CC BY
74
УДК 633.521:631.365.036.3
Особенности процесса досушки рулонов льна
ШУШКОВ Роман Анатольевич, соискатель
e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н. В. Верещагина
КУЗНЕЦОВ Николай Николаевич, канд. техн. наук, доцент
e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н. В. Верещагина
ОРОБИНСКИЙ Дмитрий Федорович, д-р техн. наук, профессор
e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н. В. Верещагина
Аннотация: значение льна в народном хозяйстве трудно переоценить. Однако в последнее время производство льна-долгунца стало нерентабельным. Одна из составляющих повышения эффективности льноводства - обеспечение сохранности выращенного урожая.
В отдельные годы климатические условия не позволяют заготавливать тресту традиционными способами, требуется разработка и внедрение адаптированных технологий уборки льносырья.
Искусственное досушивание тресты в рулонах при подаче теплоносителя внутрь рулона зонально по высоте - рациональный способ сохранения урожая в экстремальных погодных ситуациях.
Ключевые слова: лен; заготовка льнопродукции; сушка рулонов льна.
В настоящее время Россия находится в сырьевой зависимости от хлопкосеющих стран, что является недопустимым положением для страны. Поэтому для обеспечения экономической и стратегической независимости крайне важно иметь отечественное целлюлозное волокнистое сырье. Важное место здесь должно занять производство отечественного льноволокна [1].
Лен - ценнейшая техническая культура, используемая в медицине, текстильной, пищевой и оборонной промышленностях, автомобилестроении, строительстве, коммунальном хозяйстве, при производстве бытовой химии.
На протяжении нескольких столетий Россия традиционно являлась крупнейшим мировым производителем и экспортером льноволокна. От продажи льна за рубежом российская казна получала ежегодно до 90 млн. руб. золотом. Лен был доходной статьей экспорта и в советский период [2].
Однако с начала 90-х годов прошлого столетия в связи с подорожанием энергоносителей, машин, минеральных удобрений и средств защиты растений в Российской Федерации значительно снизилась эффективность льноводства. Наблюдается сокращение площадей, занятых льном, закрываются льнозаводы. Текстильные предприятия испытывают недостаток волокна и вынуждены завозить его из-за границы [3].
Производство льна-долгунца в 1998 году стало нерентабельным, а РФ из экспортера льноволокна превратилась в импортера.
В то же время в мире наметилась устойчивая тенденция увеличения спроса на льняные ткани. Льносеющие страны увеличивают посевы и производство льна. Так, Китай увеличил производство льна в 1,5 раза. Страны Западной Европы на протяжении ряда лет собирают устойчивые урожаи льноволокна [2].
В Вологодской области, как и во всем Северо-Западном регионе, широко используется комбайновая технология уборки льна с прессованием его в рулоны [4].
Рулонная технология полностью исключает ручной труд льноводов на всех технологических процессах - от подъема тресты из лент до реализации ее на завод, что немаловажно ввиду резкого сокращения численности сельского населения. Общие затраты трудовых ресурсов на уборке и по реализации сырья сокращаются в 9,5 раз, потребность в транспортных средствах - в 2...2,5 раза по сравнению со сноповой технологией [5].
Существенное влияние на эффективность производства льна-долгунца с использованием рулонной технологии оказывают погодные условия. Уборка льна проводится во второй половине августа и в сентябре, когда погодные условия становятся неблагоприятными для проведения уборочных работ. Это приводит к растягиванию периода уборки и к ежегодным потерям 40...50 % выращенного урожая
[2].
Большое количество осадков, высокая относительная влажность и сравнительно низкая температура воздуха, наличие продолжительных рос и туманов, небольшое количество солнечных дней за период уборки при значительном числе дождливых и пасмурных, обуславливают высокую влажность убираемого льна, засоренность стеблей, прорастание, порчу и снижение качества урожая [2, 4].
Так в Вологодской области в 2012 г. было засеяно под лен-долгунец 6202 га, а урожай убран с площади 3363 га, потери составили 54,2 %.
В 2011 г. было засеяно 9145 га, урожай убран с площади 4927 га, потери составили 46,2 %.
