Совершенствование технологии уборки незерновой части урожая с разработкой режимов и параметров установки для изготовления утеплительных плит тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Мишин, Михаил Михайлович

  • Мишин, Михаил Михайлович
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2004, Мичуринск
  • Специальность ВАК РФ05.20.01
  • Количество страниц 137
Мишин, Михаил Михайлович. Совершенствование технологии уборки незерновой части урожая с разработкой режимов и параметров установки для изготовления утеплительных плит: дис. кандидат технических наук: 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства. Мичуринск. 2004. 137 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мишин, Михаил Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I Анализ технологий производства зерновых культур и использование незерновой части урожая.

1.1 Способы использования соломы в сельском хозяйстве.

1.2 Использование излишков соломы на несельскохозяйственные цели.

1.3 Применение соломы в качестве материала для сельскохозяйственного строительства.

1.4 Выводы и классификация способов использования соломы.

1.5 Цель и задачи исследования.

Глава 2 Теоретические предпосылки определения параметров установки для получения утеплительных плит из соломы.

2.1 Энергосбережение при производстве зерновых культур.

2.2 Выбор уровней варьирования факторов при планировании эксперимента.

2.3. Определение коэффициентов подобия для промышленной установки.

Выводы по второй главе.

Глава 3 Методика экспериментального исследования.

3.1 Программа исследований.

3.2 Описание экспериментальной установки для производства утеплительных плит из соломы зерновых культур.

3.3 Методика определения теплопроводности образцов.

3.4 Методика определения прочности образцов.

Глава 4 Результаты экспериментального исследования.

4.1 Исследование зависимости прочности и коэффициента теплопроводности соломенных брикетов от температуры нагрева, усилия прессования, времени выдержки и влажности.

4.2 Влияние температуры нагрева, усилия прессования и времени выдержки на прочность плит из соломы.

4.3 Влияние температуры нагрева, усилия прессования и времени выдержки на теплопроводность плит из соломы.

4.4 Выбор оптимальных параметров для производства утеплительных плит из соломы зерновых культур.

Выводы по четвертой главе.

Глава 5 Разработка схемы технологического процесса и технико-экономическая оценка эффективности производства утеплительных плит из соломы зерновых культур.

5.1 Технологическая линия для производства утеплительных плит из соломы зерновых культур.

5.2. Экономическая оценка эффективности технологического процесса производства утеплительных плит из соломы зерновых культур.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», 05.20.01 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии уборки незерновой части урожая с разработкой режимов и параметров установки для изготовления утеплительных плит»

Центральное место в сельском хозяйстве занимает растениеводство, а именно производство зерновых культур. Зерновые обеспечивают большую часть возрастающей потребности населения в пище (около 88% энергии человек получает из растений в виде углеводов, белков, жиров и около 80% витаминов, минеральных солей и других физиологически незаменимых веществ). В целом растительные продукты составляют 93% рациона человека, около 80% побочной биомассы растений участвуют в формировании плодородия почвы. Растения способны синтезировать в процессе фотосинтеза биологически ценные вещества, используя для этого практически неограниченные энергетические и сырьевые ресурсы природной среды (солнечную радиацию, СОг, азот, кислород, воду, минеральные вещества и др.) [79].

Побочным продуктом производства зерна является солома. Объем соломы в среднем по сортам и культурам в полтора раза больше объема зерна. Раньше практически весь объем соломы использовался сельскохозяйственными производителями на свои нужды. Главной причиной появления излишков соломы стало использование нефти и природного газа. Лошади, волы и буйволы, которые во всем мире веками являлись источниками энергии для сельского хозяйства, были вытеснены двигателями внутреннего сгорания. Солома больше стала не нужна для подстилки или кормления получивших отставку тягловых животных. В то же время работники сельского хозяйства всего мира убедились, что «синтетические» удобрения, в особенности азот, производимые главным образом посредством химических процессов, энергию для которых дают минеральные углеводороды, — привлекательный и эффективный заменитель навоза. После второй мировой войны эти удобрения в большинстве крупных районов зерносеяния вытеснили навоз, став главным средством поддержания плодородия почвы. Скот, который держали в районах земледелия главным образом для того, чтобы получать навоз, стал многим работникам сельского хозяйства в этих районах не нужен. Даже там, где он оставался, использовали мало соломы для подстилки, потому что труд крестьян, необходимый для работы с подстилочным навозом, подорожал [72].

