CC BY
7oborudovanie dlya sela. - 2013. - №8. -C. 22-24. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20173143
11. Bojko, A.I. Uborka kartofelya po interaktivnojtekhnologii/A.I. Bojko, I.A. Uspenskij, S.N.Borychev//Sb.: Innovacionnye podhody k razvitiyu agropromyshlennogo kompleksa regiona: Materialy 66-j mezhdunarodnoj nauch.-prakt. konf. - Ryazan': RGATU, 2015. S.38-40. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28303283
12. Kvoprosusoblyudeniya agrotekhnicheskih trebovanijprimekhanizirovannojuborkekartofelya/A.I. Bojko, G.K. Rembalovich, S.N. Borychev, I.A. Uspenskij//Sb.: Sovershenstvovanie sredstv mekhanizacii i mobil'noj energetiki v sel'skom hozyajstve. - Ministerstvo sel'skogo hozyajstva RF; Ryazanskaya Gosudarstvennaya sel'skohozyajstvennaya akademiya imeni professora P. A. Kostycheva. - Ryazan': RGSKHA, 2003. - S.67-68. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21328027
13. Matematicheskaya model' tekhnologicheskogo processa kartofeleuborochnogo kombajna pri rabote v usloviyah tyazhelyh suglinistyh pochv/N.V. Byshov, S.N. Borychev, G.K. Rembalovich i dr. // Vestnik RGATU. - 2014. - № 4 (24). - S. 59-64. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22856914
14. Povyshenie effektivnosti ekspluatacii mobil'noj sel'skohozyajstvennoj tekhnikipri vypolnenii energoemkih processov (na primere kartofelya) / S.N. Borychev, D.N. Byshov, N.V. Byshov i dr. //Ryazan', 2015. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25499083
15. Kostenko M.YU. Tekhnologiya uborki kartofelya v slozhnyh polevyh usloviyah s primeneniem innovacionnyh reshenij v konstrukcii i obsluzhivanii uborochnyh mashin: dis.. d-ra tekhn. nauk./ M.YU. Kostenko. - Ryazan', 2011. - 345 s.URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19258046
16. Tekhnologiya uborki kartofelya v slozhnyh polevyh usloviyah s primeneniem perspektivnyh reshenij v konstrukcii i obsluzhivanii kombajnov: Monografiya / N.V. Byshov i dr. - Ryazan': RGATU, 2015. - 304 s. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25788452
17. Sposob snizheniya energoemkosti processa uborki i posleuborochnoj obrabotki kartofelya/Uspenskij I.A. i dr.//V sb. «Materialy VI Miedzynarodowej Naukowi-Praktycznej Konferencji "Nauka I Inowacja -2010". Volume 11». -Przemysl: «Nauka I Studia», 2010. -S. 45-48.
18. Maslova, L.A. Teoreticheskie predposylki k obosnovaniyu zagruzki kontejnera dlya hraneniya kartofelya / L.A. Maslova, D.V. Koloshein, S.N. Borychev // Politematicheskij setevoj elektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Nauchnyj zhurnal KubGAU) [Elektronnyj resurs]. -Krasnodar: KubGAU, 2020 - №160(06). S. 39-49. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43128321
МАКСИМОВ Николай Михайлович, канд. тех. наук, доцент кафедры автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных наук, max@vgsa.ru
Великолукская государственная сельскохозяйственная академия
Проблема и цель. Целью проводимых исследований является теоретическое обоснование и практическая реализация технологии производства воска на пасеках. Объект исследования: агрегаты для вытопки воска, включающие парогенератор для выработки перегретого пара и паровую рамочную воскотопку. Необходимость проводимых исследований вызвана дефицитом воска на внутреннем рынке Российской Федерации, а также малой производительностью и эффективностью выпускаемых промышленностью агрегатов для вытопки воска. Сложившаяся ситуация требует разработки усовершенствованной технологии получения пасечного воска с минимальными затратами. Методология. Для достижения цели исследования и ответа на поставленные вопросы был сделан анализ литературы и проведены теоретические исследования. В статье представлена конструктивно-технологическая схема установок для вытопки воска. Была составлена схема теплового баланса с наглядным распределением потерь тепла при работе исследуемых агрегатов. Теоретический анализ потерь тепла при вытопке воска производился с использованием известных законов и формул теории теплообмена, а также с учётом накопленного опыта учёными Рязанского ГАТУ им. П.А. Костычева, занимавшимися исследованиями работы агрегатов для вытопки воска. Результаты. Была получена методика расчёта теплового баланса агрегатов для вытопки воска с использованием основных законов теплообмена и даны формулы для определения количества теплоты, требуемой для вытопки воска. Приведены формулы для расчёта термического КПД установок и тепловой мощности парогенератора. Намечены пути дальнейшей модернизации агрегатов для вытопки воска.
