WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 


Повышение эффективности сушки семян рапса путём совершенствования конструктивных и технологических параметров бункера активного вентилирования

На правах рукописи

Максимов Николай Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУШКИ СЕМЯН РАПСА ПУТЁМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БУНКЕРА АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор
Морозов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор

Сечкин Василий Семёнович

- кандидат технических наук, доцент

Перекопский Александр Николаевич

Ведущая организация – ФГОУ ВПО «Смоленская ГСХА»

Защита состоится 7 июля 2011 г. в 11 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 006.054.01 при Государственном научном учреждении «Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук» по адресу: 196625, Санкт-Петербург, Тярлево, Фильтровское ш., 3, факс (812) 466-56-66, e-mail: nii@sp.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ
СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии

Автореферат разослан 2 июня 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Черей Н.Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рапс – ценнейшая мелкосеменная масличная культура, широко возделываемая в мире и набирающая популярность в России. Объёмы производства рапса растут из года в год. Наиболее уязвимым звеном во всём технологическом процессе производства семян этой культуры является послеуборочная обработка, на которую приходится до 40% общих потерь семян. Одним из важных и ответственных этапов послеуборочной обработки семян является сушка. В настоящее время для сушки семян рапса применяется зерносушильная техника, используемая для сушки традиционных зерновых культур. Семена рапса в силу малых размеров и содержания жиров подвержены перегреву, поэтому во избежание количественных и качественных потерь сушка должна осуществляться на более «мягких» режимах. Проведённый анализ показал, что среди сушилок, применяемых для сушки семян рапса, данным условиям в наибольшей степени удовлетворяют установки активного вентилирования.

Наиболее перспективными и технически более совершенными среди известных конструкций установок активного вентилирования являются бункера активного вентилирования, широко применяемые на существующих зерноочистительно-сушильных комплексах (КЗС). Однако имеющиеся недостатки конструкции на сегодняшний день сдерживают применение в полной мере данных установок. К основным недостаткам бункеров активного вентилирования следует отнести неравномерное распределение подаваемого воздуха по кольцевому объёму бункера, а также наличие выпускного устройства, не обеспечивающего достаточной надёжности и равномерности процесса выпуска семян из бункера. Поэтому исследования, направленные на совершенствование конструктивных и технологических параметров бункера активного вентилирования для повышения качества сушки семян рапса в настоящее время имеют актуальное значение.

Работа выполнена в соответствии с программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Северо-Запада РФ на 2006-2010 гг. и планом НИР ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» по региональным научно-техническим проектам на 2010-2014 гг., по теме № 3: «Повышение эффективности сушки и охлаждения зерна и мелкосеменных культур на очистительно-сушильных комплексах в условиях Северо-Запада РФ путем совершенствования технологических процессов и основных рабочих органов».

Целью исследования является повышение эффективности процесса сушки семян рапса, в бункерах активного вентилирования путём совершенствования его конструктивных и технологических параметров.

Объект исследования. Технологический процесс сушки семян в бункере активного вентилирования.

Предмет исследования. Производственный образец бункера активного вентилирования (на базе БВ-25) для сушки семян.

Практическая ценность. Разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема бункера активного вентилирования для сушки семян. На основании теоретических и экспериментальных исследований определены рациональные конструктивные параметры и режимы работы установки. Внедрение усовершенствованного бункера активного вентилирования для сушки семян способствует повышению качества выполняемого процесса: снижению потерь семян в процессе послеуборочной обработки; снижению времени и энергозатрат, требуемых для выполнения сушки семян.

Реализация результатов. По результатам исследований во ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» был изготовлен и испытан опытный образец бункера активного вентилирования с многоканальной системой распределения воздуха и выпускным устройством на основе шлюзового затвора, который прошёл испытания в ООО «Веть» Себежского района Псковской области.





Апробация. Основные результаты диссертационной работы доложены:

- на 4-й международной научно-практической конференции «Вклад молодых учёных в развитие науки», г. Великие Луки, 2009 г.

- на 61-й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе», г. Кострома 2010 г.

- на 5-й международной научно-практической конференции «Вклад молодых учёных в развитие науки», г. Великие Луки, 2010 г.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ, подана заявка на выдачу патента Российской Федерации на полезную модель.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 122 наименований. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 36 иллюстраций и 17 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- технологическая схема и конструктивные параметры бункера активного вентилирования;

- теоретические зависимости для определения конструктивных параметров бункера активного вентилирования;

- математические модели процесса сушки и процесса выпуска семян;

- результаты производственных исследований по определению рациональных режимов работы бункера активного вентилирования и его технико-экономическая оценка;

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и направления работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» проведён обзор использования и значимость мелкосеменных масличных культур для народного хозяйства, рассмотрен анализ существующего оборудования и сушки семян, рассмотрены и проанализированы пути повышения эффективности работы бункерных установок.