Одновременно с резким сокращением использования соломы для кормления животных и подстилки сокращалось ее использование и для других целей. Солому теперь гораздо реже, чем раньше, используют для покрытия крыш, для плетения корзин или упаковочной тары, не говоря уже о других традиционных способах ее использования. Стало обычным оставлять ее на поле либо в виде высокой стерни, либо там, где ее сбросит комбайн.

В результате улучшения сортов и использования нефтепродуктов стали получать большие урожаи зерна и соломы. Солому, на которую приходится около половины сухого вещества урожая, стали рассматривать по большей части как нежелательную. Ежегодно возобновляющийся источник энергии теряется, в то время как расходуются ограниченные запасы ископаемых углеводородов, как утверждают некоторые [118] расточительно.

Из вышесказанного следует, что необходимы технологии, позволяющие получать из соломы топливо для промышленных и бытовых нужд, строительные материалы, утеплители и учитывая, что в соломе содержится целлюлоза, получение низкосортной бумаги, картона и другой подобной продукции.

Поэтому исследование процесса изготовления утеплительных плит несомненно актуальная задача.

Цель работы

Разработка технологии использования соломы зерновых культур в качестве утеплителя путем горячего прессования.

Объект исследования

Процесс горячего прессования соломы зерновых культур.

Научная новизна - исследован процесс прессования соломы с применением нагрева;

- теоретически обоснована прочность утеплительных плит изготовленных из соломы в зависимости от их теплопроводности;

- обоснованы оптимальные параметры температуры нагрева, усилия прессования и времени выдержки при производстве утеплительных плит из соломы.

Практическая значимость

- разработан способ производства утеплительных плит из соломы зерновых культур (патент РФ № 2220043);

- разработана технологическая схема производства утеплительных плит из соломы зерновых культур;

- обоснована экологически чистая технология, позволяющая за счет использования соломы повысить эффективность производства зерновых культур.

На защиту выносятся

- обоснование возможности использования соломы в качестве сырья для производства утеплительных плит;

- теоретические исследования технологического процесса прессования соломы;

- экспериментальные исследования и рекомендации по выбору рациональных параметров технологического процесса получения утеплительных плит из соломы.

Реализация результатов исследования

- результаты диссертационной работы приняты к внедрению в ФГУП учхоз-племзавод «Комсомолец» Мичуринского государственного аграрного университета [Приложение А];

- лабораторная установка внедрена в учебном процессе Мичуринского государственного аграрного университета. Аналитические и экспериментальные исследования включены в курсы лекций и лабораторных занятий по дисциплине: «Основы проектирования и строительства перерабатывающих предприятий» [Приложение А].

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были доложены и одобрены на юбилейной научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов Мичуринского государственного аграрного университета посвященной 70-летию университета, г. Мичуринск 2001г.; Международной научно практической конференции молодых ученых и специалистов «Аграрная наука в начале XXI века» г. Воронеж 2002г.; 54 научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Рязанской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора Костычева П.А., г. Рязань 2003г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано четыре печатные работы, в том числе патент на изобретение.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 137 страницах, содержит 52 рисунка, 8 таблиц, 9 приложений. Список использованной литературы включает 122 наименования, из них 28 на иностранном языке.

Похожие диссертационные работы по специальности «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», 05.20.01 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Мишин, Михаил Михайлович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Анализ обзорного материала показал, что объем соломы по массе сухого вещества в полтора раза превышает объем производства зерна. Из всей массы соломы только 18 - 20% находит рациональное использование. Установлено, что из всего многообразия способов использования излишков соломы наиболее эффективным является — производство утеплительных плит для помещений сельскохозяйственного назначения. Проведенные исследования показали, что на процесс производства утеплительных плит из соломы зерновых культур влияют следующие факторы: температура нагревательных плит пресса; усилие прессования; время выдержки в прессе.

2. Теоретически исследовано и экспериментально проверено, что зависимость прочности от усилия прессования на участке от 1000 до 1600 кН/м является линейной и имеет следующий вид: р = 0,175 • Р + 245 , [кг/м3]

3. Экспериментальными исследованиями получена зависимость изменения прочности утеплительных плит от температуры нагрева, усилия прессования и времени выдержки под давлением имеющая линейный характер: ух = 1,342 + 0,351 хх + 0,172 х2 + 0,082 х3 где yi - прочность соломенной плиты; х\ - температура нагрева, х2 -усилие прессования и хз - время выдержки под давлением. Оптимальными параметрами для производства утеплительных плит из соломы зерновых культур по предложенной технологии являются: температура нагревательных плит пресса -прессования - 1000кН/м ; время выдержки в прессе

105

160°С; усилие 8 минут.