Заключение. Проведённые теоретические исследования показали, что тепловая мощность паро-
УДК 638.171.2
DOI 10.36508/RSATU.2021.49.1.021
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС АГРЕГАТОВ ДЛЯ ВЫТОПКИ ВОСКА
© Максимов Н. М. 2021 г.
генератора зависит от ряда факторов: затрат тепла на разогрев воскосырья, рамок, воды; от размеров и свойств материалов парогенератора и воскотопки. Дальнейшим этапом повышения эффективности работы агрегатов может стать подбор и установка теплоизоляционных материалов, что позволит сократить потери тепла в окружающую среду и, тем самым, повысить термический КПД агрегатов для вытопки воска.
Ключевые слова: пчелиный воск, парогенератор, тепловой баланс, перетопка воска, соты пчелиные.
Введение
В настоящее время пчеловодство является неотъемлемой частью сельского хозяйства в Российской Федерации [1, 2]. Одной из главных операций в технологии производства продукции пчеловодства, без которой невозможно дальнейшее увеличение количества пчелосемей и развитие отрасли, является производство воска из пчелиных сот [3 - 10]. Значительная доля производимого воска идёт на изготовление вощины - основы всех сотов в ульевых рамках. Для получения воска используются различные конструкции воското-пок и источников тепла для нагрева воска внутри воскотопки [7, 10]. Перспективным направлением является использование рамочных паровых вос-котопок, так как они не требуют отделения сот от ульевых рамок, в них не происходит повреждение рамок в процессе вытопки воска, а сами рамки при этом проходят дезинфекцию нагретым паром [8]. В силу того, что процесс вытопки воска является одним из трудоёмких в пчеловодстве, стоит задача разработать эффективную технологию переработки воскосырья на пасеках, без потери качества воска и его количества. Согласно поставленным задачам, нами предлагается использование твердотопливного парогенератора для выработки перегретого пара, оснащённого пароперегревателем в качестве источника пара для рамочной воскотопки. Для обоснования конструктивных и технологических параметров парогенератора и воскотопки была поставлена задача провести теоретические
исследования, составить тепловой баланс установок [11-13] и дать его анализ.
Объект и методика исследований Объектом исследований были выбраны агрегаты для перетопки пчелиного воска. Установка для вытопки воска состоит из твердотопливного парогенератора, служащего для выработки перегретого пара и рамочной воскотопки (рис. 1). Парогенератор имеет топочную камеру 1, совмещённую с водогрейным баком 2, в котором происходит нагрев воды и образование пара за счёт выделения тепловой энергии горения древесного топлива. Для отвода дымовых газов используется труба 8, на которой установлен пароперегреватель 7, представляющий собой противоточный теплообменник «труба в трубе». Задачей пароперегревателя является использование теплоты дымовых газов для перегрева пара до значений температур t = 180-200 °С. За счёт избыточного давления полученный перегретый пар через вентиль 14 подаётся в рамочную воскотопку 20 посредством гибкого паропровода 18. Вытопленный в рамочной воско-топке воск сливается в отдельную ёмкость через сливную горловину 21. Для контроля параметров получаемого пара в парогенераторе предусмотрены приборы: манометр 12 и термометр 13. Для сброса избыточного давления пара и предотвращения аварийной ситуации предусмотрен клапан сброса давления 10. Регулирование интенсивности горения топлива в топочной камере 1 производится заслонками 2 и 9 (рис. 1).
- топочная камера; 2 - заслонка воздушная; 3 - водогрейный бак; 4 - сепаратор пара; 5 - трубка;
6 - тепловая изоляция; 7 - пароперегреватель; 8 - труба дымовая; 9 - заслонка дымовая; 10 - клапан сброса давления; 11 - кран отбора влажного пара; 12 - манометр; 13 - термометр;
14 - кран отбора сухого пара; 15 - кран промывки системы; 16 - инжектор; 17 - тележка; 18 - паропровод; 19 - фитинг подвода пара; 20 - рамочная воскотопка; 21 - сливная горловина Рис. 1 - Схема агрегатов для вытопки воска
1
Парогенератор прошёл испытания на частной пасеке в Псковской области, в ходе которых была отмечена эффективность его работы и определены основные технические параметры [14].
