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:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА И КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕМЯН ЛЬНА-ДОЛГУНЦА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИЙСКОЙ

-- [ Страница 3 ] --

Вывод: из приведенных данных (табл. 1) видно, что величина потерь стеблей на непереоборудованных комбайнах колеблется от 8,6 до 23,8 %, а семян – от 65 до 160 кг/га. Переоборудование льнокомбайна снижает потери стеблей в 2…3 раза, а семян – в 12…17,6 раза.

Были проведены исследования определения потерь семян и головок льна при транспортировке льновороха до пункта сушки.

Для этого по брезенту проезжал трактор с нагруженным льноворохом прицепом. Подсчитывали размер потерь с площади 2,2 м2.

Масса потерь семян на 1 км пути будет равна:

, (20)

где Кс – количество семян на 1 м пути, шт.; Кг – количество головок на 1 м пути, шт.; Кп – коэффициент полноценных головок; Мс – масса 1000 семян, г.

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что размер потерь при транспортировке льновороха в прицепах с уплотнением составляет примерно 0,3% урожая семян.

Однако транспортировка льновороха на неподготовленных старых прицепах может привести к необоснованным (в 3…7 раз) потерям семян, поэтому необходим ремонт прицепов, наращивание и уплотнение бортов.

Величину потерь семян льна-долгунца при работе молотилки МВ-2,5А определяли по массе семян в 1 м3, выносимой льняной мякины, из выражения:

Мс = m · Vлм, (21)

где m – содержание семян в 1 м3 льняной мякины, кг; Vлм – объем мякины с 1 га, м3.

Согласно проведенным исследованиям, 1 м3 льняной мякины имеет объемную массу, равную 82…100 кг/м3, а соотношение массы семян к массе льняной половы равно (0,75…0,8) : 1.

Зная величину урожая семян урожай льняной мякины можно определить из выражения:

Ум = 0,75 · Ус, (22)

Объем льняной мякины с 1 га определяется по формуле:

Vм = Vо · Ум, (23)

где Vо – объемная масса 1 м3 мякины, кг.

С целью исключения неквалифицированной рабочей силы при разравнивании льновороха в прицепе нами предложена установка на ЛК-4А автосцепа [а.c. 1551278] с регулируемой длиной (рис. 5).

Рис. 5. Льнокомбайн с регулируемой длиной автосцепа: 1 – поперечная балка; 2 – цилиндр; 3 – автосцеп Рис. 6. Гидросистема агрегата: 1 – насос; 2 – гидроцилиндр передвижения прицепа; 3 – гидробак; 4 – тройник; 5 – рычаг распределителя; 6 – гидроцилиндр прицепа

Высокопроизводительное использование уборочной техники достигается на основе соблюдения общих принципов организации труда: пропорциональности, согласованности, ритмичности и поточности.

Условием непрерывной работы является равенство суточной производительности сушильного пункта (Wсп), транспортных средств (Wт) и льнокомбайнов (Wлк):

Wсп=Wт=Wлк. (24)

Для непрерывной работы льнокомбайнов необходимо условие: уборочный цикл должен быть равен транспортному:

t3.+tо.г.+tп.п.=tп.г.+tд.г.+tр.+tх.+tо.п., (25)

где t3., tо.г., tп.п. – продолжительность загрузки прицепа, отцепа и прицепа пустого прицепа, ч; tп.г., tд.г., tр, tх, tо.п. – продолжительность прицепа груженого прицепа, время доставки на льноток, разгрузки, движения трактора с порожним прицепом, отцепа пустого прицепа, ч.



Длительность рейса определена из выражения:

Тр=tз.м+tр+60L/vx+60L/vг, (26)

где tз.м – продолжительность замены прицепа, ч; vx и vг – скорости движения без груза и с грузом, км/ч; L – расстояние перевозки от поля до пункта сушки, км.

Продолжительность загрузки прицепов льноворохом (tз.т) определяется из выражения:

, (27)

где VТ – объем прицепа, м3; – коэффициент заполнения прицепа; У – урожайность льносемян, ц/га.

Необходимое число транспортных средств определяется по формуле:

, (28)

где – коэффициент использования пробега, nлк – количество комбайнов.

