CC BY
19
Раздел II. Животноводство.
УДК 631.364.1
В.И. СОЛОДУН, канд. техн. наук
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПОРШНЕВОЙ УСТАНОВКИ
ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ НАВОЗА
Приведены технологические и энергетические характеристики поршневой установки для транспортирования навоза КРС и математические выражения, адекватно описывающие зависимость параметров процесса от относительной влажности навоза. На основе проведенных исследований выбраны наиболее эффективные параметры и режимы работы поршневой установки для транспортирования навоза и усовершенствовано ее конструктивное исполнение.
В последние годы на фермах КРС все чаще применяют подстилочное содержание животных. При этом получают твердый навоз с относительной влажностью 75-80 %. Для транспортирования твердого навоза наиболее целесообразно применять поршневые установки конструкции СЗНИИМЭСХ типа ПУН-20.
С целью определения основных характеристик и режимов работы поршневой установки ПУН-20 были проведены исследования с измерением следующих параметров:
- массовая производительность установки (Q), кг/с;
- давление в клапанной коробке (Рд), Па;
- вакуум в клапанной коробке (РВ), Па;
- средняя скорость перемещения поршня за цикл (v), м/с;
- коэффициент наполнения полости цилиндра навозом (v);
- мощность на привод установки (N), кВт;
- объемная масса навоза (у), кг/м3;
- влажность навоза (W), %.
Производительность установки определяли объемным способом и подсчитывали по формуле:
Q' =
V - V
t
(i)
121
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
где Vi и V2 - соответственно начальный и конечный объем навоза в бункере установки, м3; t - время опорожнения бункера, с.
Массовая производительность установки определяется по формуле:
Q = Q'-r • (2)
Давление и вакуум определяли с помощью мановакуумметра, установленного на клапанной коробке. Коэффициент наполнения полости цилиндра навозом определяется по формуле:
V = я.
Q т
(3)
где Q - фактическая массовая производительность установки, кг/с; Qt - теоретическая массовая производительность установки, кг/c.
Мощность на привод поршневой установки регистрировали с помощью ваттметра, записывая данные на холостом ходу и при нагрузке. Исследуемые факторы находились в пределах: W=0,72^99,1%; г=1011=1069кг/м3;
Рд=2325^115626Па; РВ=6689^45462Па; у=0,066^0,25м/с; v=0,09^6,95; N=5,1 ^6,6 кВт.
Для оценки энергетических параметров поршневой установки определяли удельные затраты энергии на транспортирование навоза:
N
Q ’
(4)
На основе обработки результатов исследований получены эмпирические зависимости, адекватно описывающие основные технологические и энергетические характеристики поршневой установки при транспортировании навоза. Для удобства анализа средняя скорость поршня за цикл v принята постоянной и равной 0,02 м/с. Тогда основные характеристики поршневой установки выражаются формулами:
122
Раздел II. Животноводство.
Q = 637,7 - 14,8 W + 0,087 W2 (5)
v = 93,53 - 2,15 W + 0,0124 W2 (6)
Ny = 47,43 - 0,95 W + 0,0048 W2 (7)
РД = 6292489 - 124277,38 W + 677,46 W2 (8)
Рв = 1634611,8 - 34112,94 W + 178,69 W2 (9)
Графически данные зависимости представлены на рис. 1.
Рис. 1. Зависимости производительности Q, коэффициента наполнения v, давления Рд, вакуума в клапанной коробке Рв, поршневой установки и удельных энергозатрат от величины относительной влажности навоза W
На технологические параметры поршневой установки существенное влияние оказывает коэффициент наполнения полости цилиндра навозом и средняя скорость перемещения поршня за цикл.
123
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2000. Вып. 71.
Зависимость v=f (v, W) по данным исследований выражается формулой:
v=52,907+191,032v-1,66W+60,438v2+0,0124W2-2,451vW (10)
Графически данная зависимость представлена на рис. 2.
Рис. 2. Зависимость коэффициента наполнения полости цилиндра v от величины относительной влажности навоза W при значениях средней скорости перемещения поршня за цикл:
1 - 0,07 м/с; 2 - 0,1 м/с; 3 - 0,15 м/с; 4 - 0,2 м/с; 5 - 0,25 м/с
124
Раздел II. Животноводство.
Исследованиями установлено (см. рис. 1), что производительность поршневой установки существенно зависит от относительной влажности перекачиваемого навоза. Так, например, при транспортировании твердого навоза с относительной влажностью 84 % производительность равна 7 кг/с, а при транспортировании навоза влажностью 98 % этот показатель равен 22 кг/с. Это происходит потому, что коэффициент заполнения цилиндра твердым навозом значительно ниже, чем коэффициент заполнения жидким навозом (см. рис. 2). Существенное увеличение производительности и соответственно коэффициента заполнения при работе с жидким навозом происходит также и потому, что навозопровод уложен с уклоном к месту сброса навоза.
Из рис. 2 видно, что характер зависимости сохраняется при различных средних скоростях перемещения поршня от 0,07 до 0,25 м/с. Следует отметить, что увеличение средней скорости перемещения поршня на жидком навозе приводит к снижению коэффициента наполнения, так как происходит выплескивание навоза поршнем из цилиндра обратно в загрузочный бункер. Некоторое увеличение коэффициента заполнения при относительной влажности навоза от 84 до 88 % происходит за счет более высокого вакуума в клапанной коробке (см. рис. 1), способствующего засасыванию навоза из бункера. На основе проведенных исследований определена оптимальная средняя скорость перемещения поршня за цикл, которая находится в пределах 0,16 - 0,19 м/с. Из графика (см. рис. 1) видно, что затраты энергии при транспортировании твердого навоза и соответственно давление в клапанной коробке значительно больше, чем при транспортировании жидкого навоза.
Получено 13.03.00.
125