Теоретическое обоснование работы агрегатов для вытопки воска Составим уравнение теплового баланса, предварительно рассмотрев отдельные составляющие тепловых потерь, расходуемых на нагрев агрегатов для вытопки воска, на выделение тепла в окружающую среду, на нагрев воды и превращение её в пар, нагрев сотовых рамок и другие потери [12, 13]. При теоретическом обосновании параметров и режимов работы агрегатов для вытопки воска будем использовать известные уравнения теплообмена, а также опираться на методики, разработанные и применяемые учёными Рязанского ГАТУ им. П.А. Костычева для обоснования агрегатов вытопки воска [12-18]. При составлении уравнения теплового баланса зададимся некоторыми допущениями: 1) потери тепла через паропровод 18 (рис. 1) не учитываем; 2) скрытую теплоту конденсации пара в рамочной воскотопке не учитываем. В общем виде уравнение теплового баланса агрегатов для вытопки воска запишется в виде:
О-потр QTOTJJ7 Qnr QBP '
(1)
где 0ПОТР - количество потребляемого тепла на вытопку воска, Дж;
(2топч- количество тепла, выделяемого при сжигании топлива, Дж;
<0,ВР - количество тепла, потребляемого парогенератором, Дж;
(2 - количество тепла, потребляемое вос-котопкои, Дж.
Запишем уравнение теплового баланса в развёрнутом виде:
Qтoпл ~ (Опоп вусп ОВОДЫ) (бяОГ2 ^
+ 0уСГ2 + ОвОСК + Оиара)' Дж
где Опоп - потери тепла в парогенераторе, включающие потери на нагрев корпуса парогенератора и потери тепла с дымовыми газами, Дж;
бусп - количество теплоты, необходимое для нагрева корпуса парогенератора в момент его запуска и прогрева, Дж;
Оводы - количество теплоты, необходимое для нагрева воды и превращения её в пар, Дж;
Опот2 - потери тепла в рамочной воскотопке,
Дж;
буст2 - количество тепла, расходуемое на нагрев рамочной воскотопки, Дж;
Оводы - количество тепла, затрачиваемое на нагрев рамок и восковых сот, Дж;
0°ст - остаточная теплота несконденсиро-ванного пара, уходящая в атмосферу, Дж. При дальнейших расчётах учитываем, что часть тепла дымовых газов затрачивается на перегрев пара в пароперегревателе 7 (рис. 1).Более наглядно затраты тепла на перетопку воска можно изобразить в виде схемы теплового баланса (рис. 2)
Рис. 2 - Схема теплового баланса агрегатов для вытопки воска
Общее количество тепла, образуемое при сгорании топлива, можно определить по формуле:
(3)
где Я - удельная теплота сгорания (для древесного топлива д=15МДж/кг)
тт- масса топлива, загружаемого в топочную камеру, кг;
Кн - коэффициент, учитывающий неполноту сгорания топлива;
К - коэффициент, учитывающий влажность топлива.
Потери тепла в парогенераторе (0ПОп ) будут складываться из потерь тепла в окружающую среду через нагретые стенки корпуса парогенератора
( Qct )> а также из потерь тепла с уходящими дымовыми газами (Qr). Потери теплоты в парогенераторе запишутся в виде:
Qiioti ~ Qct ^ Qr ~> Д^- ^ ^
где QCT - потери тепла через стенки корпуса парогенератора, Дж;
Qr - потери тепла с уходящими дымовыми газами, Дж.
В развёрнутом виде потери тепла запишутся в виде:
Опоп SnoS ■ (Тпг - Т0.с. ) ■ и ■ +
±тгСг-(Тг-Тос),Дж ^
где к- коэффициент компактности агрегата; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К);
площадь наружной поверхности агрегата, м2;
Тщ- - температура парогенератора, К;
Т0 с - температура окружающего воздуха, К;
п - поправочный коэффициент на разность температур;
Г1 - время прогрева агрегата до рабочего режима, с (для исследуемого парогенератора среднее время разогрева т1 = 20 минут при Тос = 22-25 "Си г, = 35 минут при Тос = -5 °С);
тг - масса дымовых газов, кг;
Сг - массовая теплоёмкость, дымовых газов, Дж/(кгК);
Тг - температура дымовых газов, К.
Коэффициент компактности агрегата (к) рассчитывается по формуле:
(6)
где V - внутренний объём агрегата, м3. Теплоотдача агрегата в процессе его работы будет происходить лучеиспусканием и конвекцией. Результирующий коэффициент теплоотдачи от поверхности агрегата к окружающему воздуху будет образован двумя слагаемыми и может быть записан в виде формулы [12]:
(7)
где а '1- коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, Вт/м2К;
ак - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м2К.
Искомый коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием может быть получен по формуле [12]:
= [с, кт_-тоо)}[(т_ /юо)4 -(г„ /100)4],(8)
где Ох - коэффициент лучеиспускания поверхности, Ьт/(м2 К). Для нержавеющей стали коэффициент ¿^принимается равным 1,31 Вт/(м2 К4);
т - температура наружной поверхности
агрегата 1 ' 1 1 ' 1
рассматриваемого агрегата, К;
тое -температура окружающей среды, К.
