CC BY
16
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2G13
39
3 Карпович Э. В. Повышение наглядности в курсе физики с помощью информационных технологий // ХХ лет школьной и вузовской информатики: проблемы и перспективы: материалы всероссийской научно-методической конференции (27-29 марта 2006 г). - Н. Новгород: НГПУ, 2006. - С. 175-178.
4 Карпович Э. В. Использование информационных технологий при изучении курса физики в техническом вузе // Физика в системе инженер-
ного образования стран ЕврАзЭС: тезисы докладов научно-методической школы-семинара (25-27 июня 2007 г). - Москва: ВВИА им. Жуковского, 2007. - С. 112-114.
5 Карпович Э. В. Использование комплекса программированных учебных пособий в курсе физики // Современные методы физико-математических наук: материалы международной конференции, том 3 (914 октября 2006 г). - Орёл: ОГУ, 2006. - С. 274-279.
УДК 631.365.22
А. С. Кизуров, И. В. Якушев, С. В. Костелова, И. П. Лапшин
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ ПРИ СУШКЕ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
ФГБОУ ВПО «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ»
A. S. Kizurov, I. V. Yakushev, S. V. Kostelova, I. P. Lapshin USE OF THERMAL PUMPS WHEN DRYING SEEDS OF GRAIN CROPS FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION «STATE AGRARIAN UNIVERSITY OF NORTHERN ZAURALYE»
Экспериментальным путем доказано, что тепловой насос можно использовать в качестве источника энергии в процессе сушки семян зерновых культур, что позволить сократить затраты на сушку более чем в 2 раза.
Ключевые слова: тепловой насос, источник тепловой энергии, сушка, зерносушилка.
It is experimentally proved that the thermal pump can be used as a power source in the course of drying seeds of grain crops which allows to reduce costs of drying more than twice.
Keywords: thermal pump, source of thermal energy, drying, grain dryer.
Анатолий Сергеевич Кизуров
Anatoly Sergeyevich Kizurov аспирант
E-mail: Impossible_@mail.ru
Иван Викторович Якушев
Ivan Viktorovich Yakushev аспирант
E-mail: ivan_320_89@mail.ru
Светлана Владимировна Костелова
Svetlana Vladimirovna Kostelova аспирант
Е-mail: svetlana-elena@mail.ru
Игорь Петрович Лапшин
Igor Petrovitch Lapshin
доктор технических наук, профессор
Е-mail: igor.lap@mail.ru
Зерносушильные установки классифицируются по нескольким параметрам, одним из которых является способ сушки горячим воздухом или смесью горячих дымовых газов с наружным воздухом. При сушке зерна газовой смесью расходуется в 2-2,5 раза меньше топлива, чем при сушке нагретым воздухом, и потому этот способ получил наибольшее распространение.
В современных зерносушильных установках в качестве источника тепловой энергии применяют горелки жидкого, газообразного и твердого топлива, а также электронагреватели [1, 2].
Сушилки с данными источниками получения тепловой энергии имеют ряд недостатков: низкий КПД (менее 30 %); высокие энергозатраты (8-12,2 кг услов-
ного топлива и 3 кВтч электроэнергии на сушку одной плановой тонны); пожаро-взрывоопасность; несоответствие требованиям ВТО по содержанию вредных продуктов химической реакции в топочных газах, входящих в состав сушильного агента (бенз(а)пирен и др.); потери при теплопередаче от сушильного агента к зерновке и влагопереноса от зерновки к сушильному агенту при использовании смеси топочных газов в результате образования «пленочки» на поверхности зерновки [4].
Одним из перспективных источников тепловой энергии является теплонасосная установка (ТНУ) -устройство для переноса тепловой энергии от низкопотенциального источника (с низкой температурой) высокопотенциальному (с более высокой температурой) [3].
40 Научный журнал Вестник Курганской ГСХА
В настоящее время ТНУ используются для отопления помещений и для утилизации сбросной теплоты. В технологических процессах, в частности для сушки зерна, ТНУ широкого применения не нашли, так как их конструкция не позволяет добиться большой производительности по воздуху [3].
Максимальная температура, которую можно получить при помощи ТНУ, ограничивается параметрами холодильного агента.
Для обоснования применения ТНУ в качестве источника энергии для сушки зерна была разработана расчетная схема (рисунок 1) и опытная лабораторная установка.
Тепловой насос
/ \ Ох \ Qt t
Испаритель "IV, °С Конденсатор Тк, °С
1, 2, 3 - температура конденсатора при температуре в помещении +22,5 °С, +21,8 °С и +17 °С соответственно; 4, 5, 6 - температура испарителя при температуре в помещении +22,5 °С, +21,8 °С и +17 °С соответственно Рисунок 2 - Графическая зависимость температуры конденсатора и испарителя при разных температурах в помещении
В конденсаторе при высокой температуре (от +60 °С до +90 °С) холодильный агент отдает тепловую энергию окружающему воздуху, нагревая его, что дает возможность создать сушильный агент с необходимыми параметрами для мягких режимов сушки семян (температура сушильного агента от +40 °С до +65 °С) (рисунок 3) [5].
\ л т0
w0
Рисунок 1 - Расчетная схема опытной установки для сушки семян на основе ТНУ
Основными параметрами ТНУ являются температура испарителя ТИ, температура конденсатора ТК, хо-лодопроизводительность QX и теплопроизводитель-ность Qr Кроме этого, необходимо знать температуру и влажность окружающего воздуха (Т0; w0), агента сушки (Т1; w1) и отработанного агента сушки (Г1; w^), а также влажность материала до (wm) и после (w'm) сушки.
