Обоснование формы и конструктивных параметров распределителя теплоносителя для сушки сена в рулонах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Вощанов, Николай Алексеевич

• Вощанов, Николай Алексеевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вощанов, Николай Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО СУШКЕ ПРЕССОВАННОГО СЕНА.

1.1 Биохимический состав и физико-механические свойства скошенной зеленой массы

1.1.1 Биохимический состав скошенной зеленой массы.

1.1.2 Физико-механические свойства скошенной зеленой массы.

1.2 Анализ технологий заготовки прессованного сена с сушкой рулонов на стационаре

1.3 Интенсификация процесса сушки стебельчатых материалов.

1.4 Выводы и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ФОРМЫ И ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

2.1 Обзор теоретических разработок по активному вентилированию и сушке прессованного сена.

2.2 Теоретические исследования распространения теплоносителя по длине распределителя

2.3 Обоснование формы и конструктивных параметров распределителя

2.4 Энергоемкость процесса сушки рулонов атмосферным воздухом.

2.5 Энергоемкость процесса сушки рулонов подогретым воздухом.

2.6 Выводы

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Экспериментальная установка.

3.2 Общая методика экспериментальных исследований.

3.2.1 Методика подготовки исходного материала.

3.2.2 Методика подготовки экспериментальной установки.

3.2.3 Методика исследований физико-механических свойств расти. тельных материалов

3.2.3.1.Определение сухого вещества.

3.2.3.2. Определение объемной массы и скважности

3.2.3.3. Определение гигроскопических свойств трав и сена

3.3 Методика снятия аэродинамической характеристики распределителя теплоносителя

3.4 Методика исследования распределения температуры теплоносителя по длине и высоте рулона.

3.5 Методика оптимизации процесса сушки прессованного сена в рулонах и обработки экспериментальных данных.

3.6 Методика определения мощности потребляемой сушильной установкой.

3.7 Методика хозяйственных испытаний установки для сушки прессованного сена в рулонах.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ.

4.1 Потери питательных вещв (каротина-К,рого протеина Пр) вошенной зеленой ме люцерны в завми отоков веннойшки в поле.

4.2 Распределение температуры и скорости теплоносителя по длине и высоте рулона.

4.2.1.Результаты распределения температуры и скорости теплоносителя по длине и высоте рулона находящегося вне сушильной камеры

4.2.2.Результаты распределения температуры и скорости теплоносителя по длине и высоте рулона находящегося в сушильной камере установки

4.3 Потери питательных веществ в сене прессованном в рулоны в процессе сушки и в период хранения.

4.4 Оптимизация параметров процесса сушки прессованного сена в рулонах.

4.5 Результаты производственных (хозяйственных) испытаний

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КАМЕРНОЙ УСТАНОВКИ С РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ДЛЯ СУШКИ ПРЕССОВАННОГО СЕНА В РУЛОНАХ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование формы и конструктивных параметров распределителя теплоносителя для сушки сена в рулонах»

Интенсификация процесса сушки и повышение качества высушенного в рулонах сена является актуальной проблемой сельскохозяйственного производства.

В основных направлениях экономического и социального развития Российской Федерации на период до 2000 года на основании интенсификации полевого и лугопастбищного кормопроизводства предусмотрены существенное увеличение производства грубых и сочных кормов, более широкое применение прогрессивных технологий их возделывания, заготовки, хранения, улучшение структуры и качества кормов.

Планируется значительное увеличение производства растительного кормового белка за счет повышения урожайности люцерны, клевера, гороха, подсолнечника, сои и других культур с высоким содержанием протеина [1,-2, 5].

Для осуществления поставленных задач важное значение приобретают ускорение темпов научных исследований по кормопроизводству, внедрение новых разработок в хозяйствах различной формы организации, совершенствование существующих и разработка новых индустриальных технологий по возделыванию кормовых культур.

В связи с этим очевидно, что для выполнения намеченного необходимо применять современные технологии производства кормов, в том числе и такого ценного корма, как сено. Долгое время приготовление сена было единственным способом сохранения зеленой массы трав на зимний период.

В основных направлениях развития техники для уборки сена в системе машин до 2000 года предусматривается широкое применение высокопроизводительных самоходных и прицепных машин, обеспечивающих полный сбор биологического урожая и снижение трудовых затрат.