Исследованиями конструкций зерносушильного оборудования и режимов работы, применяемых для обработки рапса занимались Авдеев А.В., Голубкович А.В., Давиденко Е.К., Журавлёв А.И., Ревякин Е.Л., и др. В силу конструктивных недостатков эксплуатируемых зерносушилок и особенностей обработки семян рапса, процесс сушки является достаточно энергоёмким и требующим изыскания способов и технических решений, направленных на повышение эффективности эксплуатации зерносушильного оборудования.

Одним из перспективных решений для сушки семян рапса является использование бункеров активного вентилирования. Вопросами, связанными с изучением и совершенствованием конструкции бункера активного вентилирования занимались авторы Голубкович А.В., Захарченко И.В., Чижиков А.Г., Сычугов Н.П., Наймушин М.И., Долгодворов Г.М., Мальтри В., Цуглёнок Н.В., Манасян С.К., Пиляева О.В. и др.

Среди имеющихся на сегодняшний день конструкций бункерных установок перспективным решением с точки зрения равномерности подвода воздуха, а также надёжности работы является использование многоканальной воздухораспределительной системы на основе воздухоподводящих каналов (коробов), расположенных в кольцевом объёме бункера в горизонтальном положении. Помимо этого для обеспечения надёжности и автоматизации процесса выпуска семян из бункера предлагается использование более надёжного и технологичного выпускного устройства, в качестве которого может выступать шлюзовой затвор. Вопросами определения оптимальных конструктивных параметров шлюзовых затворов занимались Тарасов В.П., Тарасов А.В., Лямкин Е.С. и др., однако чёткой методики выбора конструктивных параметров данных устройств не разработано.

В соответствии с поставленной целью определены задачи исследований:

- выявить рациональные пути повышения эффективности сушки семян в бункере активного вентилирования;

- получить аналитические зависимости для определения конструктивных и технологических параметров бункера активного вентилирования;

- получить уравнения регрессии процесса сушки и выпуска семян в бункере активного вентилирования;

- обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы сушки семян в усовершенствованном бункере активного вентилирования с многоканальной системой распределения воздуха и шлюзовым затвором системы выпуска;

- обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы работы выпускного устройства;

- провести производственные испытания, дать технико-экономическую оценку полученных результатов и сделать выводы.

Во второй главе «Теоретические исследования процесса сушки и выпуска семян в бункере активного вентилирования» сделано обоснование процесса тепломассообмена и расчёт времени сушки семян в предлагаемом бункере активного вентилирования, обоснованы рациональные параметры и режимы работы выпускного устройства, разработана теория заполнения ячеек выпускного устройства насыпным материалом.

Расчёт процессов тепломассообмена и времени сушки семян рапса велись с использованием классических формул, применяемых в теории сушки сыпучих материалов, с учётом конструктивных особенностей многоканальной системы распределения воздуха и физико-механических свойств семян рапса.

Для эффективного протекания процесса сушки необходимо, чтобы тепло подводимое с агентом сушки шло на испарение влаги из материала. Тепловой баланс бункера активного вентилирования в расчёте на 1 кг испарённой влаги можно записать в виде:

(1)

где и – затраты теплоты соответственно на подогрев 1 кг влажного воздуха и на испарение влаги из материала, Дж/кг; – потери тепла с уходящим воздухом, Дж/кг; – потери тепла с высушенными семенами, Дж/кг; – потери тепла на ограждение семенного материала, Дж/кг.

Затраты теплоты на подогрев 1 кг влажного воздуха можно определить из формулы:

(2)




где – расход сухого воздуха в расчёте на 1 кг испарённой влаги; и – энтальпия соответственно подогретого и наружного воздуха.

Расход теплоты на испарение влаги из семян запишется выражением:

(3)

где – энтальпия перегретого пара, при температуре уходящего (отработанного) воздуха, кДж/кг – удельная теплоёмкость воды, кДж/кг; – средняя температура агента сушки, С.

Принимая начальные параметры агента сушки (влажность, температура, атмосферное давление) и используя численные значения параметров процесса сушки выясняем, что первоначальные вариации влагосодержания воздуха практически не сказываются на КПД бункера активного вентилирования.

Потери теплоты с уходящим воздухом определяли из выражения:

(4)

где – теплоёмкость сухого воздуха, кДж/кг; и – температура нагрева воздуха, соответственно выходящего и входящего в сушильную камеру бункера, °С.