Проведенные исследования работы лабораторной установки показали, что время работы компрессора ограничивается тепловой защитой электродвигателя компрессора. Все результаты лабораторных исследований были математически обработаны в программе Excel. При увеличении температуры в помещении с 17 °С до 22,5 °С происходило увеличение скорости нагрева поверхности конденсатора (в среднем на 2 минуты) (рисунок 2).
1 - начальная температура воздуха +15,3 °С; 2 - начальная температура воздуха +19 °С Рисунок 3 - Зависимость температуры сушильного агента, полученного ТНУ, от температуры конденсатора
1 - сушка овса ТНУ; 2 - сушка овса ТЭНом;
3 - сушка пшеницы ТНУ; 4 - сушка пшеницы ТЭНом
Рисунок 4 - Изменение влажности пшеницы и овса в процессе сушки
Были проведены сравнительные опыты сушки зернового материала (пшеница, овес) ТНУ мощностью 350 Вт, и электрическим ТЭНом мощностью 800 Вт. При сушке пшеницы сушильным агентом, выработанным ТНУ, влажность уменьшилась с 20,5 % до 14,7 % за 50 минут (рисунок 4, кривая 1). При сушке пшеницы сушильным агентом, выработанным электрическим ТЭНом, влажность уменьшилась с 20,5 % до 13,9 % за 50 минут (рисунок 4, кривая 2). Разница в съеме влаги составляет 0,8 %. Аналогичные результаты получены для овса (рисунок 4, кривые 3, 4).
В результате проведенных исследований было установлено, что производительность ТНУ по удалению влаги меньше ТЭНа на 11 %, но потребление электроэнергии меньше в 2,3 раза.
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2013
41
Список литературы
1 Анискин В. И., Окунь Г. С. Технические основы оценки работы зерносушильных установок. - М.: Изд-во ВИМ, 2003 г. - 168 с.
2 Иванов Н. М. Оснащение хозяйства Новосибирской области отечественной и зарубежной техникой для уборки и обработки урожая зерновых культур. - Новосибирск, 2010 г. - 92 с.
3 Справочник по проектированию и монтажу тепловых насосов [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые, графические данные (4,38 Мб). - 142 с.
4 Жидко В. И., Резчиков В. А., Уколов В. С. Зерно-сушение и зерносушилки. - М.: Колос, 1982. - 239 с.
5 Арутюнов Г. О. Совершенствование технологии сушки зерна на основе разработки конструктивно-технологических параметров зоны охлаждения зерносушилки бункерного типа непрерывного действия: дис. ... канд. техн. наук. - Москва, 2003. - 161 с.
УДК 378.1
Н. В. Киндер
ОБОСНОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИНЦИПА СИСТЕМНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ОБУЧЕНИЯ
ПОЛТАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ
N. V. Kinder
JUSTIFICATION AND MODELLING PRINCIPLE OF SYSTEMACITIES OF PRODUCTION AND TRAINING
POLTAVA STATE AGRARIAN ACADEMY
Проанализированы взаимоотношения и взаимосвязи между методом познания, анализом, и проблемами производства, которые необходимо решать методами синтеза. Показано, что это противоречие может быть решено лишь в том случае, если вместо суммы знаний обучаемые получат цельную систему знаний.
Ключевые слова: анализ, синтез, системность, учебный процесс
Николай Владимирович Киндер
Nikolay Vladimirovich Kinder кандидат технических наук, доцент
Хронология причинно-следственных связей состояния, проблем и задач в сфере производства (далее В) и обучения (далее Н) имеет такой концентрированный вид. Низкий уровень и эффективность аграрного В является следствием проблемы его организационно-управленческого обеспечения. Она является производной и провоцируется низким уровнем научного обеспечения. Первопричина последней - недостатки в методологии подготовки специалистов. Она заключается в расчленении учебного процесса как целого, на отдельные части, дисциплины (метод анализа). При их изучении теряется целостность объекта изучения (В) и его высшее свойство, - эффект целостности (эмерджент-ности, - эффект «ни из чего»). Результат - отдельные фрагменты знаний.
Relationship and interrelations between a knowledge method, the analysis, and production problems which needs to be solved by synthesis methods are analyzed. It is shown that this contradiction can be solved only in the case when instead of the sum of knowledge trainees will receive integral system of knowledge.
Keywords: analysis, synthesis, systemacity, educational process
В основе В, напротив, - метод синтеза - сочетание всех элементов в целое, - потребность системы знаний (СЗ). В то же время качество суммы не уравнять с качеством СЗ: факт несоответствия традиционного метода Н системным потребностям В. Метод анализа в Н обеспечивает сумму, а синтез - СЗ. Вот почему раздаются призывы к усилению синтеза в познании. Потому что суть познания - это сочетание методов анализа и синтеза. Синтез - первая ступенька к системному Н и его результатам, СЗ. К сожалению, такие задачи в образовании не имеют однозначного решения даже на перспективу. С одной стороны: «Содержание высшего образования - система знаний, которая должна быть сформирована в процессе обучения (Закон «О высшем образовании» 2002 г.). С другой стороны: «Цель перестройки учебного процесса - получение суммы знаний» - новейшая педагогика и Доктрина высшего образования на ХХ1 в. [3]. В историческом аспекте - 400 лет без продвижения. Потому что задача на перспективу - аналогичная периоду образовательно-дидактичной революции конца XVII в. [3].
И это происходит в условиях, когда лавиной идет прорыв системности во всех сферах, и даже в СШ [6]. На В, в обход Н, зреет осознание того, что интеграция (не что иное, как системность) В обеспе-
