авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУШКИ СЕМЯН РАПСА ПУТЁМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БУНКЕРА АКТИВНОГО

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Максимов Николай Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУШКИ СЕМЯН РАПСА ПУТЁМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БУНКЕРА АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор
Морозов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор

Сечкин Василий Семёнович

- кандидат технических наук, доцент

Перекопский Александр Николаевич

Ведущая организация – ФГОУ ВПО «Смоленская ГСХА»

Защита состоится 7 июля 2011 г. в 11 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 006.054.01 при Государственном научном учреждении «Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук» по адресу: 196625, Санкт-Петербург, Тярлево, Фильтровское ш., 3, факс (812) 466-56-66, e-mail: nii@sp.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ
СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии

Автореферат разослан 2 июня 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Черей Н.Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рапс – ценнейшая мелкосеменная масличная культура, широко возделываемая в мире и набирающая популярность в России. Объёмы производства рапса растут из года в год. Наиболее уязвимым звеном во всём технологическом процессе производства семян этой культуры является послеуборочная обработка, на которую приходится до 40% общих потерь семян. Одним из важных и ответственных этапов послеуборочной обработки семян является сушка. В настоящее время для сушки семян рапса применяется зерносушильная техника, используемая для сушки традиционных зерновых культур. Семена рапса в силу малых размеров и содержания жиров подвержены перегреву, поэтому во избежание количественных и качественных потерь сушка должна осуществляться на более «мягких» режимах. Проведённый анализ показал, что среди сушилок, применяемых для сушки семян рапса, данным условиям в наибольшей степени удовлетворяют установки активного вентилирования.

Наиболее перспективными и технически более совершенными среди известных конструкций установок активного вентилирования являются бункера активного вентилирования, широко применяемые на существующих зерноочистительно-сушильных комплексах (КЗС). Однако имеющиеся недостатки конструкции на сегодняшний день сдерживают применение в полной мере данных установок. К основным недостаткам бункеров активного вентилирования следует отнести неравномерное распределение подаваемого воздуха по кольцевому объёму бункера, а также наличие выпускного устройства, не обеспечивающего достаточной надёжности и равномерности процесса выпуска семян из бункера. Поэтому исследования, направленные на совершенствование конструктивных и технологических параметров бункера активного вентилирования для повышения качества сушки семян рапса в настоящее время имеют актуальное значение.

Работа выполнена в соответствии с программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Северо-Запада РФ на 2006-2010 гг. и планом НИР ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» по региональным научно-техническим проектам на 2010-2014 гг., по теме № 3: «Повышение эффективности сушки и охлаждения зерна и мелкосеменных культур на очистительно-сушильных комплексах в условиях Северо-Запада РФ путем совершенствования технологических процессов и основных рабочих органов».

Целью исследования является повышение эффективности процесса сушки семян рапса, в бункерах активного вентилирования путём совершенствования его конструктивных и технологических параметров.

Объект исследования. Технологический процесс сушки семян в бункере активного вентилирования.

Предмет исследования. Производственный образец бункера активного вентилирования (на базе БВ-25) для сушки семян.

Практическая ценность. Разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема бункера активного вентилирования для сушки семян. На основании теоретических и экспериментальных исследований определены рациональные конструктивные параметры и режимы работы установки. Внедрение усовершенствованного бункера активного вентилирования для сушки семян способствует повышению качества выполняемого процесса: снижению потерь семян в процессе послеуборочной обработки; снижению времени и энергозатрат, требуемых для выполнения сушки семян.

Реализация результатов. По результатам исследований во ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА» был изготовлен и испытан опытный образец бункера активного вентилирования с многоканальной системой распределения воздуха и выпускным устройством на основе шлюзового затвора, который прошёл испытания в ООО «Веть» Себежского района Псковской области.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы доложены:

- на 4-й международной научно-практической конференции «Вклад молодых учёных в развитие науки», г. Великие Луки, 2009 г.

- на 61-й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе», г. Кострома 2010 г.