Потери теплоты с высушенным материалом находим из выражения:

(5)

где – масса испарённой влаги, кг; – масса семян после сушки, кг; – удельная теплоёмкость сухих семян, кДж/кг.

Потери теплоты на нагревание ограждения семенного материала, образованного стальными перфорированными листами и воздухоподводящими коробами определяли по формуле:

(6)

где – площадь ограждения семенного материала, м2; – суммарный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К) – средняя разность температур между наружной стенкой бункера и центральной воздухораспределительной трубой.

Площадь металлических частей бункера, ограничивающих семена рапса, определяли из выражения:

(7)

где – диаметр внешней цилиндрической оболочки бункера, м; – высота цилиндрической части бункера, м; – угол откоса нижней (конусной) части бункера, град; – количество коробов, – площадь коробов, м2.

Расчётная схема бункера активного вентилирования приведена на рисунке 1.

Рис. 1 – Схема к расчёту бункера активного вентилирования

Для эффективного подвода воздуха в слой семян используем короба пятигранной формы с открытым днищем и перфорированными боковинами.

Площадь короба определяли по формуле:

(8)

где – длина короба, м; – размер вертикальной части короба, м; – размер наклонной части короба, м.

Схема короба представлена на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема короба

Коэффициент полезного действия бункера активного вентилирования для сушки семян рапса определяли из выражения:

(9)

Подстановка численных значений в уравнения теплового баланса позволила установить, что коэффициент полезного действия бункера активного вентилирования для сушки семян рапса с многоканальной схемой подвода воздуха находится в пределах.

Для расчёта продолжительности сушки семян рапса применяли метод приведённой скорости, разработанный Г.К. Филоненко. Продолжительность сушки в этом случае вычисляли по формуле:

(10)

где N – скорость постоянного периода сушки, % / мин; m – показатель степени, характеризующие энергию связи влаги с материалом и физико-химические свойства материала; А и – массообменные коэффициенты, определяющие перемещение влаги внутри материала.

Скорость постоянного периода сушки в этом случае запишем в виде выражения:

(11)

где – средний потенциал сушки; a и b – справочные коэффициенты; – массовая скорость воздуха, кг/(м2с); – величина, обратная удельной нагрузке материала, м2/кг.

С учётом численного решения выражений (10) и (11) а также с учётом начальных параметров процесса сушки было установлено среднее время сушки семян в бункере, которое составило 12 часов.

Одним из важных узлов в конструкции бункера активного вентилирования является выпускное устройство. От выпускного устройства зависит качество и стабильность выпуска готовых семян, идущих на дальнейшую обработку. Выпускное устройство бункера активного вентилирования было предложено заменить на шлюзовой затвор как более надёжное устройство, позволяющее автоматизировать работу и производить выпуск семян с требуемой производительностью. Обоснование рациональных параметров выпускного устройства бункера активного вентилирования проводилась согласно конструктивно-технологической схеме, представленной на рисунке 3.

Рис. 3 – Схема к расчёту параметров выпускного устройства

Относительное ускорение частицы насыпного материала, ограниченной радиальными и боковыми плоскостями, можно записать в виде выражения:

(12)

где – вектор ускорения свободного падения равный 9,8 м/с2; – вектор угловой скорости, направленный по геометрической оси вращения барабана в сторону поступательного движения правого винта при его вращении по вращению барабана, рад /с; – радиус-вектор, проведённый от геометрической оси барабана к центру тяжести семени, м; – вектор относительной скорости семени, м/с.

Минимальную частоту вращения при которой слой насыпного материала станет равным и ячейка полностью загрузится, запишем в виде выражения:

(13)

где R – радиус барабана, м; rст – радиус ступицы, м; – угол ячейки, град;

Чтобы частота была минимальной, целесообразно соблюдать условие:

(14)

Число ячеек в роторе барабана находим из формулы:

(15)

Если ячейка загружается полностью при её выходе из загрузочного окна, то соответствующая этому частота вращения запишется выражением:

(16)

где

(17)

В интервале частот вращения происходит полное заполнение ячеек семенами. При частотах ячейки выходят из загрузочного окна не полностью заполненные, с толщиной слоя семян, равной:

(18)

Приравняв выражение (16) к нулю, находим критическую частоту вращения, при которой прекращается заполнение ячеек:

(19)

Определим производительность выпускного устройства. За один оборот все его ячейки будут полностью или частично загружены и разгружены. Поэтому производительность выпускного устройства (м3/мин) составит:

, (20)

где n – частота вращения барабана; – длина ячейки, м; – площадь вертикального сечения насыпного слоя в ячейке, м2;

Площадь насыпного слоя в ячейке находим из выражения:

(21)

Подставляя (21) в (20) получаем выражение:

(22)

Поскольку частота вращения равна, без учёта толщины лопаток, когда, для полностью заполненных ячеек в интервале частот из (22) получаем:

(23)

Производительность дозатора для полностью заполненных ячеек определяем из выражения:

(24)

где D – диаметр барабана, м; dст – диаметр ступицы.