Используя положения теории подобия, коэффициент теплоотдачи конвекцией может быть определён из критериального уравнения для свободной конвекции в ограниченном пространстве
[12]: Г{ ) (9)
где Ми - критерий Нуссельта, характеризует интенсивность теплообмена на границе раздела фаз;
Яе-критерий Рейнольдса, характеризует режим движения теплоносителя. Для свободной конвекции критерий Рейнольдса не учитываем;
Рг - критерий Прандтля, характеризует физико-химические свойства теплоносителя;
бг - критерий Грасгофа, описывает режим свободного движения теплоносителя;
Г - безразмерный геометрический ком-
плекс, характеризующий геометрическое подобие системы.
Для свободной конвекции не учитываем.
При известном значении критерия Нуссельта коэффициент ак может быть определён по формуле:
(Ю)
I
где л - коэффициент теплопроводности, Вт/(мК);
/ - определяющий характерный линейный размер поверхности теплообмена, м. Определяющим линейным размером является высота вертикальной поверхности теплообмена.
Критерий Нуссельта при свободной конвекции потоков жидкости или газа может быть определён по формуле:
(11)
где С - эмпирический коэффициент. Для ламинарного режима движения теплоносителя С = 1,18;
п - показатель степени. Для ламинарного режима движения теплоносителя п=0,125.
Критерий Грасгофа может быть определён по формуле [12]:
(12)
где р - коэффициент температурного расширения, 1 /К;
g - ускорение свободного падения, д = 9,81 м/с2;
ат — перепад температур между теплоотда-ющей поверхностью ограждения и воздухом, °С;
V- коэффициент вязкости, м2/с.
Критерий Прандтля может быть определён по формуле [12]:
Рг = —; (13)
где а - коэффициент температуропроводности, м2/с.
Коэффициент объёмного расширения может быть определён по формуле:
где ^ - средняя температура пограничного слоя воздуха, определяется по формуле:
(15)
Учитываем, что часть тепла дымовых газов, отнесённого к потерям, расходуется на перегрев пара в пароперегревателе. С учётом КПД пароперегревателя запишем упрощённо количество тепла, идущего на перегрев пара:
~ Пара
■т]т,Дж
(16)
9-
где Лт - коэффициент полезного действия теплообменника, зависящий от его вида, конструкции, свойств и направлений движения теплоносителей.
Фактическое значение общих потерь тепла в парогенераторе:
(17)
Пара' ДЖ
где 0-пот\ - фактические потери тепла парогенератора с учётом работы пароперегревателя, Дж.
Для рамочной воскотопки потери теплоты в окружающую среду можно записать в виде:
QnOTI — к ' а ' S nos ' ( ТрВ Тос ) • Т2 , Дж
(18)
QvCTl mYCTl ' Q,
где Щеп - масса парогенератора, кг;
С
- массовая теплоемкость стали, из
(21)
где
С
- масса нагреваемой воды, кг;
- массовая теплоёмкость воды,
iK - энтальпия конденсата, кДж/кг. Энтальпия конденсата пара может быть определена по формуле:
iK = Ск ■ Тк, кДж ! кг (23)
где ск^4,19кДж/(кг-к) - массовая теплоёмкость сконденсированной воды;
Тк - температура конденсата, К. Удельный расход пара (dn ), отнесённый к 1 кг воскового сырья, равен отношению общего расхода пара ( Dn) к массе воскового сырья, загружаемого в паровую камеру рамочной воскотопки [12].
d„ =
Dn M,
, кг ! кг
(24)
где Трв - температура корпуса рамочной вос-ко топки, °С.
т2- время разогрева рамочной воскотопки до рабочего режима, с. Для рамочной воскотопки время разогрева составляет 2 минуты при температуре ТО.С. = 22-25 °С.
Количество теплоты, расходуемой для нагрева парогенератора в момент запуска:
где М3 - масса ульевых рамок вместе с сотами, кг.
Количество теплоты, затрачиваемое на нагрев воскосырья вместе с рамками, может быть определено по формуле:
(25)
- масса разогреваемого воскосырья
(19) в одной рамке,
С
- массовая теплоемкость воскового
которого сделан агрегат, Дж/(кг К). Для нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т теплоёмкость См = 462 Дж/(кг К);
Т2,Т{ - конечная и начальная температура парогенератора, °С.
