CC BY
4
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.363
ОЦЕНКА РЕЖИМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЫПУЧИХ КОРМОСМЕСЕЙ_
Б01: 10.31618/Б8и.2413-9335.2020.2.70.535 Агаев Эмил Фикрат оглы
Докторант
Азербайджанский НИИ Агромеханика
Гянджа
ASSESSMENT OF THE PREPARATION OF BULK FEED MIXTURES
Agayev Emil F.
Doctoral student
Azerbaijan Scientific Research Institute of Agromechanics
Ganja
РЕЗЮМЕ
Для обеспечения качественной работы установок для приготовления сыпучих кормосмесей из концентратов и обогатительных смесей указывается на важность обеспечения для всех компонентов смеси минимального значения дисперсии, среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации. Однако подчеркивается, что численные значения указанных величин не могут характеризовать достоинства смесителей и увязни их в системе машин кормоприготовительного предприятия предлагается другая характеристика - оптимальная продолжительность смешивания, т.е. минимальное время, в течение которого будет достигнута равномерное состояние. При этом преследуется цель - обосновать метод расчета продолжительности смешивания для различных условий смешивания и смесительных устройств. При этом предлагается новая методика расчета и эксперимента смесителей с оценкой оптимальных условий эксплуатации.
SUMMARY
To ensure high-quality operation of plants for the preparation of bulk feed mixtures from concentrates and concentration mixtures, the importance of ensuring for all components of the mixture the minimum dispersion value, standard deviation and coefficient of variation is indicated. However, it is emphasized that the numerical values of the indicated values cannot characterize the merits of the mixers and bog down them in the machine system of the feed preparation plant, another characteristic is proposed - the optimal mixing time, i.e. minimum time during which a uniform state is reached. The aim is to substantiate a method for calculating the duration of mixing for various mixing conditions and mixing devices. At the same time, a new methodology for the calculation and experiment of mixers with the assessment of optimal operating conditions is proposed.
Ключевые слова: смесители кормов, продолжительность смешивания, дисперсия, среднеквадратическое отклонение, коэффициента вариации, комбикорм, сыпучие компоненты, обогатительные смеси.
Keywords: feed mixers, mixing duration, dispersion, standard deviation, coefficient of variation, compound feed, bulk components, enrichment mixtures.
ВВЕДЕНИЕ
Приготовление сыпучих кормосмесей завершается смешиванием исходных компонентов. Теоретические и экспериментальные исследования [1, 2, 3] показывают, сто равномерность распределения каждого компонента, которую можно оценить дисперсией Б, средним квадратическим отклонением с или коэффициентом вариации V, улучшается лишь до определенного уровня. После этого наступает установившееся равновесное, состояние, при котором качество независимо от времени смешивания не улучшается.
В общем случае значения D, с, V для этого состояния определяются математическим ожиданием д числа частиц данного компонента (д зависит от массы пробы, вводимой дозы компонента и средней массы его частиц) и
степенью размола сыпучей кормосмесы. В частности, для микрокомпонентов.
с~е-^й ; ab ~ ekV£ ~ jkqq (1)
: - 103гр
VM
где с и аь - средние квадратические отклонение числа частиц и количества вещества;
е - коэффициент, учитывающий степень размола сыпучей кормосмесы ( по данным наших опытов, для комбикорма мелкого помола е = 1,05 ..1,1 , для среднего помола е = 1,1 ... 1,2 и крупного помола е = 1,2 ... 1,5 ) ;
v
k -средняя масса одной частицы микрокомпонента, г ;
q -масса пробы кормосмесы, г ; П -доза вводимого микрокомпонента, %. Задача кормосмесителей - приготовить такую смесь, у которой D, с и V для всех компонентов имеют минимально возможные значения. При этом численные значение этих величин, как видно из уравнений (1), не могут характеризовать достоинство смесительных устройств, поскольку не зависят от особенностей их конструкции и режимов (предполагается, что при смешивании частицы не измельчаются, и обеспечивается равная вероятность попадания каждой частицы в любой заданный объем смеси). Для оценки качества работы смесителей и увязки их в системе кормоприготовительных цехов нужна другая характеристика - оптимальный режим смешивания, то есть минимальное время Т, в течение которого будет достигнуто равновесное состояние.