Оценим мощность на валу ротора выпускного устройства, необходимую для обеспечения частоты вращения ротора. Текущую мощность при пуске запишем в виде:

(25)

где – текущий момент инерции ротора выпускного устройства, кгм2; – текущая угловая скорость вращения ротора выпускного устройства, мин-1;

Поскольку начальная угловая скорость при пуске равна нулю, уравнение (25) запишем в виде:

(26)

где – момент инерции барабана при частоте ; – время пуска дозатора, с.

Если при пуске вращение считать равноускоренным, то время пуска дозатора определим из выражения:

(27)

Подставив выражение (27) в (28) получаем:

(28)

Момент инерции ротора выпускного устройства запишется выражением:

(29)

где – момент инерции ротора с пустыми ячейками, кгм2; – момент инерции материала в запорной зоне, кгм2.

В результате несложных вычислений получаем:

(30)

где – плотность материала лопаток, кг/м3; B – толщина лопаток, м.

Момент инерции насыпного материала без учёта толщины лопаток:

(31)

Мощность, необходимая на преодоление сил трения насыпного материала запишем в виде:

(32)

где – коэффициент трения насыпного материала о поверхность барабана, кг/м3; – сила давления на поверхность барабана, Н;

Силу давления на поверхность барабана определяем из выражения:

(33)

Общую максимальную мощность, необходимую для запуска и работы шлюзового затвора, запишем выражением:

(34)

где – плотность насыпного материала в кг/м3; – угловая координата начала выгрузного окна, отсчитанная от начала загрузочного окна.

При проектировании задаёмся производительностью (м3/ч) и длиной ячейки ротора (м). Выбираем удобный угловой размер загрузочного окна и для лучшей производительности выберем.

Расчётный диаметр барабана при этих условиях находим из выражения:

(35)

Ширину загрузочного окна находим из выражения:

(36)

При численном решении полученных уравнений можно подобрать оптимальные параметры и описать процесс работы выпускного устройства бункера активного вентилирования. Представленная методика расчёта конструктивных параметров выпускного устройства имеет важное значение для практики, так как позволяет на этапе проектирования выпускных устройств шлюзового типа, выбрать оптимальные режимы и параметры, на которых будет осуществляться его работа.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований процесса сушки и выпуска семян в бункере активного вентилирования» изложена программа экспериментальных исследований, описана конструкция экспериментальной установки, приведены методики проведения и обработки результатов экспериментальных исследований.

Схема экспериментальной установки, на которой велись исследования процесса сушки семян, приведена на рисунке 4.

1 – наружная стенка бункера; 2 – центральная труба; 3 – заслонка; 4 – вентилятор; 5 – входной патрубок; 6 – загрузочное устройство; 7 – регулировочное кольцо; 8 – выпускное устройство; 9 – рама; 10 – электродвигатель; 11 – ременная передача; 12 – червячный редуктор; 13 – слой семян; 14 – короб; 15 – вставка короба; 16 – трособлочный механизм; 17 – клапан.

Рис. 4 – Схема экспериментальной установки

Экспериментальная установка представляла собой бункер активного вентилирования, оснащённый многоканальной системой распределения воздуха на основе пятигранных коробов с открытым днищем и перфорированными боковинами и системой выпуска на основе шлюзового затвора с приводом. С учётом анализа литературных источников и теоретических исследований в конструктивной схеме бункера было использовано 37 коробов.

Установка работала следующим образом. Семена через загрузочное устройство 6 засыпались в бункер до требуемого уровня, после чего включался вентилятор 4 и подавался подогретый воздух, который направлялся через входной патрубок 5 по центральной трубе 2 и распределялся по коробам 14 в слой семян. Многофакторные исследования процесса сушки проводились в подвижном (гравитационно-движущемся) слое семян, при включённом выпускном устройстве 8.

Теоретические исследования и поисковые опыты, а также анализ научной литературы позволили сделать выбор факторов, необходимых для исследования процесса сушки семян: расход воздуха – Q, м; температура агента сушки – t, °С; частота вращения ротора выпускного устройства – n, мин-1. Основными показателями для оценки эффективности работы бункера активного вентилирования в производственных условиях служили время сушки и производительность выпуска семян GВ. Для оценки эффективности распределения агента сушки производились замеры температуры семян в кольцевом объёме бункера (в плотном слое). Для оценки производительности выпускного устройства был проведён двухфакторный эксперимент. В качестве факторов были выбраны частота вращения n, (мин-1) и количество лопаток k, (шт) ротора выпускного устройства. Полученные данные обрабатывались с использованием программ MS Exel 2007 и STATGRAPHISH 5.0.