- на 5-й международной научно-практической конференции «Вклад молодых учёных в развитие науки», г. Великие Луки, 2010 г.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ, подана заявка на выдачу патента Российской Федерации на полезную модель.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 122 наименований. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 36 иллюстраций и 17 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- технологическая схема и конструктивные параметры бункера активного вентилирования;

- теоретические зависимости для определения конструктивных параметров бункера активного вентилирования;

- математические модели процесса сушки и процесса выпуска семян;

- результаты производственных исследований по определению рациональных режимов работы бункера активного вентилирования и его технико-экономическая оценка;

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и направления работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» проведён обзор использования и значимость мелкосеменных масличных культур для народного хозяйства, рассмотрен анализ существующего оборудования и сушки семян, рассмотрены и проанализированы пути повышения эффективности работы бункерных установок.

Исследованиями конструкций зерносушильного оборудования и режимов работы, применяемых для обработки рапса занимались Авдеев А.В., Голубкович А.В., Давиденко Е.К., Журавлёв А.И., Ревякин Е.Л., и др. В силу конструктивных недостатков эксплуатируемых зерносушилок и особенностей обработки семян рапса, процесс сушки является достаточно энергоёмким и требующим изыскания способов и технических решений, направленных на повышение эффективности эксплуатации зерносушильного оборудования.

Одним из перспективных решений для сушки семян рапса является использование бункеров активного вентилирования. Вопросами, связанными с изучением и совершенствованием конструкции бункера активного вентилирования занимались авторы Голубкович А.В., Захарченко И.В., Чижиков А.Г., Сычугов Н.П., Наймушин М.И., Долгодворов Г.М., Мальтри В., Цуглёнок Н.В., Манасян С.К., Пиляева О.В. и др.

Среди имеющихся на сегодняшний день конструкций бункерных установок перспективным решением с точки зрения равномерности подвода воздуха, а также надёжности работы является использование многоканальной воздухораспределительной системы на основе воздухоподводящих каналов (коробов), расположенных в кольцевом объёме бункера в горизонтальном положении. Помимо этого для обеспечения надёжности и автоматизации процесса выпуска семян из бункера предлагается использование более надёжного и технологичного выпускного устройства, в качестве которого может выступать шлюзовой затвор. Вопросами определения оптимальных конструктивных параметров шлюзовых затворов занимались Тарасов В.П., Тарасов А.В., Лямкин Е.С. и др., однако чёткой методики выбора конструктивных параметров данных устройств не разработано.

В соответствии с поставленной целью определены задачи исследований:

- выявить рациональные пути повышения эффективности сушки семян в бункере активного вентилирования;

- получить аналитические зависимости для определения конструктивных и технологических параметров бункера активного вентилирования;

- получить уравнения регрессии процесса сушки и выпуска семян в бункере активного вентилирования;

- обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы сушки семян в усовершенствованном бункере активного вентилирования с многоканальной системой распределения воздуха и шлюзовым затвором системы выпуска;

- обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы работы выпускного устройства;

- провести производственные испытания, дать технико-экономическую оценку полученных результатов и сделать выводы.

Во второй главе «Теоретические исследования процесса сушки и выпуска семян в бункере активного вентилирования» сделано обоснование процесса тепломассообмена и расчёт времени сушки семян в предлагаемом бункере активного вентилирования, обоснованы рациональные параметры и режимы работы выпускного устройства, разработана теория заполнения ячеек выпускного устройства насыпным материалом.

Расчёт процессов тепломассообмена и времени сушки семян рапса велись с использованием классических формул, применяемых в теории сушки сыпучих материалов, с учётом конструктивных особенностей многоканальной системы распределения воздуха и физико-механических свойств семян рапса.

Для эффективного протекания процесса сушки необходимо, чтобы тепло подводимое с агентом сушки шло на испарение влаги из материала. Тепловой баланс бункера активного вентилирования в расчёте на 1 кг испарённой влаги можно записать в виде:

(1)

где и – затраты теплоты соответственно на подогрев 1 кг влажного воздуха и на испарение влаги из материала, Дж/кг; – потери тепла с уходящим воздухом, Дж/кг; – потери тепла с высушенными семенами, Дж/кг; – потери тепла на ограждение семенного материала, Дж/кг.