Обычно продолжительность смешивания и достоинства смесителей оценивают по достигнутому V [4, 5, 6]. Так согласно [4], качество работы смесителя считается удовлетворительным, если v< 20%, причем влияние на V массы пробы, дозы вводимого контрольного компонента и размеров его частиц не учитывается. Однако если их выбрать неправильно, то даже на отличном смесителе нельзя в принципе получить v< 20%, и тогда он будет необоснованно оцененен некачественным. По этому цель этой работы -обосновать метод расчета Т для различных условий смешивания и смесительных устройств.
ОБЪЕКТ И МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ Объектом исследования является подходи к решению задачи оценки продолжительности смешивания компонентов сыпучей кормосмесы на комбикормовых установках. Методической основой принимается анализ предложенных ранее в литературах [7, 8, 9] методы расчета режимов работы комбикормовых установок. В работе [2] приведено уравнение смешивания:
с = (Оо-Оа )е-е/^ +
(2)
которое согласуется опытом и установлено,
что
Т =
(ор- о-д) (0-1)ба
(3)
Где с, о0, оа - текущее, начальное и конечное значения среднеквадратических отклонений рассеивания частиц или вещества контрольного компонента в порциях смеси равной массы;
П - Постоянная времени смешивания, характеризующая интенсивность работы смесителя и способность компонентов к смешиванию;
в - коэффициент, определяющий, на сколько текущее значение с должно превышать минимально возможное оа, чтобы смешивание можно было считать практически законченным (в = 1,05 ... 1,1).
t - продолжительность смешивания. Чтобы определить Т по уравнению (3), необходимо экспериментально найти три значения оь о2, о3 при
^ < ^ < Т ; Гз > Т.
(4)
Поскольку. Т заранее неизвестно, выбрать ^ отвечающие условию (4), очень трудно. По этому на практике число значений t^ для определения О; (/' = 1, 2 ... п) задают с запасом, заведомо принимая п > 3 (п - число экспериментальных точек). В этом случае возникают два вопроса:
1 - какие данные лучше всего принять для вычисления Т из всех п полученных?
2 - как поступить, чтобы часть информации не терялась и использовать для определения Т все результаты экспериментов?
Ответить на них необходимо в связи с тем, что опытные значения среднеквадратического отклонения 5; служат лишь приближенными оценками точных, но неизвестных значений О;, соответствующих времени смешивания ^.
Эти задачи можно решить, если найти наиболее вероятные значения §0, §а и ^ из всех экспериментальных данных методом наименьших квадратов [10]. В соответствии с этим методом должна выполнятся условие
^ =К=оК- ( 5о-5а)е
^а =
тт1 = 1,2,..,п] (5)
Тогда можно считать, что
Оа ~ 5а; Ъ~Т>
(6)
Для упрощения примем а = —. Поставив (2) вместо о0, оа и -1 их приближенные оценки §0, §а и а получим
§г = (§о-§а)е^ + §а а= 1, 2,.... и). (7)
Вначале находим формулы для вычисления величин §0 и, §а входящих в (7) в первой степени. Для этого возьмем частные производные по §0 и, §а уравнения (5) и приравняем полученные выражения к нулю, в результате чего будем иметь систему из двух уравнений. После суммирования введем следующие обозначения;
а = ; m = е™^; p = Е?^ е^; 5 =
(8)
о,
о
о
а
1
Теперь, после решения системы уравнений относительно §0 и §а с учетом (8).
