CC BY
29
Основываясь на данных, мы имеем:
- количество задействованных оросительных каналов, т = 5;
- количество поступающих заявок, а = 6;
- количество обслуживающих заявок, п = 2.
На первом этапе используем формулу (2):
— = 6 = 3 2
Количество заявок в системе не будет возрастать до бесконечности, так как:
£ = — = 3 = 0,6 , 0,6<1. т 5
Далее определяем время простоя внутрихозяйственных каналов по формуле (4):
—6
Д,
—2 — —4 —
1 + —+ — + — + — +--
2! 3! 4! 5!
4-1
5!(т-о
= 0,05 , сут.
Определим среднее количество заявок по формуле (6):
р = 0,053--
9 5! 1 - 0,62
= 0,09.
При определении среднего количества заявок в системе !д установили, что их количество не будет возрастать до бесконечности, при этом среднее время простоя внутрихозяйственных каналов составило 0,05 сут. Среднее количество заявок в ходе расчётов составило 0,09.
Данные вычисления являются началом в системе распределения заявок водопотребителей для составления планов водопользования.
Определив основные характеристики системы распределения заявок по каждому из трёх вариантов и сравнив их показатели, можно выбрать наиболее подходящий вариант взаимопомощи для составления планов водопользования, который будет способствовать наиболее рациональному использованию водных ресурсов.
Вывод. В ходе исследований разработана математическая модель по распределению заявок водо-потребителей, которая используется для создания планов водораспределения на примере Садковской оросительной системы. Составленные планы во-дораспределения позволят наиболее эффективно использовать возможности оросительной системы для обеспечения необходимого качества обслуживания заданных потоков заявок по распределению воды между водопотребителями.
В условиях дефицита водных ресурсов оптимальное управление водораспределением на оросительной системе обеспечивает водопотребителей водой при минимально необходимых расходах, что позволяет иметь разнообразные подходы к режимам орошения овощных севооборотов.
Литература
1. Раткович Л. Д. Основы рационального водопользования и управления водохозяйственными системами. М.: МГУП, 2012. 445 с.
2. Епихин В.К., Кошкин В.В., Миллеров К. В. Составление и проведение планов водопользования. Душанбе: Ирфон, 1970. 214 с.
3. Ольгаренко В. И. Временные рекомендации по составлению и проведению планов водопользования на оросительных системах Ростовской области. Новочеркасск, 1975. 75 с.
4. Айвозян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л. Д. Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика, 1983. 471 с.
5. Матвеев В.Ф., Ушаков В. Г. Системы массового обслуживания. М.: Изд-во МГУ, 1984. 242 с.
Предпосылки использования естественного холода в системах охлаждения молока в условиях Оренбургской области
A. П. Козловцев, к.т.н, В. И. Квашенников, д.т.н, профессор,
B.А.Шахов, д.т.н., профессор, М.М.Константинов, д.т.н., профессор, С.П. Козловцева, аспирантка, М.И. Попова, аспирантка, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
В последнее время состояние молочнотоварных ферм Оренбургской области, как и в большинстве регионов России, характеризуется тенденцией спада производства молока и снижением численности поголовья животных. Такое положение связано с высокой себестоимостью производства молока. По мнению большинства российских экономистов, выход из этой сложной ситуации один — надо снижать убыточность производства молока.
Резервы снижения себестоимости, на наш взгляд, необходимо искать в экономии средств на первичную обработку молока.
Среди всех механизированных процессов обслуживания скота (кормление, поение, уборка навоза,
доение, охлаждение молока) процесс охлаждения является энергоёмким и самым перспективным с точки зрения сокращения затрат материально-энергетических ресурсов.
Сегодня на молочных фермах Оренбургской области большая часть свежевыдоенного парного молока охлаждается искусственным холодом, вырабатываемым холодильными машинами. Холодильные машины сложны по устройству, потребляют большое количество электроэнергии, для их обслуживания и ремонта требуются высококвалифицированные кадры, что влечёт повышение себестоимости молока.