Исходя из условия, что количество поступающего влажного льновороха должно быть переработано на пункте сушки в течение суток, то условие выразим уравнением:

GвWлкtкKк=Wcпtc, (29)

где Gв – масса сырого льновороха с 1 га, кг/га; Wлк – производительность льнокомбайна, га/ч; tк – время работы льнокомбайна, ч; Kк – количество льнокомбайнов, шт.; Wcп – производительность пункта сушки, кг/ч; tc – время работы пункта сушки, ч.

Развернутое выражение производительности пункта сушки будет равно:

кг/ч. (30)

Необходимую производительность машин по переработке льновороха (Wлм) определим из выражения:

. (31)

Сезонная производительность пункта сушки льновороха будет равна:

. (32)

Из (33) следует, что сезонная производительность пункта сушки и переработки льновороха прямо пропорциональна производительности теплогенераторов, времени сушки и обратно пропорциональна объему влажного льновороха.

В четвертом разделе «Исследование процессов послеуборочной обработки семян льна-долгунца» проведен анализ исследований сушки семян и льняного вороха.

Исследование термоустойчивости семян льна имеет большое значение для производства семенного фонда. В результате проведенных исследований была установлена предельно допустимая температура нагрева семян – 50°С.

Наши исследования подтвердили справедливость формулы С.Д. Птицына, что температура нагрева семян льна-долгунца в условиях «кипящего» слоя выражается формулой:

, (33)

где – продолжительность теплового воздействия, мин; Сс – теплоемкость семян, ккал/кг.

На сохранение посевных качеств семян, по нашему мнению, влияет также скорость (Vt) их нагрева, время выдержки при максимально допустимой температуре.

Скорость нагрева семян определяется из выражения:

, (34)

где tнс, tн – начальная и конечная температура семян, С; – время прогрева, мин.

Кроме этих показателей необходимо знать величину предельно допустимого влагосъема (W), выражаемую формулой:

W=0,75+2. (35)

Прочность связи влаги с белковыми соединениями семян льна, низкая влагопроводность приводят к снижению скорости сушки, отраженной критерием Коссовича:

, (36)

где r – теплота парообразования, Дж/кг; W – количество испаренной влаги, кг/кг семян; С – теплоемкость семян, Дж/кг град; t – приращение температуры семян, град.

Количество испаренной влаги (W) определяют по формуле:

W=, (37)

где Wн и Wk – начальная и конечная влажность семян, %; Gc – масса семян, кг.

По нашим исследованиям, критерий Коссовича для семян льна составил 0,94…1,26.

В результате экспериментов была определена зависимость динамической равновесной влажности () семян льна от температуры теплоносителя:

=9,6-0,1t, (38)

Установленная зависимость объясняет причину пересушки семян при длительном воздействии теплоносителя.

Знание физико-механических свойств льновороха и семян необходимо для разработки машин для уборки и послеуборочной обработки семян.

Исследованиями физико-механических свойств льновороха занимались ученые Толковский В.А., Копьев И.П. и др.

В льноворохе содержится (в среднем): целых семенных коробочек – 70%, битых семенных коробочек – 3,6, стеблей льна и обрывков – 3,8, свободных семян – 1,4, сорняков и мякины – 21,2%.

Исследуя урожайность семян и льноволокна по рекомендуемым перспективным сортам льна-долгунца можем отметить, что на долю семян приходится от 32 до 48,6% (в среднем 42,2%) дохода от выращенного урожая. Поэтому сбор полного урожая для рядовых льносеющих хозяйств имеет важное значение.

Исследование процесса сушки льновороха в слое различной толщины и плотности представляет значительный интерес для совершенствования работы сушилок.

Рис. 7. Зависимость влажности коробочек льна от продолжительности сушки

С этой целью проведены исследования динамики сушки льновороха в слое толщиной от 20 до 80 см. На рис. 7 видно, что по мере прохождения теплоносителя через слой льновороха происходит сушка нижних слоев и насыщение парами верхних. Скорость сушки льновороха () прямо пропорциональна количеству расходуемого воздуха и влагопоглотительной способности теплоносителя:

, (39)

где L – расход воздуха, м3/ч; d1 и d2 – влагосодержание при входе и выходе, г/кг сух. возд.; G0 – количество сухого льновороха, кг.