В четвёртой главе «Результаты экспериментальных исследований процесса сушки семян рапса в бункере активного вентилирования» приведены результаты исследований, полученные в ходе проведения эксперимента.

Наиболее важным параметром является время сушки семян. Проведённый многофакторный регрессионный анализ позволил получить уравнение регрессии, описывающее зависимость времени сушки семян от факторов Q, n, t:

, (37)

где – время сушки, ч.

Полученное уравнение регрессии и графическая зависимость (рисунок 5) позволили установить, что наибольшее влияние на показатели процесса сушки оказывают расход и температура агента сушки.

Рис. 5 – Зависимость времени сушки от расхода воздуха и температуры агента сушки

Одним из важных показателей процесса сушки в подвижном слое была выбрана величина влагосъёма с семян за один пропуск через установку. Проведённый многофакторный регрессионный анализ, без учёта незначимых эффектов позволил установить зависимость величины влагосъёма от факторов Q, n, t:

, (38)

где W – величина влагосъёма с семян в процессе сушки, %.

Анализируя уравнение регрессии и графическую интерпретацию, представленную на рисунке 6, выявляем, что наибольшее влияние на величину влагосъёма с семян в процессе сушки оказывает расход и температура агента сушки. Наибольшая величина влагосъёма с семян за один пропуск дос-

тигается при частоте вращения 30 мин-1, подаче агента сушки 2,2…2,5 м/с и температуре агента сушки 60 °С и составляет 7-9%. Данный эффект объясняется большим временем нахождения семян рапса в шахте бункера, что приводит к большему съёму влаги за один пропуск. Анализ полученных уравнений регрессии (37), (38) и графические зависимости (рисунки 5 и 6) позволили установить рекомендуемые параметры:
Рис. 6 - Зависимость величины влагосъёма от расхода воздуха и частоты вращения ротора шлюзового затвора.

температура агента сушки 35-45 °С (для семенного) и 45-55 °С (для продовольственного), подача агента сушки 2..2,5 м/с, частота вращения ротора выпускного устройства 50 мин-1.

В ходе проведения многофакторного эксперимента была исследована зависимость давления воздуха в коробах от выбранных факторов. Проведённый регрессионный анализ, без учёта незначимых эффектов, позволил установить зависимость давления воздуха в коробах воздухораспределительной системы бункера от факторов Q, n, t:

, (39)

где РК – среднее давление воздушного потока в коробах, Па.

Анализируя уравнение регрессии, выявлено, что наибольшее влияние на величину давления воздуха в коробах оказывает подача агента сушки, создаваемого вентилятором. При увеличении подачи воздуха с 0,8 до 2,5 м/с наблюдается увеличение давления в коробах, что объясняется встречным аэродинамическим сопротивлением. В ходе исследований заметного разброса значений давления в коробах выявлено не было, что говорит о равномерности распределения воздуха между коробами системы.

Одним из важных показателей являлась оценка удельных энергозатрат процесса сушки. Проведённый многофакторный регрессионный анализ, без учёта незначимых эффектов, позволил получить зависимость величины удельных энергозатрат от факторов Q, n, t:

, (40)

где N – удельные энергозатраты, (кВт*ч)/т.

Анализ полученного уравнения регрессии и графическая зависимость, представленная на рисунке 7, выявили, что наибольшее влияние на величину удельных энергозатрат оказывает объём подаваемого воздуха. Данная законо-

мерность объясняется ростом нагрузки на привод вентилятора при увеличении подачи воздуха, регулируемого заслонкой 3 (см. рис.4). Увеличение подачи воздуха до 2,2…2,5 м/с приводит к увеличению энергозатрат до 4,5…5 (кВт*ч)/т. Однако на практике снижение энергозатрат на привод вентилятора путём установки меньшей подачи воздуха не всегда оправдано по причине увеличения времени сушки.
Рис. 7 – Зависимость удельных энергозатрат процесса сушки от расхода воздуха и частоты вращения ротора выпускного устройства.

Установлено, что изменение частоты вращения ротора выпускного устройства в диапазоне от 30 до 50 мин-1 не оказывает существенного влияния на удельные энергозатраты, что говорит о малых нагрузках на электродвигатель привода выпускного устройства в данном диапазоне частот.

Одним из важных показателей работы бункера активного вентилирования является производительность выпуска семян из бункера. Проведённый многофакторный регрессионный анализ, без учёта незначимых эффектов, позволил установить зависимость производительности выпускного устройства от факторов n, k:

(41)

где GВ – производительность процесса выпуска семян, т/ч.