Напомним так же, что дождливая погода 2006 г. не позволила вологодским
сельхозпредприятиям собрать весь урожай льна, в поле осталось 6400 га, а это 70 % от всего урожая. В области даже было объявлено чрезвычайное положение [6].
Применение различных вспомогательных приемов по снижению влажности льнопродукции, таких как десикация посевов, плющение стеблей, растил лент на аэрационных каналах, оборачивание, ворошение и вспушивание лент, установка порций тресты в конусы или шатры, укладка в копны, не всегда позволяет создать условия для формирования рулонов кондиционной влажности [5].
В таком случае остается или выжидать хорошей погоды, что приводит к снижению качества тресты, а иногда и к полной ее потере или разрабатывать технические средства, позволяющие адаптировать технологию уборки к сложным погодным условиям и осуществлять подъем льносырья без существенного снижения качества.
Для сохранения урожая в период уборки в условиях повышенного увлажнения существуют два способа: технология консервирования влажного льносырья и искусственное досушивание.
В качестве консерванта чаще используется безводный аммиак [6]. Данный консервант позволяет подавить процессы деструкции компонентов стебля и волокна и сохранить природное качество волокна при хранении тресты с влажностью до 60 % в течение 8 месяцев [7].
Однако данная технология не очень востребована из-за введения в технологический процесс уборки дополнительных операций, больших затрат на сушку после консервации и снижения качества продукта при неравномерной обработке аммиаком [2].
Единственным надежным способом прекращения биохимических процессов, а значит и предотвращения порчи убранного урожая является сушка [8].
Только после того как из свежерулонированной льнотресты будет удалена вся избыточная влага и треста будет доведена до оптимального состояния, можно рассчитывать на последующую надежную сохранность продукции (хранение осуществляется в течение 1...8 месяцев) [9].
Искусственное досушивание рулонов тресты, применяемое как элемент технологии уборочных работ, является рациональным способом сохранения урожая в экстремальных погодных ситуациях, когда иным способом сохранить качество льнотресты и урожай в целом невозможно [10, 11].
Для интенсификации процесса сушки рулонов льна предложено устройство [12] состоящее из полого цилиндра, на котором по высоте и диаметру равномерно размещены отверстия, конуса для прокалывания рулона и воздуховода для подачи теплоносителя.
Но в процессе проведения экспериментальных исследований выявились недостатки данного устройства - неравномерность сушки рулона льна по высоте и неэффективное использование теплоносителя.
Равномерность сушки рулона льна трудно обеспечить по двум причинам: первое, теплоноситель, обладая инерционностью, при выходе из распределителя имеет разные скорость и давление в начале и в конце распределителя (в конце они больше); второе, плотность прессования рулона в различных его частях разная, в виду того, что стебель льна имеет сбежистость, в результате теплоноситель устремляется по пути наименьшего сопротивления, то есть в зону наименьшей плотности.
Известно, что стебель льна представляет собой по форме сильно вытянутый конус, однако принято считать его форму цилиндрической. Такое допущение впол-
не оправдано при рассмотрении отдельного стебля. Но если рассматривать слои льнотресты в рулоне, представляющие собой массив стеблей, как объект сушки, где важное значение имеет плотность прессования, то форма стебля начинает оказывать заметное влияние на протекание процесса сушки, и пренебрежение ею может отрицательно отразиться на равномерности сушки рулона в целом [13].
Также установлено, что длина стеблей влияет на неравномерность их по влажности, которая, как показали исследования, может достигать 2...5 %, причем наибольшую влажность имеют комлевые и серединные части, а наименьшую - вершинные [14].
Для определения параметров стебля льна были взяты пробы льносоломки. С разных мест поля ЗАО «Шексна» общей площадью 120 га, взяты 10 пучков льносоломки сорта Мерилин, численностью 100 единиц каждый (см. рисунок 1).
Рисунок 1. Пучки льносоломки.
Средние показатели качества льносоломки представлены в таблице 1.
Таблица 1. Средние показатели качества льносоломки.