Процесс сушки толстого слоя можно представить состоящим из 2-х периодов: первый период характеризуется повышением влажности льновороха, а второй – период падающей скорости.

Скорость первого периода выразим уравнением:

. (40)

Отсюда продолжительность первого периода равна:

. (41)

Продолжительность периода убывающей скорости выразим формулой:

, (42)

где и Wс – равновесная и стандартная влажности льновороха; Кв – коэффициент, зависящий от состава льновороха.

Общая продолжительность сушки толстого слоя выражается формулой:

. (43)

Необходимое количество воздуха для удаления из 1 м3 льновороха заданного количества влаги определим из выражения:

, (44)

где л, в –плотности льновороха, воздуха.

Изучая рис. 7, можем заметить, что продолжительность сушки различных слоев льновороха неодинакова.

Так, при толщине слоя 80 см, в нижней зоне, толщиной 20 см льноворох высыхает через 40 мин, а в верхней зоне высотой 60…80 см – через 280 мин.

Производительность сушилки при толщине слоя 30…40 см в два с лишним раза больше, чем при толщине 80 см (рис. 8).

Рис. 8. Продолжительность сушки льновороха в слое при толщине его:

1 – 80 см, 2 – 60 см, 3 – 40 см

По агротехническим условиям наиболее желательным способом интенсификации процесса сушки является увеличение подачи воздуха, а не повышение температуры, т.к. в первом случае уменьшается неравномерность влажности семян. В условиях Северо-Запада, где воздух сравнительно влажный, только умелое сочетание подачи воздуха и повышение температуры теплоносителя могут обеспечить интенсификацию процесса сушки льновороха.

Наибольшая производительность сушилки может быть достигнута при оптимальной толщине слоя.

Оптимальная толщина слоя должна удовлетворять агротехническим требованиям по неравномерности влажности семян, которая не должна иметь отклонений более = ±2%.

Скорость движения теплоносителя через оптимальный слой льновороха определяется из выражения:

. (45)

Необходимая теплопроизводительность (Q) определяется по формуле:

, (46)

где – КПД воздухоподогревателя.

Величина неравномерности влажности семян () определяется по формуле:

. (47)

Из полученного выражения можно сделать вывод: неравномерность влажности семян растет с увеличением теплопроизводительности теплогенератора, ростом толщины слоя льновороха и снижается с увеличением скорости движения теплоносителя через слой. По нашим расчетам а = 10–4.

Технологический процесс сушки льновороха представим в виде модели его функционирования с учетом значимых факторов (рис. 9). Основными возмущающими факторами будут температура tз и влажность Wл льновороха. Управляющими факторами – экспозиция сушки и температура теплоносителя на входе tвх. Управляемыми величинами будут переменные состояния процесса: температура теплоносителя на входе tхд. и влажность льновороха на выходе Wхд (рис. 9).

Процесс сушки льновороха, продуваемого теплоносителем является динамическим процессом, т.к. влажность изменяется как по толщине слоя, так и по времени. Поэтому в качестве математической модели принята система дифференциальных уравнений.





Рис. 9. Информационная модель функционирования технологического процесса сушки в сушильной камере

Процесс сушки слоя льновороха можно представить в виде модели
(рис. 10).

где Q1 – воздействующий воздушный поток, под воздействием которого возникает градиент движения влаги в слое; Q2 – градиент испарения влаги с поверхности; 1, 2, 3 – составляющие градиента движения влаги по слоям.

Рис. 10. Модель сушки льновороха

Для решения задачи идентификации рассмотрим модель системы дифференциальных уравнений:

(48)

Здесь К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7, Q1, Q2, – коэффициенты, которые нужно определить.

Для подбора коэффициентов решается оптимизационная задача:

(49)

где – расчетные значения влажности, полученные по математической модели.

Решить задачу (49) за один прием не удается, поэтому она решалась в два приема.

Для предварительного определения коэффициентов, представим систему (48) в следующем виде:

(50)

Из системы уравнений (50) получим следующую систему:

(51)

Преобразуя уравнения (51)получим следующую систему:

(51)

где Wi(ti) и Wi(t2) – значения влажности i-го слоя в момент времени t1 и t2.

Решение системы (52) позволяет определить коэффициенты А1...А9, раскрывая которые можно найти коэффициенты системы (51) к1…к7, Q1, Q2.