Анализируя полученное уравнение регрессии и графическую интерпретацию, представленную на рисунке 8, выявляем, что наибольшее влияние на процесс выпуска семян оказывает частота вращения ротора выпускного устройства.

Исследование работы выпускного устройства показало, что оптимальным является количество лопаток ротора k=8. Установлено, что при увеличении частоты вращения с 30 до 50 мин-1 происходит увеличение производительности выпускного устройства с 6 до 10 т/ч. Пропускная способность бункера активного вентилирования должна быть согласована с пропускной способностью машин для первичной и
Рис. 8 – Зависимость производительности шлюзового затвора системы выпуска от количества лопаток и частоты вращения ротора.

вторичной очистки семян, поэтому рекомендуемые параметры процесса выпуска составляют для семенного режима сушки рапса – 4-6 т/ч, для продовольственного – 6-10 т/ч.

Одним из главных критериев для оценки работы сушильных агрегатов и в том числе бункерных установок является равномерность протекания сушки во всех точках слоя семян. Проведенные исследования нагрева семян в кольцевом объёме бункера в процессе сушки, в условиях плотного слоя при выключенном выпускном устройстве, позволили дать оценку температурного поля семян внутри бункера. По результатам исследований нагрева семян в кольцевом объёме бункера в процессе сушки были получены графические зависимости, представленные на рисунках 9 и 10.

а) б)

Рис. 9 - Зависимость температуры нагрева семян от времени сушки в наружном (а) и среднем (б) слое бункера активного вентилирования

Результаты исследований показали, что в предлагаемом варианте бункера активного вентилирования нагрев семян в процессе сушки происходит планомерно во всём объёме бункера. При температуре агента сушки 55 °С и средней температуре нагрева семян 47 °С пограничные слои семян, находящиеся возле центральной трубы нагреваются до 55-60 °С, в то время как наружные слои семян не более 20 °С.

Рис. 10 - Зависимость нагрева семян от времени сушки во внутреннем слое бункера активного вентилирования

Неравномерность нагрева семян по ширине и высоте шахты бункера активного вентилирования составила 60 % (для серийного БВ-25) и 19 % (для испытуемого БВ-25). Как показали наблюдения, в производственных условиях при сушке семян в серийном бункере БВ-25 при высокой начальной влажности 21…23% после первых 4-х часов работы происходит утечка сушильного агента вдоль центральной трубы наружу, что объясняется подсыханием семян вдоль трубы на глубину 30…50 см и нерациональным распределением агента сушки. При испытаниях предлагаемого бункера активного вентилирования с многоканальной системой подвода воздуха данного явления не наблюдалось.

Главной целью зерноочистительно-сушильных комплексов является доведение семян до требуемых кондиций в зависимости от его дальнейшего назначения. Более жёсткие требования по качеству предъявляются к семенному рапсу, менее жёсткие – к продовольственному. Превышение температурных режимов способно привести к уменьшению качественных показателей семенного материала – всхожести и энергии прорастания. В связи с этим дополнительно было исследовано влияние выбранных режимов сушки семян на качественные показатели.

Анализ качественных показателей семян показал, что выбранные режимы сушки не привели к ухудшению качества семян. Показатели «всхожесть» и «энергия прорастания» по результатам проведённого лабораторного анализа семян находятся в пределах 82-86 % и 79-84% соответственно. Данные значения соответствуют требованиям ГОСТ Р 52325 – 2005. Однако значительное содержание мелких примесей, остающихся после первичной очистки семян, не удовлетворяет требованиям ГОСТа, что делает непригодным использование получаемых семян рапса для семенного фонда хозяйства.

В пятой главе «Технико-экономическая эффективность сушки семян рапса в бункере активного вентилирования» приведены расчёты экономической эффективности работы усовершенствованного бункера активного вентилирования (на базе БВ-25), оборудованного многоканальной воздухораспределительной системой на основе воздухораспределительных коробов и шлюзовым затвором системы выпуска семян в сравнении с серийным образцом бункера БВ-25.

Технико-экономическую эффективность определяли на основании разности энергозатрат на сушку 1 тонны семян рапса при работе базового и предлагаемого бункера активного вентилирования. Годовой экономический эффект от использования предлагаемого бункера активного вентилирования составил 20483 рубля (в ценах 2011 года), что позволяет окупить капиталовложения за 1,45 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Для повышения эффективности процесса сушки семян рекомендуется использовать бункера активного вентилирования с многоканальной системой распределения воздуха на основе пятигранных коробов с открытым днищем и перфорированными боковинами и выпускным устройством шлюзового типа.

