CC BY
187
с = 5 [4]. При блокированном резании тяговое усилие составляет 7926 Н. При деблокированном резании тяговое усилие без учета скорости движения снижается в 2,72 раза и составляет 2913 Н.
Таким образом, величина тягового усилия удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными А.Н. Зеленина при условии достижения в уплотненном ядре удельной потенциальной энергии разрушения.
Список литературы
1. Клёнин, Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Н.И. Клёнин, В.А. Сакун. — М.: Колос, 1994. — 104 с.
2. Сельскохозяйственные машины и оборудование: энциклопедия / И.П. Ксеневич [и др.]. — М.: Машиностроение, 1998. — С. 121.
3. Зеленин, А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами / А.Н. Зеленин. — М.: Машиностроение, 1968. — 54 с.
4. Зеленин, А.Н. Лабораторный практикум по резанию грунтов / А.Н. Зеленин, Г.Н. Карасёв, Л.В. Красильников. — М.: Высшая школа, 1969. — 222 с.
5. Кушнарёв, А.С. К методике определения модулей упругости и сдвига почвы / А.С. Кушнарёв // Сборник научных трудов молодых ученых Мелитопольского института механизации сельского хозяйства. — Мелитополь, 1968. — С. 3.
6. Добротворский, И.В. Описание поведения почвы под нагрузкой с помощью метода конечных элементов / И.В. Добротворский // Науч.-тех. бюл. ВАСХНИЛ СО. — 1984. — Вып. 38. — С. 18-24.
7. Дарков, А.В. Строительная механика / А.В. Дар-ков, И.Н. Шапошников. — М.: Высшая школа, 1986. — 458 с.
УДК 621. 565:637.1
А.Б. Коршунов, канд. техн. наук
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии
МЕТОДИКА РАСЧЕТА АККУМУЛЯЦИОННЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО ХОЛОДА
Сохранение качества и сокращение потерь молока является серьезной проблемой, в значительной мере определяющей эффективность работы всего АПК России. Эта задача должна быть решена на базе дальнейшего совершенствования холодильного оборудования и правильного сочетания источников искусственного и естественного холода.
Имеющееся на молочных фермах холодильное оборудование в большинстве случаев не отвечает современным требованиям [1]. Около 80 % находящегося в эксплуатации холодильного оборудования выработало свой ресурс и находится в пред-аварийном или аварийном состоянии. Положение усугубляется тем обстоятельством, что ремонтная база хозяйств, квалификация обслуживающего персонала, поставка запасных частей и комплектующих не отвечает требованиям эффективной эксплуатации холодильной техники. Интенсивность отказов возрастает, что приводит к увеличению потерь продукции от отказов холодильного оборудования. На ферме в 400 гол. при соответствующем уровне цен на коровье молоко потери могут доходить до 30 тыс. р. в сутки. Низкий уровень унификации холодильного оборудования затрудняет его обслуживание и ремонт. Затраты рабочего времени на эти операции составляют около 1000 чел.-ч в год. Это привело к тому, что в ряде случаев оно не отве-
чает требованиям Технического регламента на молоко и молочную продукцию (Федеральный закон от 12 июля 2008 г. № 88-фз). Устойчивый рост стоимости электроэнергии и холодильного оборудования приводит к увеличению себестоимости молока и молочной продукции.
Повышение экономической эффективности холодильного оборудования и развитие бесфрео-новых технологий производства холода имеет большое общегосударственное значение, так как позволит значительно сократить расход электроэнергии и повысить экологическую безопасность за счет сокращения неблагоприятного воздействия фреона на озоновый слой Земли.