Для повышения эффективности энергоемкого процесса сушки льновороха рассмотрим ряд приемов.

Рассмотрим эффективность сепарации льновороха.

В своих исследованиях Толковский В.А. установил зависимость объема влажного льновороха с 1 га от урожайности семян:

Vл=0,703Ус+2,46. (53)

После особождения от путанины и примесей путем сепарации, получается новое состояние объемной массы льновороха, определяемое по формуле:

GЛС.= кс(Gо+кW). (54)

Масса влажного отсепарированного льновороха с 1 га определяется из выражения:

Gлс.=кс(Gо+кWср) ·, (55)

где Уп – величина потерь семян при сепарации.

Среднее значение влажности льновороха (Wср) определялось на основе влажности (Wк) коробочек и (Wc ) семян и содержания коробочек (Ск) и семян (Сс) по формуле:

Wср=.· (56)

В результате расчетов было получено среднее значение влажности льновороха после сепарации (Wср=27,7%).

Количество удаляемой влаги из льновороха, прошедшего через сепаратор, будет равно:

Gу.с.= Gл.с.. (57)

Определим количество тепла, необходимое для испарения влаги при сушке влажного льновороха с 1 га по формуле:

б=Gус., (58)

где rо – количество тепла, необходимое на испарение 1 кг влаги, кДж/кг (rо=2380 кДж/кг).

Тогда размер экономии тепла, необходимого для испарения влаги из семян и головок с 1 га определяется из выражения:

Эm=. (59)

Определим уровень снижения затрат на сушку отсепарированного льновороха из выражения:

, (60)

где Кр – количество работников в смену, чел.

Используя полученные зависимости получим: сепарация влажного льновороха освобождает около 20% ненужных компонентов; снижает на 17% уровень влажности смеси головок и семян, повышает производительность труда на 35…42%.

Реверсирование подачи теплоносителя может осуществляться на универсальных конвейерных 2-х этажных сушилках периодического или непрерывного действия.

Произведем математически расчет процесса сушки льновороха толщиной Н=0,4 м (рис. 10). Построим математическую модель процесса сушки.

Рассмотрим процесс сушки льновороха в 2 слоях.

Математическая модель при сушке в двух слоях имеет вид:

W0(t2)=W0(t1) + t(Q1 – C1W1(t1) + C2W1(t1))

W1(t2)=W1(t1) + t(C3W0 + C4W1(t1) + Q2)

Коэффициенты уравнения (61), полученные при идентификации имеют следующие значения:

Q1=0,1810, C1 = 0,0285, C2 = –0,001087,

C3 = 0,05674, C4 = 0,0219, Q2 = – 0,2241.

Исследование показало, что первый реверс необходимо выполнить после 60 мин сушки при W0 = 9%, W1 = 28% (рис. 11).

После первого реверса сушка продолжается 60 мин до влажности W1 = 8,68%, W0 = 15,6% (рис. 12). Второй реверс продолжается 20 мин до влажности W0 = 10,27%, W1 = 12,22% (рис. 13).

На рис. 11, 12, 13 представлены экспериментальные и расчетные значения влажности двух слоев.

Общая картина процесса сушки с применением реверсирования представлена на рис. 14.

 Идентификация процесса сушки в 2-62

Рис. 11. Идентификация процесса сушки в 2 слоях

 Первый реверс воздушного потока -63

Рис. 12. Первый реверс воздушного потока

 Второй реверс воздушного потока -64

Рис. 13. Второй реверс воздушного потока

Используя математическую модель процесса сушки льновороха методом реверсирования воздушного потока, мы доказали эффективность этого приема: скорость сушки слоя льновороха толщиной Н=0,4 м при заданных пределах его влажности 9±2% увеличивается в два раза.

 Графический вид процесса сушки-65

Рис. 14. Графический вид процесса сушки льновороха

Рассмотрим эффективность приема плющения коробочек льна-долгунца.

При изучении процесса сушки льновороха нами была рассмотрена динамика сушки коробочек льна (рис. 15).

Рис. 15. Изменение влажности семян в коробочке (1) и оболочки ее (2) в процессе сушки при температуре теплоносителя 42°С Рис. 16. Последовательное изменение
формы коробочки льна
в фазе желтой спелости в процессе сушки


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 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.