4. Зависимость коэффициента теплопроводности утеплительных плит из соломы от температуры нагрева, усилия прессования и времени выдержки под давлением имеет линейный характер и описывается следующим уравнением: у2 = 0,09375 + 0,00738 хх + 0,0035 х2 + 0,00175 х3 где X] - температура нагрева, х2 - усилие прессования и Хз - время выдержки под давлением. Наибольшее влияние оказывает температура нагрева.

5. Разработанная технология позволяет получать утеплительные плиты из соломы со следующими показателями: размер плит 1000x500x50мм, прочность плит от 0,74 до 1,74Мпа, коэффициент теплопроводности от 0,080 до 0,096Вт/м-К.

6. Энергетические затраты на производство утеплительных плит из соломы составляют примерно 1200МДж/т. В денежном выражении (по ценам на 2004 г.) себестоимость производства одной утеплительной плиты составляет 10,75руб. (0,83руб/кг). Энергозатраты на производство керамзита, который в данный момент является наиболее распространенным утеплителем, составляют примерно ЗОООМДж/т. В денежном выражении 2,08руб/кг. Таким образом, разница в энергетических затратах между получением плит из рулонов соломы и производством керамзита составила 1800МДж/т. или 1,25руб/кг. Экономическая оценка данной технологии показывает ее эффективность и целесообразность применения в сельскохозяйственном производстве.

7. Наиболее целесообразно применение плит для утепления потолочных перекрытий с последующей гидроизоляцией и нанесением стяжки из бетона, а также стен каркасных зданий. Рекомендуется для утепления складских и других помещений сельскохозяйственного назначения.

Разработанная технология принята для внедрения в ФГУП учхоз-племзавод «Комсомолец» Мичуринского государственного аграрного университета.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мишин, Михаил Михайлович, 2004 год

1. Аверьянова Г. А., Пузанов В. В. Двухосное сжатие одиночного стебля льна. Труды ЛСХА. 1981.-Вып. 189.-Елгава. С. 22.26.

2. Акчабаев А.А, Тайгиев Т.Т. Стереорегулярная модель.- Изд. Вузов. Строительство. 1992. - № 9,10. - С. 67-71.

3. Алферов С. А. Закономерности при сжатии соломы. Сельхозмашина, 1957. №3. с. 6 - 10.

4. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Стройиздат. - 1978. - 224 с.

5. Бабушкина М.И. Жидкое стекло в строительстве. Кишинев.: Изд. КАРТЯ МОЛДОВЕНЯСКЭ. -1971. - 215 с.

6. Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт O.K. и др. Теплотехника: Учебник для вузов.: Под ред. А.П. Баскакова. -М.: Энергоиздат, 1982. -264с.

7. Батырбаев Г.А. Дробленые стебли хлопчатника наполнитель бетона. - Строит, матер. -1971. - №6. - С. 12-14.

8. Беляев Н. М. Сопротивление материалов. — М.: Наука, 1976.—608 с.

9. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962

10. Березанцев В. Г. Расчет оснований сооружений. — Л.: Стройиздат, 970.-207 с.

11. Бизов В.И., Юшков В.В. Коробетон как строительный материал. -Лесная промышленность. 1992.- №2.- С.20-21.

12. Большая Российская энциклопедия. М.: Наука, 2002.

13. Брауне Ф.Э., Брауне Д.А., Химия лигнина, пер. с англ., М. 1964.

14. Бурмистрова М. Ф.,Колюлькова Г. Г. и др. Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений. —М.: Сельхозгиз, 1955.— 360 с.

15. Бухаркин В.Н., Свиридов С.Г., Рюмина З.П. Производство арболита в лесной промышленности. -М.: Сельхозгиз, 1969. 65 с.

16. В. И. Кругов, И. М. Грушко, В. В. Попов и др. Основы научных исследований. М.: Высш. шк., 1989.

17. Василенко П. М., Погорелый JI. В. Основы научных исследований.-Киев: Вищашк., 1985.

18. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е доп. и перераб. М.: «Высшая школа», 1976

19. Вербестель Д., Корнблюм Г. Плиты из льняных частиц // Тез. докл. межд. конф. по ДСП и ДВП. Женева. - 1957. - Пер. № 7285/7 ВИНИТИ. - 1960.-28 с.