За последние годы в связи с разработкой и широким внедрением в производство технологий силосования и приготовления сенажа удельный вес сена в рационах сельскохозяйственных животных уменьшился. Несмотря на это, приготовление сена остается одним из наиболее широко распространенных способов консервирования зеленой массы трав. В целом по стране объем производства сена увеличился. Так, если в конце десятой пятилетки колхозы и совхозы заготавливали 55-57 млн т сена, то в 1985 г. - более 77 млн т. Прессованного сена заготовлено в 1984 г.-15,3 млн т, в 1985 г. - 18,5 млн т.

В настоящее время заготовка прессованного сена значительно расширяется. Взамен пресс-подборщиков ПП-Ф 16 и К-454 (ГДР) с боковой подачей тюков в транспортные средства, позволяющих исключить процессы подбора и погрузки тюков, для прессования крупногабаритных прямоугольных тюков массой до 500 кг предполагается выпуск пресс-подборщика ПКТ-Ф-2.

Дальнейшее развитие получит прессование сена в рулоны. Наряду с рулонным пресс-подборщиком ПРП-1,6, намечается выпуск пресс-подборщиков для заготовки рулонов массой до 750 кг . Для погрузки рулонов и укладки их в скирды и хранилища предусматривается выпуск приспособления к новому погрузчику ПКУ-0,8.

Заготовка прессованного сена из валков позволяет уменьшить потери питательных веществ, снизить затраты труда, сократить расходы на транспортировку, рациональнее использовать сенохранилища.

Применение технологии приготовления прессованного сена по сравнению с рассыпным позволяет повысить его качество [93].

В последние годы все более широкое распространение получает прессование сена из валков в рулоны массой до 500 кг. Преимущества этой технологии перед заготовкой сена в обычных тюках заключаются в полной механизации процесса, повышении в 1,5 раза производительности труда, возможности применения для погрузки и транспортировки имеющихся в хозяйствах прицепов и тракторов с фронтальными погрузчиками.

В основном эта технология применяется в районах с сухим климатом. При прессовании рулонов сена в ненастную погоду или попадании их под дождь сено в рулонах разогревается, плесневеет, снижаются его кормовые достоинства.

Существующие способы консервирования влажного сена в рулонах с помощью химических веществ (консервантов), досушка рулонов активным вентилированием в настоящее время недостаточно эффективны.

Производственная практика показала нецелесообразность использования для заготовки сена в условиях влажного климата рулонных пресс-подборщиков ПРП-1, 6А из-за невозможности сушки рулонов на обычных установках активного вентилирования [83].

Для решения этой проблемы необходима новая технология заготовки прессованного сена в рулонах повышенной влажности.

Улучшить качество прессованного в рулонах сена возможно путем их принудительной сушки. Такой подход позволит создать предпосылки для реализации экономичного индустриального метода заготовки влажного прессованного в рулонах сена, с досушкой его на стационарной сушильной установке.

Цель работы. Повышение эффективности сушки пресованного сена в рулонах и разработка рациональных конструктивных параметров распределителя теплоносителя сушильной установки, позволяющих максимально сохранить кормовые качества сена в процессе сушки при наименьших затратах энергии.

Объект исследования. Процесс сушки пресованного сена в рулонах на сушильной установке.

Предмет исследования. Влияние состояния исходного материала, режимов сушки на потери питательных веществ в сене, спрессованном в рулоны и затраты энергии в процессе сушки.

Реализация работы. Результаты исследования и полученные математические модели могут быть использованы в технических расчетах проэктно-конструкторскими организациями, в учебном процессе высших сельскохозяйственных заведений.

Научная новизна. Использование уравнения Бернулли с учетом конкретных задач позволило установить уровень потерь давления потока теплоносителя при радиальной фильтрации через прессованное сено в рулоне.

Получен коэффициент, позволяющий определить величину давления теплоносителя по диаметру и длине прессованной массы в рулоне.

Обоснован способ дифференцированного распределения теплоносителя в рулоне прессованного сена.

Получены зависимости, описывающие равномерный выход теплоносителя из выпускных отверстий распределителя установки.

Техническое решение подтверждено авторским свидетельством.

Практическая ценность работы. На основании проведенных исследований разработаны сушильная установка и рабочий орган устройства - распределитель, позволяющий интенсифицировать процесс искусственной сушки пресо-ванного сена в рулонах путем подачи теплоносителя внутрь рулона и равномерного его распределения в теле рулона.

Обоснованы оптимальные параметры процесса сушки в рулонах.