В виду наличия сбежистости стеблей плотность прессования рулона в различных его частях разная. В связи, с чем сложно обеспечить равномерность досушки рулона по всему объему. Для решения этой проблемы предлагается разбить рулон
по зонам и, перемещая поршень внутри распределителя теплоносителя, сушить его зонально (см. рисунок 2). В начале сушится комлевая часть рулона, далее поршень поднимается на середину распределителя - сушится средняя и комлевая часть, в конце поршень поднимается кверху - сушиться весь рулон.
Рисунок 2. Схема распределения теплоносителя по зонам.
I - комлевая зона (наибольшая плотность прессования); II - средняя зона (средняя плотность); III - зона вершин (наименьшая плотность).
1 - воздуховод; 2 - основание; 3 - распределитель теплоносителя; 4 - съемный конус;
5 - поршень; 6 - крышка; 7 - рулон льнотресты.
Для определения количества удаляемой влаги при доведении рулона льнотресты до кондиционной влажности 19% [15] воспользуемся формулой [4]:
\УН - \УК
С2 =т —-------------
ув
/
где тр - начальная масса рулона льнотресты, кг;
У\/н - начальная влажность материала, %;
У\/к - конечная влажность материала, %.
Количество воздуха, необходимое для удаления влаги определим по формуле
[4]:
С10-Рв
/
где с!о - влагопоглотительная способность воздуха, г/кг; рвз - плотность воздуха, кг/м3.
Время непрерывного вентилирования найдем из выражения [4]:
(2)
(3)
где двт - производительность вентилятора, м3/час.
Количество тепла, необходимое для испарения влаги из рулона можно найти по зависимости [4]:
где го - удельная теплота испарения влаги, кДж/кг.
При проведении экспериментальных исследований подачи воздуха внутрь рулона по зонам средний удельный расход тепла на испарении 1 кг влаги находился в пределах 1800...2100 ккал.
Исследованиями ВНИИ льна было установлено, что при продувке рулона льнотресты вдоль его центральной оси средний удельный расход тепла на испарении 1 кг влаги находился в пределах 2320...2650 ккал [16].
По вышесказанному можно сделать заключение, что подача теплоносителя внутрь рулона зонально по высоте позволяет сократить затраты энергии на сушку рулонов льнотресты.
В отдельные годы климатические условия не позволяют заготавливать тресту традиционными способами, требуется разработка и внедрение адаптированных технологий уборки льносырья.
Предлагаемое искусственное досушивание тресты в рулонах при подаче теплоносителя внутрь рулона зонально по высоте - более рациональный способ сохранения урожая при неблагоприятных погодных условиях.
Применение в льносеющих хозяйствах досушки некоторой части льняного сырья в рулонах позволит с небольшими затратами труда и средств вовремя убирать урожай без потерь качества продукции.
Список литературы:
1. Лачуга, Ю. Ф. Инновационные технологии для льноводства [Текст] / Ю. Ф. Лачуга, М. М. Ковалев // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: Материалы международной научно-практической конференции (г. Минск, 19-20 октября 2010 г., в 2 томах, том 1). - Минск: РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства», 2010. - С. 12-18. ISBN 978-985-90213-8-1.
2. Петухов, Б. С. Повышение эффективности производства льна-долгунца в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации путем выбора рациональной технологии и разработки адаптивных технических средств [Текст]: дисс. ... д-ра техн. наук/ Б. С. Петухов. - СПб., 2005. - 426 с.
3. Смирнов, Н. А. Новая технология уборки льна, уборки и подготовки к переработке тресты / Н. А. Смирнов, В. Н. Соколов, С. В. Смирнов, А. А. Лоба-
(4)
Выводы:
чев, С. С. Смирнов // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межвед. тематич. сб. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». - Минск, 2009. - Вып. 43. - С. 169-173.
4. Оробинский, Д. Ф. Уборка льна в условиях Северо-Западного региона России: учебное пособие / Д. Ф. Оробинский. - Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2007. - 190 с., ил. ISBN 5 98076-054-7.
5. Колчина, Л. М. Технологии и технические средства для возделывания, уборки и первичной переработки льна-долгунца: Каталог-справочник / Л. М. Колчина, И. В. Крюков - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. - 132 с., ISBN 5-7367-0446-3.
6. Электронный ресурс департамента сельского хозяйства, продовольственных ресурсов и торговли Вологодской области. Режим доступа: http://www. vologda-agro.ru/flax/selsectorlen.