Применение аккумуляционных комбинированных холодильных машин (АКХМ) позволит повысить надежность охлаждающих систем и экологическую безопасность, осуществить техническое перевооружение хозяйств АКХМ, выполненных на современной конструктивной и элементной базе, что позволит:
• сократить капитальные и эксплуатационные затраты на охлаждение молока путем снижения установленной мощности компрессоров, испарителей, вспомогательного оборудования и питающих трансформаторных подстанций;
• уменьшить затраты и сократить расход электроэнергии на выработку холода за счет ис-
25
пользования льготного ночного тарифа, более низкой температуры конденсации хладоагента, в том числе в ночное время, применения природного холода наружного воздуха и грунтовой воды для охлаждения хладоносителя;
• повысить надежность и долговечность системы охлаждения за счет более равномерного режима работы;
• снизить пиковые нагрузки по расходу электроэнергии на охлаждение.
Использование всех перечисленных факторов достигается в процессе аккумулирования искусственного и естественного холода, осуществляемого в аккумуляторах холода водоледяного типа. Преимущество применения льда для аккумулирования холода объясняется его увеличенной по сравнению с водой аккумулирующей способностью.
Известно, что энергетическую эффективность выработки холода холодильной машиной принято оценивать холодильным коэффициентом, вычисляемым по формуле
Оо
£ =
N.
(1)
где 0о — холодопроизводительность холодильной машины, кВт, кВт-ч; #ком — потребляемая компрессором холодильной машины электрическая мощность, кВт.
Энергетическая эффективность холодильных систем, работающих на фермах круглый год в различных температурных режимах и временных интервалах, может быть оценена средневзвешенным холодильным коэффициентом £, рассчитываемым по формуле
£ =
I=1-4
где 0{, — теплота, отводимая от охлаждаемого продук-
та и работа, которую нужно затратить при этом на г-м временном интервале, кВт-ч; п — количество временных интервалов.
Энергосберегающие комбинированные охлаждающие системы, работающие на животноводческих фермах и использующие искусственный и природный холод, могут работать в двух основных режимах:
А - Тсх2 < Тнв; Тсх2 < Тг < Тсх1;
Б - Тсх2 > Тнв; Тсх2 < Тг < Тсх1’
где Тсх1, Тсх2 — начальная и требуемая температура сельскохозяйственной продукции, °С; Тнв, Тг — средневзвешенная температура наружного воздуха и грунтовой воды, °С.
В режиме А работают источники искусственного холода. Охлаждение ведется за счет переноса основных тепловых потоков охлаждаемой сель-
скохозяйственной продукции в более теплую окружающую среду.
В режиме Б работают источники естественного холода наружного воздуха и грунта. В это время охлаждение сельскохозяйственной продукции ведется за счет переноса основных тепловых потоков от охлаждаемой сельскохозяйственной продукции в более холодную окружающую среду.
Согласно второму началу термодинамики, в этом режиме не требуется затрат энергии на передачу тепла окружающей среде и основной потребитель холодильной машины — компрессор может быть отключен.
Использование естественного холода грунтовой воды увеличивает время работы холодильной машины в энергосберегающем режиме Б и сокращает время включения компрессора в режиме А.
Наличие аккумулятора холода комбинированного действия дает возможность эффективно использовать аккумуляционные холодильные машины в ночное время суток в течение всего года.
Учитывая, что применение аккумулирования энергии холода в виде льда — крайне эффективный и наиболее экономически выгодный способ, в АКХМ используется льдоаккумулятор, в котором лед образуется от естественных и искусственных источников холода.
Плотность льда зависит от температуры и количества вмораживаемых пузырьков воздуха.
В среднем плотность естественного льда р=920 кг/м3. Объемная масса льдару=500.. .600 кг/м3. В методике расчета принято, что при атмосферном давлении температура таяния понижается. Теплота таяния льда Qл составляет 80 ккал/кг (335 кДж/кг). Теплоемкость льда при температуре 0.-20 °С с достаточной точностью можно принять равной 0,5 ккал/(кг-град) (2,1 кДж/(кг-град)).
Расход льда за расчетный период Ор, кг, рассчитывается по формуле
Г = *О
Р Ол’
где 20 — суммарный расход холода за расчетный период, ккал.
Объем аккумулятора для льда может быть рассчитан по формуле
аГ
где V — объем аккумулятора, м ; а — коэффициент запаса, принимаем 1,2; Ь — коэффициент заполнения аккумулятора с учетом расчетных пустот принимаем 0,9.