а _ р(6—п) + a(S-m)£ _ pS—am Ьо ~ ; Ья = "
S2-
S2—r>
(9)
Величина ос входим в уравнение (7) нелинейно. Частная производная (5) по ос получается очень громоздкой. Поэтому ос следует находить с помощью элоктронно - вычислительной машины по минимуму суммы (5) . Чтобы сократить вычисления, подставляем выражения (8) и (9) в (5) . После суммирования и некоторых прошений получим уравнение
,2 2 a(2pS—am)—p2 . ,1пч
a2 = a2--ч--— = min (10)
о2—тп
Эквивалентное (5). Так как для конкретного опыта a2 = const, то d2 = min, если вычитаемое уравнения (10)
a(2pS—am)—p2n ¿л л-*
ю = —--— = max (11)
о2—тп
Из (11) можно определить значение а, отвечающее требованию метода наименьших квадратов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ
Ниже приводятся результаты обработки данных одного из экспериментов, выполненного по частной методике;
По ti (min) - 0,5; 1; 2; 4; 8; 16; 32; 64; 128; и соответственно значениям tt по S = 24,2; 15,5; 8,13; 5,24; 4,95; 4,95; 4,95; 4,95; 4,95;
Условия опыта была следующие. На порционном смесителе смешивали 80 кг комбикорма среднего помола и 0,4 кг обогатительной смеси. С обогатительной смеси предводительно было тщательно смешано 5,7 г индикатора (частицы 100....200 мкм). Индикатор вводили таким образом, чтобы получить д = 20.25 частиц в пробе массой q = 2 г окончательно приготовленного комбикорма. Для проверки выводов, вытекающих из зависимостей (1), продолжительность смешивания была специально намного завышена и равнялась 128 мин. За это время 9 раз равномерно со всего объема отбирали пробы по N = 61 шт. Количество индикатора, подсчитанное в навесках комбикорма, д ~ 22.
При Да = - 0,05 и ß = 1,1 получено
а = 1,2; S0 = 40,03; §а = 4,95; Т= 3,55 мин. (12)
Приведенные закономерности могут служит основой для создания рабочих методик определения Т в конкретных условиях экспериментов. Она использовалось нами при определении времени смешивания обогатительной смеси с комбикормом в частной мельнице Гекгельского района.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. При разработке частных методик, которые в наибольшей степени учитывали бы конкретные
особенности и условия проведения экспериментальных исследований, нужно дополнительно руководствоваться следующими рекомендациями. В качестве контрольного компонента можно использовать зерна отдельных культур, не входящих в рецепт, специально приготовленные частицы и т.д. Но индикатор должен быть таким, чтобы его свойства не очень отличались от свойств основанных компонентов, а содержание (по числу частиц или массе вещества) в пробах можно было бы определять точно и быстро.
2. Устанавливать содержание контрольного компонента в пробах лучше подсчетом частиц, чем определением его количества, поскольку первый способ полнее отражает сущность смешивания дискретных элементов. При этом благодаря отсутствию многих операций, присущих химическим, спектрофотометрическим и другим методам определения количества вещества, подсчет частиц значительно менее трудоемок и более производителен.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сторожу к Т.А. оптимизация процесса смешивания кормов / Политематический сетевой электронный научный журнал Куб. ГАУ. -Краснодар: Куб ГАУ, 2019.- С. 31- 99.
2. Баранцева Е.А., Мизанов В.Е., Хохлова Ю. В. Процесса смешивания сыпучих материалов: моделирование, оптимизация, расчет. - Иваново: ИГЭУ, 2008. - 116 с.
3. Спесивцев А. Процесс смешивания при производстве комбикормов // Комбикорма.-2018, №3.-с.37-41.
4. Крюков В. Производство однородных комбикормов и премиксов // Животноводство России.-2010, №8.-с.59-62.
5.Яцунов А.Н., Сабиев У.К., Черняков А.В. Экспериментальные исследования процесса смешивания сыпучих кормов / Вестник От ГАУ.-Оренбург: От ГАУ, 2016, №4 (24),-с.193-198.
6. Лыткина Л.И., Шевцов А.А. Повышение эффективности приготовления комбикормов / Межд. сб. наук труд. Проблемы пищевой инженерии к ресурсосбережения в современных условиях.- СПБ: СПБ ГУНТ и ПТ., 2004.- с. 107114.
7. Бакин М.Н., Капранова А.Б., Верлока И.И. Современные методы математического описания процесса смешивания сыпучих материалов // Фундаментальные исследования.- 2014, №5.- с.923-927.
8. Шевцов А.А. и др. Повышение эффективности производства комбикормов. - М.: Дели Принт, 2005.-с. 243.
9. Клычев Е.М. Эффективный смеситель кормов // Комбикорма,.- 2004, №1.- с. 41-42.
10. Папазов М.Г., Могильный С.Г. Теория ошибок и способ наименьших квадратов. - М.: Недра, 1968.- с. 306.
Агаев Эмил Фикрат оглы
Азербайджан, город Гянджа
+994557577558