Количество теплоты, расходуемой для нагрева рамочной воскотопки:
ОуСТ2 = ™УСГ2 ' СМ (Т2 ДЖ (20)
где Оустг ~ масса рамочной воскотопки, кг; Количество теплоты, идущей для нагрева воды, может быть определено по формуле:
QвOДЫ — теоды ' оды {Д^кон ~ ^нич ) ' тЯойы ' ^ '
сырья, Дж/(кг К);
С дерево - массовая теплоёмкость породы дерева, из которого сделаны ульевые рамки, Дж/(кг К). Для ели теплоёмкость будет:сДЕИШ0 =2юодж/(кг-К): Л"- количество рамок в одной загрузке, шт; ткот - масса корпуса рамки с натянутой проволокой, кг;
Ткон - соответственно конечная и начальная температура воскового сырья и рамок, К.
Общая масса полученного воскового сырья отдельно от рамок может быть определена по формуле:
твоскл = Пр ■ (™РАМШ - тЕОРП ),кг (26)
где тр
- полная масса ульевой рамки с
Дж/(кгК);
Кон -Т'нач. ~ соответственно, конечная и начальная температура воды, °С;
Я - удельная теплота парообразования,
Дж/кг;
Дт - масса испарившейся жидкости в процессе вытопки, кг (для парогенератора по результатам испытаний средний расход воды на образование пара составляет 8 литров в час).
Расход пара для вытопки воска из ульевых рамок может быть определён по формуле:
п (22)
воском, кг;
пР - количество рамок в воскотопке, шт.
Несконденсированный пар будет удаляться из воскотопки в атмосферу, унося с собой часть тепла. Остаточная теплота пара может быть записана в виде:
Qllcpa ~ О-Пара ~( вуСГ2 QlTOTl + QbOCKÄ ) 5 ДЖ (^7)
Зная величину теплоты, выделившейся при сжигании топлива (QTOrm) и время разогрева агрегата, можно рассчитать тепловую мощность парогенератора:
(28)
Зная величину тепловых потерь, можно определить термический КПД агрегатов для вытопки воска. Термический КПД парогенератора составит:
где 1П - энтальпия пара (определяется по давлению и температуре пара). Для нашего случая при 1=160 °С и Р=0,2 МПа энтальпия пара составит 1П = 2782 кДж/кг;
«Г = 1-
(29)
Термический КПД воскотопки составит:
цРВ _ 2 _ QnOTl (30)
QnAPÄ
Термический КПД установок может быть повышен за счёт снижения потерь тепла в окружающую среду.
Заключение
Был разработан и запатентован твердотопливный парогенератор, вырабатывающий перегретый пар для вытопки воска, работающий совместно с рамочной воскотопкой. В ходе исследований была составлена схема теплового баланса с наглядным распределением потерь тепла при работе агрегатов. Была составлена методика расчёта теплового баланса агрегатов для вытопки воска с использованием основных законов теплообмена и даны формулы для определения количества теплоты, требуемой для вытопки воска.
Анализ формул (21) и (25) показывает, что на затраты тепла при перетопке воска оказывают влияние начальная и конечная температуры воска и воды, а также общая масса нагреваемых материалов. Общая масса, размеры и теплофизи-ческие свойства стали, из которой изготовлены парогенератор и воскотопка, также влияют на затраты тепла при начальном разогреве агрегатов. С увеличением массы и размеров агрегатов затраты тепла, описываемые формулами (19) и (20), возрастают. Анализируя полученные формулы (29) и (30), можно сделать вывод, что термический КПД агрегатов можно увеличить за счёт снижения тепловых потерь и в окружающую среду. Эти тепловые потери могут быть уменьшены за счёт установки теплоизоляционных материалов на наружные стенки агрегатов для вытопки воска.