2. Для обоснования конструктивных параметров и режимов работы выпускного устройства бункера активного вентилирования получены математические модели, позволяющие определить частоты вращения для эффективного заполнения ячеек (13), (16), (19), производительность (24), мощность, необходимую для работы выпускного устройства (34), диаметр барабана (35) и ширину загрузочного окна (36).

3. Наиболее существенное влияние на эффективность сушки семян рапса обеспечивают технологические и конструктивные параметры бункера активного вентилирования: температура агента сушки 35-45 °С (для семенного) и 45-55 °С (для продовольственного); подача агента сушки 2,2 – 2,5 м3/с; частота вращения ротора выпускного устройства 50 мин-1; производительность выпуска 4-6 т/ч (для семенного) и 6-10 т/ч (для продовольственного); оптимальное количество лопаток ротора выпускного устройства составляет 8 штук;

4. На основании экспериментальных данных получены уравнения регрессии, позволяющие обосновать время сушки (37), влагосъём (38), давление воздуха в коробах (39), удельные энергозатраты (40) и производительность процесса выпуска семян (41) в бункере активного вентилирования.

5. Использование новой системы распределения воздуха на основе пятигранных коробов с перфорированными боковинами позволяет повысить равномерность процесса сушки семян, снизить время сушки семян в 1,5 – 2 раза, в сравнении с серийными бункерами активного вентилирования. Неравномерность нагрева семян рапса при проведении сушки в плотном слое составила 19 % (для бункера с коробами) и 60 % (для бункера без коробов). Среднее время сушки семян рапса в бункере активного вентилирования составило 12 часов, что соответствует теоретическим расчётам. Среднее время сушки семян рапса в бункере активного вентилирования базового типа составило 20 часов.

6. Выбранные режимы сушки, согласно анализу взятых проб позволяют сохранить жизнеспособность семян. Всхожесть и энергия прорастания составили 82…86 и 79…84% соответственно, что отвечает ГОСТ Р 52325 – 2005.

7. Применение усовершенствованного бункера активного вентилирования для сушки семян рапса в условиях Северо-Запада РФ позволяет снизить эксплуатационные затраты на 69%, срок окупаемости капитальных вложений составляет 1,45 года при экономическом эффекте 20 483 рубля.

Основные положения диссертации опубликованы
в следующих работах:

1. Максимов Н.М. / Совершенствование технологии послеуборочной обработки рапса на основе изучения его физико-механических параметров в уборочный период/ Н.М. Максимов, И.Б. Зимин // Вклад молодых учёных в развитие науки / Сборник материалов 4-ой международной научно-практической конференции. Великие Луки: РИО ВГСХА, 2009. – С. 235–239.

2. Волхонов М. С. Повышение эффективности послеуборочной обработки мелкосеменных культур путём модернизации бункера активного вентилирования / М. С. Волхонов, И. Б. Зимин, Н. М. Максимов // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: материалы 60-ой науч.-практ. конф.: в 3т., Кострома: КГСХА, 2009. - Т. 3. – С. 17–19.

3. Максимов Н.М. / Повышение эффективности функционирования системы выпуска бункера активного вентилирования. / Н.М. Максимов, И.Б. Зимин // Вклад молодых учёных в развитие науки / Сборник материалов 5-ой международной научно-практической конференции. Великие Луки: РИО ВГСХА, 2010. - С 180-183.

4. Зимин И. Б. Реконструкция технологической линии послеуборочной подработки мелкосеменных культур в условиях Северо-Запада РФ / И. Б. Зимин, Н. М. Максимов, М. С. Волхонов // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: материалы 61-ой междунар. науч. – практ. конф.: в 3т. - Кострома: КГСХА, 2010. Т. 2. – С. 85–88.

5. Волхонов М.С. Эффективность сушки семян повышена. / М.С. Волхонов, И.Б. Зимин, Н.М. Максимов // Сельский механизатор. – 2010.- №1, С. 4-5.

6. Максимов Н.М. Теория работы и расчёт параметров барабанных ячеистых дозаторов. / Н.М. Максимов, Ю.И. Волошин, И.Б. Зимин, С.М. Загорский // Техника в сельском хозяйстве. – 2010. – №4. – С. 14–17.

7. Морозов В.В. Энергосберегающая сушка семян рапса в установках бункерного типа. / В.В. Морозов, Н.М. Максимов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2011.- №5. – С. 13–14.

8. Морозов В.В. Усовершенствование выпускного устройства БВ-25.

/ В.В. Морозов, Н.М. Максимов // Сельский механизатор. 2011.- №6. – С. 9.