В связи с этим любое научное исследование, направленное на снижения себестоимости молока за счёт, например, уменьшения удельного расхода энергоносителей, в том числе и снижения расхода электроэнергии на производство и переработку молока, является актуальной задачей.
Материал и методы исследования. Естественный холод — один из важнейших возобновляемых источников энергии. Основной идеей его использования является аккумулирование низкопотенциальной энергии природного холода — родниковой воды, льда, морозного воздуха. Технические системы и установки для использования естественного холода, как правило, просты по устройству, доступны для изготовления в местных условиях, высоконадёжны, исключают использование экологически опасных хладоносителей (фреоны, углекислота), значительно минимизируют расход электроэнергии по сравнению с машинами искусственного холода [1].
Основным показателем работы предлагаемых систем охлаждения пищевой продукции является наличие определённого количества дней в году с отрицательной температурой. Индекс холода
е=Х ■ в,),
где II - среднесуточная температура окружающего воздуха в зимний период, град; - количество дней года с температурой ниже 0°С должен составлять не менее 400 градусосуток.
Результаты исследования. Проведя анализ температур в зимний период за последние 20 лет, мы выявили, что использование систем охлаждения молока за счёт естественного холода в условиях Оренбургской области экономически выгодно. Для примера представлены средние температуры
за четыре месяца 2015 г. (рис.).
В настоящее время разработкой установок для использования природного холода занимаются многие технические специалисты, изобретатели [2 — 7]. Всё многообразие известных сегодня аккумуляторов естественного холода, используемых для охлаждения молока, можно разделить на две группы:
- самозарядные (хранение холода и отвод тепла в окружающую среду осуществляется через стенки ёмкости и водную поверхность);
- аккумуляторы со встроенным холодозарядным устройством.
Эффективность системы охлаждения молока на фермах почти полностью определяется технико-экономическими показателями аккумулятора холода.
По этой причине большинство научных исследований, опытно-конструкторских работ практиков направлены на совершенствование конструктивно-технологических схем аккумуляторов природного холода. Основная цель всех этих работ — добиться как можно большей длительности работы аккумулятора в течение года с сохранением своих главных характеристик — хладопроизводительности (кВт) и хладоёмкости (кДж, кВт • часов).
На основании обзора научных и опытно-конструкторских работ по использованию естественного холода можно сделать следующие заключения:
Рис. -
Среднесуточные температуры по Оренбургской области в 2015 г.
- известные сегодня конструкции аккумуляторов природного холода позволяют реально уменьшить удельный расход электроэнергии на охлаждение молока в холодный период года;
- аккумуляторы природного холода менее металлоёмки, проще в устройстве и эксплуатации в сравнении с холодильными машинами равной холодопроизводительности;
- большую часть предлагаемых конструкций аккумуляторов можно изготовить в условиях ремонтных мастерских хозяйств.
Технологии и конструкции существующих аккумуляторов естественного холода не лишены недостатков, главные из них:
- известные конструкции и технологии являются сезонными охлаждающими устройствами (СОУ). Они не позволяют накопление естественного холода годовой потребности молочнотоварной фермы (МТФ);
- большинство предлагаемых устройств для аккумуляции естественного холода совершенно не имеет серьёзного научного обоснования. В описаниях конструкций устройств разработчики не приводят сведения о важнейших параметрах аккумуляторов природного холода [8].
Отсутствие этих сведений не позволяет выбирать СОУ для конкретной фермы с известным поголовьем и продуктивностью коров.
Анализируя многочисленные литературные источники (средства массовой информации, научные
и научно-популярные издания, Интернет), нам не удалось обнаружить молочнотоварную ферму, в которой для охлаждения молока до 4 — 5 °С круглогодично использовался бы природный холод.