Список литературы
1. Некрашевич, В. Ф. Механизация пчеловодства / В. Ф. Некрашевич, Ю. Н. Кирьянов. - 2-е изд., перераб. и расшир. - Рязань, 2011. - 266 с. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19515936
2. Каширин, Д.Е. Энергосберегающие технологии извлечения перги из сотов специализированными средствами механизации: автореф. дис. д-ра.тех. наук: 05.20.01 / Каширин Дмитрий Евгеньевич. - Рязань, 2013. - 37с. URL: https://www. elibrary.ru/item.asp?id=22622248
3. Кузнецов, А.Ф. Пчеловодство: гигиена, экология, нормы и современные технологии / А.Ф. Кузнецов, В.Г. Тюрин, К.А. Рожков. - СПб.: ООО "Квадро", 2017. - 148 с. URL: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=30713760
4. Пясковский, В. М. Технологические решения и теоретические аспекты получения натурального пасечного воска. / В. М. Пясковский, Т. В. Вербель-чук, С. П. Вербельчук, [и др.] // Зоотехническая наука Беларуси. 2020. Т. 55. № 2. С. 296-303. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43894896
5. Бышов, Д. Н. К вопросу механизации очистки воскового сырья / Д. Н. Бышов, Д. Е. Каширин, В. В. Павлов // Продовольственная безопасность: от зависимости к самостоятельности : сб. матер. Всерос. науч.-практ. конф. - Орел, 2017. - С. 45-48. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32420765
6. Сергеева, Е. Ю. / Технология вытопки пасеч ного воска эндогенным нагревом / Е. Ю. Сергеева, Е. Г. Максимов, А. А. Белов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. - Чебоксары. - 2013. № 2 (78). С. 130-133. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=19072777
7. Максимов, Н. М. Перспективная технология переработки воскового сырья на пасеках с использованием парогенератора / Н. М. Максимов, В. В. Морозов // Материалы Международной научно-практической конференции «Традиции и инновации в АПК» (17-18 апреля 2019 г). - Великие Луки, 2019. - С. 493-498. URL: https://www.elibrary. ru/item.asp?id=41461921
8. Максимов, Н. М. Результаты многофакторного исследования выработки пара в парогенераторе при перетопке воска на пасеках / Н. М. Максимов, В. В. Морозов // Вестник Курганской ГСХА.
- 2019. - №1. -С. 77-80. URL: https://www.elibrary. ru/item.asp?id=39132205
9. Курдяков, Е. В. Восковое сырьё как продукт пчеловодства / Е. В. Курдяков // Электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. по мат. V Всероссийской науч-практ. конф. - Кинель: РИО Самарского ГАУ, 2020. - С. 72-75. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=42437312
10. Сыркин, В. А. Расчет мощности индукционной воскотопки / В. А. Сыркин, Е. В. Кудряков, В. С. Понисько // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: Сб. статей Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Пенза. - 2018. - С. 167-170. URL: https:// www.elibrary.ru/item.asp?id=41042816
11. Рогов, А. А. Технология и агрегат для вытопки воска из пчелиных сотов: автореф. дис. канд. тех. наук: 05.20.01 / Рогов Алексей Александрович // Рязан. гос. агротехнол. ун-т. - Рязань, 2009. - 22 с. - Текст: непосредственный. URL: https://www. elibrary.ru/item.asp?id=15937804
12. Нагаев, Н. Б. Совершенствование процесса вытопки воска с обоснованием параметров центробежного агрегата : диссертация на соис. уч. степ. кандидата техн. наук / Н.Б. Нагаев // РГАТУ.
- Рязань, 2015.- 198 с. URL: http://www.rgatu.ru/ archive/documents/dis_sovet/dis_20151021.pdf
13. Некрашевич, В. Ф. Тепловой баланс центробежного агрегата для вытопки воска из пчелиных сотов АВВЦ 2019 / В.Ф. Некрашевич, Н.Б. Нагаев // Вестник Рязанского ГАТУ. - 2014. - №4 (24). - С. 124-128. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=22856929
14. Пат. 188608 Российская Федерация, МПК7 A 01 K 59/06 (2006.01) F 24 C 1/00 (2006.01). Парогенератор для вытопки воска / Морозов В. В., Максимов Н. М.; заявитель и патентообладатель Велико-лук. гос. с.-х. академия. - № 2018106374/18; заявл. 20.02.2018; опубл. 17.04.2019, Бюл. №11. - 2 с.: ил. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38145085
15. Некрашевич, В. Ф. Комбинированный агрегат для переработки пчеловодной продукции/ В. Ф. Некрашевич, А. А. Курочкин, А. М. Афанасьев // Пчеловодство. - 2016. - № - 5. - С. 48-49. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29768152
16. Шевелев, А. В. / СВЧ-установка для вытопки пчелиного воска / Шевелев А.В., Новикова Г.В., Михайлова О.В., [и др.] // Вестник НГИЭИ. 2020. № 5 (108). С. 16-28. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=42852445
17. Каширин, Д. Е. Исследование массы и геометрических параметров перги и перговых сотов / Д. Е. Каширин // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2010. - № 5. - С. 152-154. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=15104096
18. Ershova I., Electric regulator with solid filler and thermoelectric heat exchanger module to produce energy of water-ice phase transition. / Ershova I., Vasilyev A., Samarin G., Tikhomirov D., Kokunova I.,Ukhanova V.,Dvoretckii L. // Revista Inclusiones. - 2019. 44 vol. 6 num Octubre - Diciembre 2019. pp. 617-631. WOS: 000523189200016, ISSN 07194706. URL: http://www.revistainclusiones.org/ gallery/44%20vol%206%20num%204%20pernambu comundo2019octubdiciemb19incl.pdf
HEAT BALANCE OF WAX HEATING UNITS
Maximov Nikolai M, Cand. technical Sciences, associate Professor of the Department of automobiles, tractors and agricultural Sciences, max@vgsa.ru
Problem and goal. The purpose of the research is the theoretical justification and practical implementation of the technology of wax production in apiaries. Object of research: units for melting wax, including a steam generator for generating superheated steam and a steam frame wax burner. The need for research is caused by the shortage of wax in the domestic market of the Russian Federation, as well as the low productivity and efficiency of industrial units for melting wax. The current situation requires the development of an improved technology for obtaining beeswax with minimal costs.