 


Похожие работы:

«Вохмин Вячеслав Сергеевич РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ СБРАЖИВАНИЯ НАВОЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск – 2012 Работа выполнена на кафедре Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...»

«Антонов Евгений Владимирович Разработка технологического процесса планировки рисовых чеков с применением многофункциональной планировочной машины 05.20.01-Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2008 Работа выполнена в Московском государственном университете природообустройства (МГУП) и Унитарном государственном предприятии Инженерный центр Луч Научный руководитель Научный...»

«Вторый Сергей Валерьевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫРАЩИВАНИЯ МОЛОДНЯКА КРС ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСТАНОВКИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО НОРМИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург -2007 Работа выполнена в Государственном научном учреждении Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и...»

«Панкова Елена Анатольевна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АГРЕГАТА ДЛЯ МАШИННОЙ КОНТУРНОЙ ОБРЕЗКИ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рязань 2012 Работа выполнена на кафедрах Эксплуатация машинно-тракторного парка и Техническая эксплуатация транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования...»

«НОВИЧЕНКО Антон Игоревич ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ В ПРИРОДООБУСТРОЙСТВЕ С ПОМОЩЬЮ КОНТРОЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет...»

«Левин Максим Юрьевич СОХРАНЕНИЕ КАЧЕСТВА БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ХРАНЕНИЯ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства 05.20.03 – технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Мичуринск – Наукоград РФ, 2012 Работа выполнена в государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт...»

«СЕМЁНОВА ОЛЬГА ЛЕОНИДОВНА ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ пшеничной МУКИ В поле СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск – 2012 Работа выполнена на кафедре Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...»

«ПОНОМАРЕВ Александр Николаевич ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ СВЧ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ Специальность 05.20.02 – электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2011 Работа выполнена в...»

«Варфоломеев Юрий Николаевич Повышение эффективности электрокопчения За счёт использования поля коронного разряда Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена на кафедре Энергообеспечение сельского хозяйства Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Тюменская государственная...»

«Суринский ДМИТРИЙ Олегович Параметры и Режимы ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО светодиодного электроо п тического преобразователя для мониторинга численности и вида насекомых – вредителей Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск – 2012 Работа выполнена на кафедре Энергообеспечение сельского хозяйства Федерального государственного бюджетного образовательного...»

«АСТАНИН Владимир Константинович обоснование ресурсосберегающи х технологий и средств утилизации п олимерн ых отходов сельскохозяйственн ых предприятий 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Москва – 2009 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования – Воронежском государственном аграрном...»

«Старухин Роман Сергеевич повышение эффективности пред посевной обработки семян яровой пшеницы с использованием низкочастотного электрического поля Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул - 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова Научный руководитель: Официальные оппоненты: Ведущая...»

«Нефедов Сергей Федорович ПО СТРОЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ОБЪЕКТОВ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул - 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова Научный руководитель: доктор...»

«УДК 534.111:63 Пирожков Дмитрий Николаевич МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ КОРМОПРИГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН С ВИБРИРУЕМЫМ ЗЕРНИСТЫМ СЛОЕМ Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Барнаул 2012 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Алтайский государственный аграрный университет...»

«Щипачев Тимур Николаевич совершенствование ТЕХНОЛОГИИ обработки прополиса с разработкой подпрессовщика к брикетному прессу Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рязань – 2012 Работа выполнена на кафедре “Механизация животноводства” федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Рязанский...»

«Гильванов Вадим Фанилевич РАЗРАБОТКА АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОГО ЛИНЕЙНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МАШИНЫ ДЛЯ СОРТИРОВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск - 2012 Работа выполнена на кафедре Электрические машины и электрооборудование Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«АЛЁХИН Алексей Викторович Обоснование параметров и режимов работы ротационного рабочего органа для обработки почвы в инте н си в ных садах Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Мичуринск-наукоград РФ 2010 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный...»

«Морозова Наталья Михайловна ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДГОТОВКИ И ХРАНЕНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ Специальность 05.20.03 – технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Рязань - 2012 Работа выполнена на кафедре Безопасность жизнедеятельности Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Рязанский государственный...»

«ВАСИЛЬЕВ НИКОЛАЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЕТИ 0,38 кВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ ТЕПЛИЧНЫХ ОБЛУЧАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПУТЕМ МОДЕРНИЗАЦИИ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2008 Работа выполнена на кафедре электротехники и электроснабжения в Федеральном государственном...»

«Кобко Антон Анатольевич РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ И МЕТОДИКИ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ПАХОТНОГО АГРЕГАТА НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ПРОЦЕССОВ ЕГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЗОНЫ РФ Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2007 Работа выполнена в Государственном научном учреждении...»






 
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.