CC BY
35
Рис. 2. Многопоточная установка для электрохимической активации оросительной воды: 1 -корпус из диэлектрического материала; 2 - водоподводящий трубопровод; 3 — катодные камеры; 4 - анодные камеры; 5, б - перфорированные катоды и аноды; 7 - сепараторы из микропористой пластмассы; 8— патрубки для отвода католита; 9— патрубки для отвода анолита; 10, 11 - трубопровода! для отвода католита и анолита; 12, 13 - регулировочные вентили, 14 и 15 - шины положительного и отрицательного потенциала, 16, 17— вставки из профилированного листового металла
Установка для электрохимической активации воды работает следующим образом. В системе водоснабжения или капельного орошения после очистки от посторонних примесей поток под рабочим давлением, которое должно быть в 2 раза больше, чем необходимое в выходных трубопроводах 10 и 11 направляется по водоподводящему трубопроводу 2 в корпус установки. Обрабатываемая вода поступает в катодные 3 и анодные 4 камеры.
Одновременно на электроды подается потенциал напряжением 12...24 В. При этом поток воды, проходя по каналам между вставками 16 и 17, приобретает свойства турбулентного движения, что увеличивает возможность контакта всех его частиц с электродами и, следовательно, повышает эффективность электрохимической обработки воды, а также уменьшает потребление энергии. В результате в катодной камере 3 получают католит с pH 10,0...12,0,аванодной — анолитсрНЗ,0...5,0. При этом удельные затраты электроэнергии составляют не более 400 кулон на литр. Обработанная вода в виде анолита и католита поступает через вентили 12, 13 потребителям. При этом ее расход можно
регулировать, что вызывает изменение pH и ОВП.
Проведенные испытания показали, что обработка семян сельскохозяйственных культур анолитом обеспечивает уничтожение большинства болезнетворных микробов и вредителей, а католитом — увеличивает их всхожесть и энергию прорастания.
Капельное орошение посевов арбузов сорта «Холодок» электроактивированной водой позволило получить продукцию на 12 дн. раньше, а урожайность повысилась на 30 %.
Литература.
1. Карпунин В.В., Абезин В.Г., Карпунин В.В. Система капельного орошения электрохимически активированной водой//Достижения науки и техники АПК, 2005, №4, с 33-34.
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МОБИЛЬНОГО СМЕСИТЕЛЯ-РАЗДАТЧИКА КОРМОВ НА ОДНОРОДНОСТЬ СМЕШИВАНИЯ
А.И. ЗАВРАЖНОВ, доктор технических наук С.Ю. АСТАПОВ, инженер Мичуринский ГАУ
Обзор и анализ конструкций смесителей-раздатчиков кормов показал, что не все они способны приготавливать корма необходимого качества. Результаты исследований шнекового смесителя-раздатчика свидетельствуют, что основные характеристики качества его работы во многом зависят от таких конструктивных параметров, как частота вращения шнеков, время смешивания и др.
К числу недостатков горизонтально расположенных шнеков относится то, что большая часть энергии затрачивается на транспортировку корма и по-
стоянное выдавливание массы вверх. Это приводит к увеличению энергоемкости процесса смешивания и к ухудшению качества смеси.
Для решения вопросов, связанных с устранением перечисленных проблем, была спроектирована экспериментальная установка смесителя-раздатчика кормов, выполненная таким образом, чтобы исследовать различные факторы (рис. 1).
Она состоит из рамы 7, закрепленного на ней бункера 12 с установленными нижним шнеком 3 и двумя верхними шнеками 2. Привод осуществляется от асинхронного электродвигателя 11, соединенного муфтой 8, редуктора 10 через клиноременную передачу 9. Цепная передача 7при вода шнеков передает вращение как верхним шнекам, которые могут изменять угол накло-
Рис. 1. Схема экспериментальной установки смесителя-раз-датчика: 1 — рама; 2 — верхние шнеки; 3 — нижний шнек; 4 — выгрузное окно; 5 — шарнирная передача; 6 — подшипниковый корпус; 7— цепная передача; 8— муфта; 9 — клиноременная передача; 10 — редуктор; 11 — электродвигатель привода шнеков; 12 — бункер.
на, благодаря подшипниковым корпусам б и шарнирной передаче 5, так и нижнему шнеку. Выгрузка материала осуществляется через окно 4.
Поиск оптимальных параметров факторов, влияющих на качество работы смесителя-раздатчика кормов проводился в соответствии с методикой планирования эксперимента [1...3].
В качестве критериев оптимизации были приняты однородность смеси и удельный расход энергии.
В ходе эксперимента изучались три уровня варьирования факторов (см. табл.): частота вращения шнеков (и, мин-1), угол наклона верхних шнеков (а, град), время смешивания (?, мин.).
Для проведения исследований принята схема полнофакторного эксперимента [2,3]. В основу матрицы его планирования положен эксперимент З3.
В каждом опыте изменялись частота вращения, угол наклона шнеков и время смешивания. При этом компоненты корма и их масса оставались постоянными. Повторность эксперимента — трехкратная.
В состав кормосмеси входили растительные компоненты (сено, солома, силос и концентраты).