Methodology. To achieve the goal of the study and answer the questions posed, an analysis of the literature was made and theoretical studies were conducted. The article presents a design and technological scheme of installations for wax melting. A diagram of the heat balance was drawn up with a visual distribution of heat losses during the operation of the studied units. The theoretical analysis of heat loss during wax melting was carried out using the well-known laws and formulas of the theory of heat transfer, as well as taking into account the accumulated experience of scientists from the Ryazan State Agrotechnological University named after I. P.A. Kostychev, who researched the operation of units for melting wax.
Results. A method was obtained for calculating the thermal balance of wax heating units using the basic laws of heat transfer and formulas were given for determining the amount of heat required for wax heating. Formulas for calculating the thermal efficiency of plants and the thermal power of the steam generator are given. The ways of further modernization of the units for melting wax are outlined.
Conclusion. The theoretical studies have shown that the heat capacity of the steam generator depends on a number of factors: the cost of heat to warm up vascolare the water, from the size and properties of materials generator and extractors. A further step in improving the efficiency of the units can be the selection and installation of thermal insulation materials, which will reduce heat loss to the environment and, thereby, increase the thermal efficiency of the units for melting wax.
Key words: beeswax, steam generator, heat balance, wax melting, beeswax combs
Literatura
1. Nekrashevich, V. F. Mekhanizaciya pchelovodstva / V. F. Nekrashevich, YU. N. Kir'yanov. - 2-e izd., pererab. i rasshir. - Ryazan', 2011. - 266 s. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19515936
2. Kashirin, D. E. Energosberegayushchie tekhnologii izvlecheniya pergi iz sotov specializirovannymi sredstvami mekhanizacii: aftoreferat dis. d-ra.tekh. nauk: 05.20.01 /Kashirin Dmitrij Evgen'evich. - Ryazan', 2013. - 37s. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22622248
3. Kuznecov, A. F. Pchelovodstvo: gigiena, ekologiya, normy i sovremennye tekhnologii /A. F. Kuznecov, V. G. Tyurin, K. A. Rozhkov. - SPb.: OOO "Kvadro", 2017. - 148 s. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=30713760
4. Pyaskovskij, V. M. Tekhnologicheskie resheniya i teoreticheskie aspekty polucheniya natural'nogo pasechnogo voska. /Pyaskovskij V. M., Verbel'chuk T. V., Verbel'chuk S. P., [i dr.]//Zootekhnicheskaya nauka Belarusi. 2020. T. 55. № 2. S. 296-303. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43894896
5. Byshov, D. N. K voprosu mekhanizacii ochistki voskovogo syr'ya / D. N. Byshov, D. E. Kashirin,
V. V. Pavlov // Prodovol'stvennaya bezopasnost': ot zavisimosti k samostoyatel'nosti: sb. mater. Vseros. nauch.-prakt. konf. - Orel, 2017. - S. 45-48. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32420765
6. Sergeeva, E. YU. / Tekhnologiya vytopki pasechnogo voska endogennym nagrevom /E. YU. Sergeeva, E. G. Maksimov, A. A. Belov// Vestnik CHuvashskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. I.YA. Yakovleva. - CHeboksary. - 2013. № 2 (78). S. 130-133. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=19072777
7. Maksimov, N. M. Perspektivnaya tekhnologiya pererabotki voskovogo syr'ya na pasekah s is-pol'zovaniem parogeneratora / N. M. Maksimov, V. V. Morozov // Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Tradicii i innovacii v APK» (17-18 aprelya 2019 g). - Velikie Luki, 2019. - S. 493-498. URL: https:// www.elibrary. ru/item.asp?id=41461921
8. Maksimov, N. M. Rezul'taty mnogofaktornogo issledovaniya vyrabotkipara vparogeneratore pri peretopke
voska na pasekah / N. M. Maksimov, V.V. Morozov //Vestnik Kurganskoj GSKHA. - 2019. - №1. -S. 77-80. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39132205