Применение разработанной установки позволило сократить время сушки, повысить производительность, снизить потери питательных веществ ( каротина, протеина и т.д.) при снижении затрат энергии на сушку растительной массы.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях ЧИМЭСХ (19871988гг.), ЧГАУ (1996-1999гг.), на заседании технического совета завода сельскохозяйственного машиностроения им.Фрунзе (г.Бишкек, 1990г.)

Публикации. По результатам исследований опубликовано три научных работы.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Вощанов, Николай Алексеевич

Общие выводы

1. Особое значение, в особенности в уральском регионе, имеет максимально быстрое доведение травяной массы до кондиционной влажности. Естественная сушка в условиях поля требует длительного (5-8 суток) времени ля удаления избыточной влаги. При этом полученная в процессе исследования зависимость потерь питательных веществ протеина (Пр), каротина (К) в люцерновом сене показала, что при нахождении растительной массы в поле до 7 суток потери каротина достигают 50%.

2. Существующая технология досушивания рулонов пресованного сена методом активного вентилирования с подачей теплоносителя к поверхности рулона недостаточно эффективна, поскольку подведение к поверхности рулона теплоносителя приводит к его нерациональному использованию, вследствие чего продолжительность сушки остается значительной (66ч.), а затраты энергии на досушку 1кг. сена высоки ( 3,32кВт-ч.).

3. Разработаны рациональная технология и технические средства сушки сена в рулонах, отличающиеся от существующих тем, что теплоноситель подается внутрь рулона, равномерно распределяясь подлине и высоте рулона, при этом последний находится в закрытой камере.

4. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена рациональная форма распределителя теплоносителя в виде цилиндра с коническим наконечником, размещенными по всей его длине отверстиями различного диаметра. Установленная закономерность распределения теплоносителя по длине рулона позволила обосновать основные параметры распределителя:

- диаметр распределителя -110 мм;

- длина рабочей части распределителя -1200 мм;

- диаметры выпускных отверстий распределителя по ходу движения теплоносителя увеличиваются с 16 до 28 мм.

5. Для предложенного распределителя с указанными параметрами получен коэффициент проницаемости сена в рулоне теплоносителем.

6. Наилучшие качественные и энергетические показатели процесса сушки прессованного сена в рулонах с применением предложенного распределителя получены при следующих оптимальных значениях варьируемых факторов:

- температуре теплоносителя на входе в рулон, °С - 125-130;

- влажности прессованного сена в рулонах, % - 30-35;

- скорости теплоносителя на входе в рулон, м/с - 4-5.

7. Экспериментально определено, что качество сена в рулонах, досушенных на разработанной сушильной установке, соответствует 1 классу с содержанием каротина 25-50 мг/кг, сырого протеина 14,2-15,4%. Досушка сена в рулонах на сушильной установке сокращает потери сырого протеина в 1,4-1,9 раза, каротина - 1,8-2,0 раза, затраты энергии в 4 раза, в сравнении с различными технологиями заготовки сена, применяемыми в хозяйстве.

8. В результате хозяйственных испытаний определено что, дополнительный доход от сохранения питательных веществ в прессованном сене, досушенном на предложенной сушильной установке, по сравнению с сеном, заготовленном в хозяйстве с применением существующего способа активного вентилирования, составил 4290 рублей. Экономия электроэнергии составила 1161 кВт-ч. Годовой экономический эффект при этапном внедрении составил 55145 рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вощанов, Николай Алексеевич, 1999 год

1. Основные направления экономического и социального .развития Росий-ской Федерации на период до 2000 года.

2. Алдошин Н.В. Индустриальная технология производства кормов. М.: Агропромиздат, 19863. A.C. (СССР) № 12048984. A.C. (СССР) № 1205824

3. Алтунин Д.А. и др. Справочник по сенокосам и пастбищам. М.: Рос-сельхозиздат, 1986.

4. Анспок П.Ч. Пути повышения качества сена //Кормопроизводство. 1986. №6

5. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1971.

6. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1976.

7. Ахмедов М.Ш. Исследование степени усадки растительного сырья в процессе его сушки //Научные труды НИПТИНЭСХ C-3.JL, 1977.

8. Ахмедов М.Ш. Исследования процесса сушки навитой в рулонные брикеты травы.

9. Бориневич В.А. Приготовление и хранение сена и травяной муки.- М.: Россельхозиздат, 1970.

10. Броза Антони Сушка кормовых трав на сено и травяную муку. -М.: 1969.

11. Белоконева Н.М. Изменение питательных кормов (трав) под воздействием искусственного обезвоживания //Зоотехника, Наука Белоруссии. 1983.14