338.2 Викл. М.В. Бужанська, канд. хт. наук - Львгвська КА
СИСТЕМА ОХОРОНИ ПРАЦ1 ТА ТЕХН1КИ БЕЗПЕКИ У ГОТЕЛЬНО-РЕСТОРАННОМУ КОМПЛЕКС1
Висв^лено важливу роль охорони пращ та техшки безпеки на щцприемств^ оскиь-ки лише за високого ршня охорони пращ можна забезпечити ефективне виконання зав-дань, що постають перед щцприемством i досягнути найкращих економiчних результатов. Проаналiзовано стан травматизму сфери послуг. Запропоновано основш заходи елек-тро- та пожежно! безпеки, як спрямованi на формування правильно! сощально! позищ! особи щодо власно! безпеки.
Ключовi слова: система управления охороною працi у готельно-ресторанному ком-плексi, техника безпеки у готельно-ресторанному комплексу виробнича санiтарiя, пожеж-на безпека та електробезпека у готельному комплексi.
Постановка проблеми. Майже третина населения планети не уявляе сво-го життя без туризму. Понад це, на початку XXI ст. туризм за обсягами доходу справедливо посщае трете мкце серед провщних галузей свiтовоí економки. 1н-дустрш туризму важлива складова економiки бшьшосп кран. На й частку припа-дае до 10 % свггового валового национального продукту, 11 % свггових спожив-чих витрат. Число туристських по'здок в усьому свiтi наближаеться до 600 млн, ^ за прогнозами Всесвiтиьоí туристсько! органiзацií (ВТО), до 2013 р. досягне 937 млн.
Готельно-ресторанне господарство е одшею з складових туристсько! ш-дустрií. Матерiальна база, що призначена для розмiщеиня туристав, посдае одне з перших мiсць тд час формування туристично! iнфраструктури, бо яккть про-