Затраты теплоты на подогрев 1 кг влажного воздуха можно определить из формулы:

(2)

где – расход сухого воздуха в расчёте на 1 кг испарённой влаги; и – энтальпия соответственно подогретого и наружного воздуха.

Расход теплоты на испарение влаги из семян запишется выражением:

(3)

где – энтальпия перегретого пара, при температуре уходящего (отработанного) воздуха, кДж/кг – удельная теплоёмкость воды, кДж/кг; – средняя температура агента сушки, С.

Принимая начальные параметры агента сушки (влажность, температура, атмосферное давление) и используя численные значения параметров процесса сушки выясняем, что первоначальные вариации влагосодержания воздуха практически не сказываются на КПД бункера активного вентилирования.

Потери теплоты с уходящим воздухом определяли из выражения:

(4)

где – теплоёмкость сухого воздуха, кДж/кг; и – температура нагрева воздуха, соответственно выходящего и входящего в сушильную камеру бункера, °С.

Потери теплоты с высушенным материалом находим из выражения:

(5)

где – масса испарённой влаги, кг; – масса семян после сушки, кг; – удельная теплоёмкость сухих семян, кДж/кг.

Потери теплоты на нагревание ограждения семенного материала, образованного стальными перфорированными листами и воздухоподводящими коробами определяли по формуле:

(6)

где – площадь ограждения семенного материала, м2; – суммарный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К) – средняя разность температур между наружной стенкой бункера и центральной воздухораспределительной трубой.

Площадь металлических частей бункера, ограничивающих семена рапса, определяли из выражения:

(7)

где – диаметр внешней цилиндрической оболочки бункера, м; – высота цилиндрической части бункера, м; – угол откоса нижней (конусной) части бункера, град; – количество коробов, – площадь коробов, м2.

Расчётная схема бункера активного вентилирования приведена на рисунке 1.

Рис. 1 – Схема к расчёту бункера активного вентилирования

Для эффективного подвода воздуха в слой семян используем короба пятигранной формы с открытым днищем и перфорированными боковинами.

Площадь короба определяли по формуле:

(8)

где – длина короба, м; – размер вертикальной части короба, м; – размер наклонной части короба, м.

Схема короба представлена на рисунке 2.

  Схема короба Коэффициент-37

Рис. 2 – Схема короба

Коэффициент полезного действия бункера активного вентилирования для сушки семян рапса определяли из выражения:

(9)

Подстановка численных значений в уравнения теплового баланса позволила установить, что коэффициент полезного действия бункера активного вентилирования для сушки семян рапса с многоканальной схемой подвода воздуха находится в пределах .

Для расчёта продолжительности сушки семян рапса применяли метод приведённой скорости, разработанный Г.К. Филоненко. Продолжительность сушки в этом случае вычисляли по формуле:

(10)

где N – скорость постоянного периода сушки, % / мин; m – показатель степени, характеризующие энергию связи влаги с материалом и физико-химические свойства материала; А и – массообменные коэффициенты, определяющие перемещение влаги внутри материала.

Скорость постоянного периода сушки в этом случае запишем в виде выражения:

(11)

где – средний потенциал сушки; a и b – справочные коэффициенты; – массовая скорость воздуха, кг/(м2с); – величина, обратная удельной нагрузке материала, м2/кг.

С учётом численного решения выражений (10) и (11) а также с учётом начальных параметров процесса сушки было установлено среднее время сушки семян в бункере, которое составило 12 часов.

Одним из важных узлов в конструкции бункера активного вентилирования является выпускное устройство. От выпускного устройства зависит качество и стабильность выпуска готовых семян, идущих на дальнейшую обработку. Выпускное устройство бункера активного вентилирования было предложено заменить на шлюзовой затвор как более надёжное устройство, позволяющее автоматизировать работу и производить выпуск семян с требуемой производительностью. Обоснование рациональных параметров выпускного устройства бункера активного вентилирования проводилась согласно конструктивно-технологической схеме, представленной на рисунке 3.

  Схема к расчёту параметров-45

Рис. 3 – Схема к расчёту параметров выпускного устройства

Относительное ускорение частицы насыпного материала, ограниченной радиальными и боковыми плоскостями, можно записать в виде выражения:

(12)


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.