7. Иванов, А. Н. Физико-химические основы технологии приготовления тресты. Режим доступа: http://tplv.hl.ru/nir_ivanov.shtml.
8. Троцкая, Т. П. Перспективы использования озона в биоэнергетических процессах сушки и сохранности растительных материалов [Текст] / Т. П. Троцкая, И. Е. Голубец, А. А. Литвинчук, А. М. Миронов, В. М. Грищук// Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: Материалы международной научно-практической конференции (г. Минск, 21-22 октября 2009 г., в 3 томах, том 2). - Минск: РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства», 2009. - С. 7-14. ISBN 978-985-90213-3-6.
9. Чеботарев, В. П. Анализ конструкций сушилок для сушки рулонов льнотресты / В. П. Чеботарев, А. В. Новиков, И. В. Барановский, С. Б. Лавор // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межвед. тематич. сб.: в 2 т. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». -Минск, 2010. - Вып. 44. - Т. 1. - С. 173-180.
10. Сафиуллин, Р. В. Анализ экономической эффективности применения льноуборочной техники в Тверской области [Текст] / Р. В. Сафиуллин // Льняной комплекс России. Проблемы и перспективы: Материалы международной научно-практической конференции (г. Вологда, 2 марта 2001 г).
- Режим доступа: http://www.booksite.rU/fulltext/lkr/pro/ble/msi/5.htm#76.
11. Сафиуллин, Р. В. Экономически эффективная модернизация комплекса технических средств для уборки льна-долгунца [Текст] / Р. В. Сафиуллин // Льняной комплекс России. Проблемы и перспективы: Материалы международной научно-практической конференции (г. Вологда, 2 марта 2001 г).
- Режим доступа: http://www.booksite.rU/fulltext/lkr/pro/ble/msi/5.htm#78.
12. Пат. 49826 Российская Федерация, МПК7 D01B1/48. Устройство для сушки рулонов льна / Оробинский Д. Ф.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина. - № 2004104301/22; заявл. 13.02.2004; опубл. 10.12.2005, бюл. № 34.
13. Бобровская, И. Е. Моделирование слоя льнотресты как объекта для утонения в слоеформирующей машине на основе формы стебля / И. Е. Бобровская, Е. В.Кислов, Н. Г. Винченок // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межвед. тематич. сб. / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства». - Минск, 2009. - Вып. 43. - С.184-191.
14. Безбабченко, A.B. Об изменении температуры воздуха и материала в
процессе конвективной сушки льняной тресты / А. В. Безбабченко, Э. В. Новиков, И. Н. Алтухова, Т. П. Чекренева, В. А. Романов // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: Материалы международной научно-практической конференции - Минск, 2010. - Т. 1. - С. 233-237.
15. ГОСТ 24383-89. Треста льняная. Требования при заготовках - М.: Издательство стандартов, 1998.
16. Тарлецкий, А. Г. Сушка льняной соломы и тресты в рулонах / А. Г. Тар-лецкий // Экономика, механизация и первичная обработки льна: сборник научных трудов ВНИИ/1. - Торжок, Вып. XXII. - 1985. - С. 68-72.
Peculiarities of flax roll drying up process
Shushkov R.A., applicant
The Federal State Budget Educational Institution Higher Professional Education the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Kuznetsov N.N., Candidate of Science (Technics), Assistant Professor
The Federal State Budget Educational Institution Higher Professional Education the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Orobinskiy D.F., Doctor of Science (Technics), Professor
The Federal State Budget Educational Institution Higher Professional Education the Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Abstract: The value of flax in national economy can be hardly overestimated. However, recently the long-fibered flax production has become unprofitable. One of the components of flax-growing efficiency increase is the provision of the grown yield safekeeping.
In separate years climate conditions don't allow the flax straw be stored up traditionally, therefore, the adapted raw flax harvesting technology development and introduction are required.
Artificial flax straw drying up way in rolls by means of heat bearer feeding inside the roll according to the layer is an efficient way in yield safekeeping under extreme weather conditions.
Keywords: flax; flax products provision; flax rolls drying up process.