9. Kurdyakov, E. V. Voskovoe syr"yo kak produkt pchelovodstva / E. V. Kurdyakov//Elektrooborudovanie i elektrotekhnologii v sel'skom hozyajstve: Sb. nauch. tr. po mat. V Vserossijskoj nauch-prakt. konf. - Kinel': RIO Samarskogo GAU, 2020. - S. 72-75. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42437312
10. Syrkin, V. A. Raschet moshchnosti indukcionnoj voskotopki / V. A. Syrkin, E. V. Kudryakov, V. S. Ponis'ko // Vklad molodyh uchenyh v innovacionnoe razvitie APK Rossii: Sb. statej Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh. - Penza. - 2018. - S. 167-170. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=41042816
11. Rogov, A. A. Tekhnologiya i agregat dlya vytopki voska iz pchelinyh sotov: avtoref. dis. kand. tekh. nauk: 05.20.01 /Rogov Aleksej Aleksandrovich //Ryazan. gos. agrotekhnol. un-t. - Ryazan', 2009. - 22 s. - Tekst: neposredstvennyj. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15937804
12. Nagaev, N. B. Sovershenstvovanie processa vytopki voska s obosnovaniem parametrovcentrobezhnogo agregata : dissertaciya na sois. uch. step. kandidata tekhn. nauk / Nagaev N. B.; RGATU. - Ryazan', 2015. URL: http://www.rgatu.ru/archive/documents/dis_sovet/dis_20151021.pdf
13. Nekrashevich, V. F. Teplovoj balans centrobezhnogo agregata dlya vytopki voska iz pchelinyh sotov AVVC 2019 / V. F. Nekrashevich, N. B. Nagaev //Vestnik Ryazanskogo GATU. - 2014. - №4 (24). - S. 124128. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22856929
14. Pat. 188608 Rossijskaya Federaciya, MPK7 A 01 K 59/06 (2006.01) F 24 C 1/00 (2006.01). Parogenerator dlya vytopki voska / Morozov V. V., Maksimov N. M.; zayavitel' i patentoobladatel' Velikoluk. gos. s.-h. akademiya. - № 2018106374/18; zayavl. 20.02.2018; opubl. 17.04.2019, Byul. №11. - 2 s.: il. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38145085
15. Nekrashevich, V. F. Kombinirovannyj agregat dlya pererabotki pchelovodnoj produkcii/ V. F. Nekrashevich, A. A. Kurochkin, A. M. Afanas'ev // Pchelovodstvo. - 2016. - № - 5. - S. 48-49. URL: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=29768152
16. Shevelev, A. V. / SVCH-ustanovka dlya vytopki pchelinogo voska / Shevelev A. V., Novikova G. V, Mihajlova O. V., [i dr.] // Vestnik NGIEI. 2020. № 5 (108). S. 16-28. URL: https://www.elibrary.ru/item. asp?id=42852445
17. Kashirin, D. E. Issledovanie massy i geometricheskih parametrov pergi i pergovyh sotov / D. E. Kashirin // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2010. - № 5. - S. 152-154. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15104096
18. Ershova I., Electric regulator with solid filler and thermoelectric heat exchanger module to produce energy of water-ice phase transition. / Ershova I., Vasilyev A., Samarin G., Tikhomirov D., Kokunova I.,Ukhanova V.,Dvoretckii L. // Revista Inclusiones. - 2019. 44 vol. 6 num Octubre - Diciembre 2019. pp. 617-631. WOS: 000523189200016, ISSN 0719-4706. URL: http://www.revistainclusiones.org/gallery/44%20vol%206%20 num%204%20pernambucomundo2019octubdiciemb19inci.pdf
ОЦЕНКА РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ БИОТОПЛИВ
ПЛОТНИКОВ Сергей Александрович, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения, PlotnikovSA@bk.ru
КАРТАШЕВИЧ Анатолий Николаевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения, Kartashevich@yandex.ru
СМОЛЬНИКОВ Михаил Владимирович, канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры технологии машиностроения, mihail.mai@mail.ru
ШИПИН Александр Игоревич, аспирант кафедры технологии машиностроения, shipin95@ gmail.com
Вятский государственный университет
Проблема и цель. Цель исследований - определение оптимальных регулировочных значений топли-воподающей аппаратуры (ТПА) дизельного двигателя Д-245.5S2, широко применяемого в народном хозяйстве, при использовании многокомпонентного биотоплива.
Объекты и методы. Объект исследований - экспериментальная установка, включающая дизель Д-245.5S2, моторный стенд RAPIDO SAK N670, разработанные составы многокомпонентных био-топлив. Содержание стендовых испытаний определялось ГОСТ 18509-88. Исследовалась работа
УДК 621.43.057
DOI 10.36508/RSATU.2021.49.1.022
© Плотников С. А., Карташевич А. Н., Смольников М. В., Шипин А. И., 2021 г.