В ходе исследований установлено, что в начальный период времени качество смешивания растёт с большей интенсивностью. Это объясняется тем, что в первые минуты работы машины оно изменяется, в основном, из-за конвективного смешивания, то есть перемещения группы смежных частиц в результате внедрения, вмятая, скольжения слоёв. На этом участке процесс почти не зависит от физико-механических свойств смеси, так как идёт на уровне макрообъёмов. Главное влияние на скорость смешивания в эти моменты времени оказывает характер движения потоков частиц в смесителе.
Анализ изменения однородности смеси при различной частоте вращения шнеков (рис. 2) показывает, что
ее увеличение способствует улучшению качества смешивания кормов. Однако при частоте вращения шнеков больше 110 мин1 наблюдается снижение интенсивности и однородности смешивания. Оптимальное время смешивания — 8 минут. Увеличение продолжительности этого процесса не имеет смысла, так как будет расти энергоемкость без улучшения качества смеси.
Увеличение угла наклона шнеков также влияет на однородность смешивания. Она повышается (рис. 3) с увеличением угла наклона до определенной величины. При угле а = 0° (горизонтальное расположение шнеков) масса транспортируется нижним шнеком и происходит постоянное ее выдавливание вверх и подпрессовка смеси у стенок. Это приводит к неудовлетворительной
Рис. 2. Зависимость однородности смеси от частоты вращения шнеков при различном времени смешивания; ♦1=6 мин. «1=8 мин. а I = 10 мин.
Таблица. Факторы и уровни их варьирования
Фактор Кодированные обозначения Уровни Интервал варьиро- вания
+1 0 -1
Частота вращения шнеков, мин-1 Х1 125 100 75 25
Угол наклона шнеков, град Х2 16 8 0 8
Время смешивания, мин Хз 10 8 6 2
работе агрегата. При а = 8° смесь вовремя отводится верхними шнеками и распределяется по всему объему бункера, что положительно влияет на качество смешивания. Дальнейшее увеличение угла наклона шнеков приводит к образованию застойных зон и сво-дообразованию массы корма в верхней части бункера.
Это вызывает ухудшение однородности смеси.
На основании анализа полученных результатов можно отметить, что в качестве оптимальных конструктивных и технологических параметров целесообразно принимать значение угла наклона верхних частоте вращения рабочих органов 100 мин-1 и вре-шнеков смесителя-раздатчика кормов, равным 8, при мени смешивания 8 мин.
Литература.
1. Адлер 10.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Программированное введение в планирование эксперимента. — М.: Наука, 1971. — 283 с.
2. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях процессов,— Л.: Колос, 1980. — 168 с.
3. Протодьяконов М.М. Методика рационального планирования экспериментов. — М.: Наука, 1970. — 77с.
100 98 96 у = -0.001: *3 - 0.0781Х2 + 1.5833х ■ ■——— і г 6
х" •15х*-0,10 Их*+1,79* > 0,9997„ 6х + 89,986 - -♦—
А У4 8 К •" у = 0,0013х* -1 М0Э4Х* + 1,9167х + 83
1 1-і 88 /■ 1^= 1
*' 7" у'' - — — — —
ОО " 84 ( / 5 ! Угол накл і 1 она, град 0 12 1 4 1
> г 4
Рис. 3. Зависимость однородности смеси от угла наклона шнеков и частоты вращения рабочих
органов: ♦ п = 75мшг1 ■п=100мин'1 ‘п = 125мшг1
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ КОРМОВ
Б.А. Карташов, кандидат технических наук
A.Н. Токарева, кандидат технических наук Азово-Черноморская ГАА
B.Ф. Хлыстунов, доктор технических наук ВНИПТИМЭСХ
В технологических линиях приготовления и раздачи кормов крупному рогатому скоту (КРС) основные операции — дозирование и смешивание кормовых ингредиентов.
Смешивание — сложный механический процесс, для описания которого разработаны различные математические модели. Одно из наиболее перспективных направлений его изучения — это представление в виде графов, ребра которых можно считать зонами идеального смешивания и вытеснения. Результаты, полученные для подобных моделей двух различных конструкций смесителей [1, 2], подтверждены экспериментально. Следовательно, такое моделирование можно применить и дня стационарного шнекового смесителя с наклонным бункером (рис. 1).
Как показали предварительные испытания [3], с увеличением угла наклона бункера наблюдалось сни-
жение энергоемкости процесса вследствие замены принудительного смешивания гравитационным осыпанием кормов из поднятой части бункера в нижнюю. В результате этого возникают ярко выраженные контуры потоков циркуляции смешиваемого материала. Масса корма захватывается снизу (см. рис. 1) двумя шнеками и транспортируется вверх, где на их валах установлены отсекающие пальцы и отбойные витки. С помощью этих устройств поток корма меняет направление своего движения и поддействием гравитационных сил опускается вниз. В нижней части бункера осыпавшаяся масса опять захватывается шнеками и процесс циркуляции кормового материала повторяется.
Модель исследуемого смесителя можно представить в виде полного ориентированного графа циркуляции кормов (рис. 2). Его вершины характеризуют геометрическое место точек, где поток меняет свое направление. Для каждого ребра графа можно [3] записать дифференциальные уравнения изменения концентрации индикатора в зависимости от длительности процесса во всех рассматриваемых зонах.
В изучаемом смесителе-раздатчике имеются следующие характерные зоны (см. рис. 1): 12, 34 — идеального транспортирования шнеком; 25, 45, 56 —