Следовательно, решение проблемы круглогодичного использования природного холода для охлаждения молока до низких (4 — 5°С) температур с меньшими, чем на машинный холод, затратами является весьма актуальной задачей.
Литература
1. Квашенников В. И. Энергосберегающая технология заготовки естественного льда на молочных фермах / В. И. Квашенников, А. П. Козловцев, В. А. Шахов, Г. С. Коровин // Научное обозрение. 2015. № 4. С. 17 — 22.
2. Босин И. Н. Охлаждение молока на комплексах и фермах // М.: Колос, 1993. 46 с.
3. Зверев С. С. Холодильник-аккумулятор естественного холода в условиях Якутии // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2008. № 10. С. 103 - 108.
4. Курылев Е.С., Оносовский В.В., Румянцев Ю.Д.. Холодильные установки // СПб.: Политехника, 1999. 576 с.
5. Кубулашвили Ш.С., Бухтер Э. З. Холодильная техника. М.: Колос, 1993. С. 543.
6. Квашенников В.И., Шахов В.А., Козловцев А.П., А. А. Панин, Петров А.А., Коровин Г.С., Попова М. И. Вычисление изменений температурных режимов в простейших ёмкостных охладителях молока на малых фермах // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 1. С. 47 - 49.
7. Квашенников В.И., Шахов В.А., Козловцев А.П., Панин АА., Коровин Г.С., Попова М. И. Природный холод — приоритетное направление при охлаждении молока// Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 6. С. 90 — 93.
8. Квашенников В. И. Терминология при производстве и эксплуатации ледогенераторов / В. И. Квашенников, А. П. Коз-ловцев, В. А. Шахов, Г. С. Коровин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2014. № 2. С. 30 — 312.
Особенности работы насоса
В.А.Шахов, д.т.н., профессор, В.А. Урбан, к.т.н., А.П.Козловцев, к.т.н., А.А. Урбан, инженер, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
В настоящее время молочные центробежные насосы применяют как для транспортировки молока и молочных продуктов в пределах фермы, так и для эвакуации молока из вакуумированной молочной линии, последующей транспортировки молока через фильтры, охладители и подачи в резервуары для охлаждения и хранения [1]. Во втором случае отказ насоса или снижение его производительности приведёт к аварийной ситуации, когда из-за переполнения молокоприёмника необходимо прерывать дойку.
Вопрос предотвращения поломки молокоприёмника приобрёл особую остроту в последнее время в связи с внедрением новых доильных установок с молокопроводом из нержавеющей стали. Такие установки применяют большинство фирм («Alfa — Laval Agri» (Швеция), «West falia Landtechnik» (Германия), «Fullwood» (Великобритания), «Gascoigne Melotte» (Нидерланды), «Babson» (США), НПП «Фемакс» (Россия) в типовых коровниках на 200 коров с двумя кормовыми проездами [2]. Моло-
на доильных установках
коприёмный блок устанавливают непосредственно в коровнике. Такое решение зачастую требует существенного увеличения напорной линии, что приводит к повышению гидравлического сопротивления линии [3]. Кроме того, малейший подсос воздуха в насосе, обратном клапане или на участке от моло-коприёмника до насоса ведёт к резкому снижению производительности и соответственно к аварийному режиму, т.е. к переполнению молокоприёмника.
Серийные молочные насосы (НМУ-6) из-за ряда конструктивных и производственных недостатков не обеспечивают стабильных характеристик при работе с вакуумированной молочной линией и по совокупности показателей уступают зарубежным (Де Лаваль, Вестфалия Сердж).
Опыты, проведённые нами, показали, что промышленный молочный насос типа МЦН-10 с закрытым рабочим колесом не обеспечивает надёжной работы в вакуумированной молочной линии прежде всего из-за больших радиальных и торцевого зазоров [4, 5].
При выборе рабочего колеса (открытого или закрытого) это очень важно учитывать для обеспечения санитарии, так как при закрытом рабочем колесе на центробежном насосе увеличивается