20. Георгиевский Н.Н. Журнал русского физ.-хим. общества. 1903. Вып.8. 35 с.

21. Горшкова В.А. Ячмень Центрального Черноземья.- Воронеж: Центр.-Черноземное кн.изд-во, 1979.- 127 с.

22. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е доп. и перераб. М.: «Высшая школа», 1973

23. Данко П.Е., Попов А.Г. Высшая математика в упражнениях и задачах Ч. I. Изд. 2-е. Учеб. пособие для втузов. М.: «Высшая школа», 1974

24. Дворкин Л.Н., Мироненко А.В., Ковтун A.M. Бесцементный арболит на костре льна. Научн-техн. Сб. ЦНИИЭПСЕЛЬСТРОЯ, 1989.-вып. 11.-С.32-33.

25. Дроздов П.И., Колесников B.C., Золотухина В.В. Плиты страмит. -Строит, материалы. 1964. №8. - С.30-31.

26. Дроздов П.И., Колесников B.C., Золотухина В.В., Бабенков Н.И. Производство и применение соломенных плит типа страмит. -Сельское строительство. 1964. -№9. - С.21.

27. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. JL: Энергия, 1974.

28. Евсеев Г.А. Исследование процессов гидратации цемента в присутствии водорастворимых экстрактивных веществ древесины (на примере получения арболита). Автореф. дис. канд. техн. наук. М:. -1971.22 с.

29. Ермичев В.А., Янченко B.C. Результаты испытания прибора для определения теплофизических свойств кормов. Совершенствование механизированных технологий производства молока и говядины. Т. 2. Подольск ВНИИМЖ, 1993.

30. Жуков В.П., Филонов А.А. Использование лузги подсолнечника для производства строительных плит. Механическая обработка древесины. -1969. -№3. -С.9-10.

31. Завадский Г.В., Белозерова Н.Г. Исследование композиционного материала на основе растворимого стекла. Изв.вузов. Строительство и архитектура. - 1980. - №6. - С. 61-62.

32. Завалишин Ф. С., Мацнев М. Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 1982.

33. Зиганшин А.А., Шарифуллин Л.Р. Озимая рожь,- М.: Россельхозиздат, 1981.-216 с.

34. Ильченко J1.B. Технология и свойства строительных плит из отходов производства табака и хлопчатника. Авт. дисс. канд. техн. наук. -Новосибирск. - 1995. - 21 с.

35. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. Перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1989. - 527с.

36. Ковалев Н.Г., Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Сельскохозяйственные материалы (виды, состав, свойства). М.: РЖ «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998. - 208с., ил. 113. - (Учебники и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).

37. Колесников B.C. Исследование теплоизоляционных строительных материалов на основе растительных отходов с/х производств и промышленности Казахстана. Авт. дисс. канд. техн. наук. - Ростов на Дону. - 1975.- 16 с.

38. Коренев Г.В., Тарасенко А.П. Прогрессивные способы уборки и борьба с потерями урожая. М.: Колос, 1983.- 175 с.

39. Корольков П.Т., Душкин А.Н. Гречиха и просо: Интенсивные приемы возделывания в ЦЧЗ.- Воронеж: Центр,-Черноземн. кн.изд-во, 1989,109 с.

40. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. -М.: «Наука», 1974

41. Кретович В. JL, Основы биохимии растений, 5 изд. М., 1971.

42. Крутов П.И., Склизков Н.И., Терновский А.Д. Строительные материалы из местного сырья в сельском строительстве М: Стройиздат. -1978. - 284 с.

43. Крутов П.И., Наназашвили И.Х., Склизков Н.И., Савин В.И. Справочник по производству и применению арболита. Под ред. Наназашвили И.Х. М.: Стройиздат. - 1987. - 208 с.

44. Курдюмова В.М., Ильченко JI.B. Композиционные древесные плиты с новыми наполнителями. Деревообработка - 1991. - №2. С.9-11.

45. Лапин В.В., Меркулова Н.Н. Водостойкий деревобетон на арболитовых заполнителях. Инф. Листок Новосибирской ЦНТИ. 1989.-№79-89.-2 с.

46. Мальцев П. М., Емельянова Н. А. Основы научных исследований.-Киев: Вища шк., 1982.

47. Матвеев М.А., Смирнов Р.А. Новый теплоизоляционный материал на основе жидкого стекла. Труды МХТИ им. Д.И.Менделеева. 1954. -Вып. 19. С. 205-206.48.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.