Тепловая нагрузка, ккал/ч, рассчитывается по выражению
ет = ад — ^т),
где От — тепловая нагрузка, ккал; Оь — расход воды, кг/ч; с — теплоемкость воды ккал/(кг-°С); t1, г2 — температура охлаждаемой и охлажденной воды, °С.
п
Кратность количества охлаждаемого молока к количеству расходуемого на охлаждение льда К может быть рассчитана из выражения
К = Ол
С ( - ?2 )
Теплоемкость цельного молока при температуре 30 °С составляет 0,940 ккал/(кг-град).
Градирня водоледяного типа рассчитывается методом подобия.
Теплота охлаждения градирни такого типа может быть получена из выражения
Тох ^вздРвзд(гЪ2 г'b1)F^,
где Тох — мощность охлаждения, кВт; рвзд — плотность воздуха, кг/м3; гЬ2, гЬ1 — удельная энтальпия воздуха на выходе и входе, кДж/кг; Квзд — производительность вентилятора базовой градирни, м3/ч; F — теплопередающая поверхность градирни, м2; ^ — коэффициент подобия.
Количество аккумулированного холода рассчитывается по формуле
W = T Ат
где Жх — количество аккумулированного холода, ккал; Ат — длительность рабочего цикла, ч.
Программа предусматривает расчет технических характеристик АКХМ при работе со всеми типами теплообменников для охлаждения молока.
Расчет требуемой хладопроизводительности установок для охлаждения жидкости таков:
О = о(тн - ГК)СРХ,
где G — объемный расход охлаждающей жидкости, м3/ч; Тн, Тк — начальная и конечная температура жидкости, °С; Срх — удельная теплоемкость охлаждающей жидкости, кДж/(кг-°С).
Таким образом, повышение эффективности холодильных установок осуществляется за счет сокращения капитальных и эксплуатационных затрат при снижении установленной мощности АКХМ; сокращения затрат на электроэнергию при использовании выгодного ночного тарифа; экономии энергии при использовании природного холода; экономии энергии на привод холодильной машины при понижении температуры конденсации в ночное время.
Список литературы
1. Калнинь, И.М. Энергоэффективность и экологическая безопасность холодильных систем / И.М. Калнинь // Холодильная техника. — 2008. — № 3. — С. 12—14.
УДК 621.31:628.8-69.001.57
Н.В. Оболенский, доктор техн. наук Е.Б. Миронов
Нижегородский государственный инженерно-экономический институт С.Б. Красиков
Нижегородский техникум отраслевых технологий
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ НАИБОЛЕЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЯ ВОДЫ
Выявление энергосберегающих электронагревателей воды и нагревателей других сред из их многочисленных конструкций, которые используются в технологических процессах сельскохозяйственного производства и в быту, в частности, в системах отопления, санитарно-бытового, горячего водоснабжения и др., весьма актуально, так как их применение является одним из путей эффективного расходования энергетических ресурсов страны.
Исследования проводились в Нижегородском государственном инженерно-экономическом институте на разработанном, изготовленном и установленном в лаборатории кафедры «Механика и сельскохозяйственные машины» стенде для сравнительных теплотехнических испытаний электри-
ческих подогревателей воды (в дальнейшем тексте стенд) [1, 2].
Стенд аттестован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии ФГУ «Нижегородский ЦСМ» в декабре 2011 г. — аттестат № 5147/1600-10 от 17.12. 2011 г. и им же переаттестован в сентябре 2012 г. — аттестат № 8938/1600 — 12 от 13.09.12.
Объектом исследования был удельный расход электроэнергии Wуд на нагрев воды посредством элементного подогревателя (ЭПВ), стандартного индукционного нагревателя ^АУ-15), а также серийного электродного подогревателя КЭВ-100.
В работе [1] изложена методика исследований Wуд ЭПВ. Методика исследований Wуд SAV-15 и КЭВ-100 аналогична.
27
