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 || 3 | 4 |

Ресурсосберегающая технология и технические средства уборки и приготовления органического удобрения из навоза глубокой подстилки

-- [ Страница 2 ] --

где: r- относительная скорость лопатки; - угол, трения удобрений о лопатку ротора, R- радиус ротора или расстояние от центра до наружного конца его лопатки.

Угол схода материала, или угол на который успеет повернутся лопатка с момента поступления на нее удобрений до момента их схода:

(17)

где: r- расстояние от центра ротора до места подачи удобрений на лопатку.

Теоретические исследования процесса работы аэратора.

Анализ формул показывает, что относительная скорость схода удобрений с лопатки ротора uc зависит от угла трения удобрений о лопасть, наружного радиуса ротора R и скорости его вращения, в то время как угол схода от скорости вращения не зависит. Это говорит о том, что нельзя изменить место выброса удобрений, изменяя число оборотов ротора.

Рассмотрим модель истечения воздуха через отверстия в трубе длиной l, расположенной горизонтально, при условии истечении в нее воздуха при давлении на одном конце и закрытым другом конце трубы. Отверстия располагаются на боковой поверхности трубы предпочтительно на одинаковом расстоянии друг от друга. ( рисунок 4)

Рисунок 4. Схема истечения воздуха через отверстия в воздуходувной трубе

Пусть нагнетаемый поток воздуха в начальный момент времени t=0 и х=0 имеет скорость v0. Сечение трубы площадью S имеет форму окружности. Тогда

м2 (18)

Объемный поток воздуха (м3/с) на входе трубы равен:

(19)

Этот поток должен быть равен суммарному выходному потоку:

(18)

где n – количество отверстий.

По условию, потоки из каждого отверстия должны быть равны.

Поэтому

(20)

Решаемой задачей будет нахождение распределения скоростей истечения воздуха вдоль трубы. Зная зависимость v(x), мы можем из уравнения (20) найти изменение диаметра отверстий вдоль трубы d(x).

Для решения задачи воспользуемся системой уравнений механического движения сжимаемого баротропного газа, в нашем случае воздуха, связь давления с плотностью и температурой в котором дается уравнением:

(21)

где, –плотность, кг/м3; –молярная масса газа, кг/моль; R – газовая постоянная м2/с2.

Рассмотрим движение воздуха по трубе, приняв за положительное направление оси Ox направление вектора скорости движения нагнетаемого воздуха. Тогда уравнение неразрывности и уравнение Эйлера для нашего случая будет иметь вид:

(22)

(23)

Здесь F – внешняя массовая сила, действующая на входе трубы со стороны вентилятора, нагнетающего воздух в трубу. Эта сила (H.) равна:



(24)

Начальными условиями системы будут v0 – начальная скорость воздуха в трубе в момент времени t=0 в точке с координатой x=0; v(x) – функция скорости воздуха в трубе по координате x (далее v).

Давление (Па) на входе в трубу при х=0 будет:

(25)

Давление на закрытом конце трубы можно оценить из следующего соображения:

–воздух движется к противоположному концу трубы со скоростью, изменяющейся за счет процессов диссипации энергии, в частности, трение о стенки трубы, вязкое трение.

(26)

В нашем случае, силы трения будут определяться через коэффициенты скоростей напряжений и деформаций в потоке:

, (27)

где – средняя скорость движения потока газа по сечению трубы.

Имеем уравнение:

(28)

У стенки трубы давление воздуха будет определяться изменением импульса объема воздуха (м3/с.), дошедшего за время (с.) до конца трубы и отразившегося от глухой стенки. Искомый объем воздуха будет равен:

(29)

За это время произойдет изменение импульса (кг*м/с), равное:

(30)

Поэтому дополнительное давление (Па.), возникшее у стенки будет:

, (31)

где – скорость газа у стенки, м/с.

Следовательно, граничное условие на давление (Н/м2) у закрытого конца трубы длиной будет:

(32) Соответственно, плотность газа в момент отражения его от стенки будет максимальной. Затем обратная волна воздуха пойдет против внешнего потока и, дойдя до начала трубы, снимет избыточное давление в начале трубы.

Распространение воздушного потока от вентилятора происходит со скоростью звука(м/с.):

(33)
Предполагается, что процесс адиабатический (скорости газа малы в сравнении со скоростью звука). Имеем:

(34)

где –показатель адиабаты.

Будем решать сначала уравнение (29) в линейном приближении.

Тогда, согласно формулам (22) и (23), имеем в стационарном случае:

(35)

Так как

, (36)

Приравниваем выражения

и (37)

перепишем систему уравнений (35) в виде:

(38)

Исключаем из этих уравнений , находим:

или (39)

После интегрирования получаем:

(40)

Из граничных условий выводим константу интегрирования (м2/с2):

(41)

Подставляя в (41) значение , окончательно получим:

или

(42)

Обозначая безразмерную переменную , получаем профиль распределения скорости вдоль трубы:

(43)

Уравнение (43), определяющее зависимость u(x), является трансцендентным относительно скорости v(x) и может быть решено численно при различных значениях x.

Решение уравнения (43) может быть аппроксимировано уравнением с учетом граничных условий(м/с):

(44)

Перейдем теперь к нахождению зависимости диаметров отверстий (мм) от координат x вдоль трубы.

Из условия (20) имеем:

или (45)

Отсюда:

или (46)

где функция изменения диаметров отверстий при равномерном расходе воздуха, мм; – диаметр воздуходувной трубы, мм; профиль скорости вдоль трубы, м/с; количество отверстий.

Преобразовав уравнение (46), получим выражение для определения диаметров воздуховодных отверстий (мм) в любой точке воздуходувной трубы при равномерном распределении воздушного потока.

(47)

Распределение диаметров отверстий вдоль трубы показано на рисунке 5, рассчитанное численно по уравнению (47).

В третьей главе «Программа и методики экспериментальных исследований» приведены задачи, общая и частная методики, приборы и оборудование экспериментальных исследований, обоснование факторов, влияющих на работу технических средств. Методика экспериментальных исследований разрабатывалась в соответствии с руководящими техническими материалами, в том числе с использованием методов математического планирования многофакторных экспериментов и обработки экспериментальных данных, из анализа теоретических и экспериментальных исследований, проведенных ранее. Обработка экспериментальных исследований осуществлялась на ЭВМ с помощью пакета компьютерных программ: Matcad 2000, Statistica 6, Microsoft Exсel, и другие.

Исследования физико–механических свойств навоза проводились на технологии группового содержание свиней в ан­гарах с размерами метров на глубокой подстилке. (рисунок 5)

1 –поилка,2– кормушка, 3–рулон сена, 4 –глубокая подстилка, 5– бетонированная площадка, 6 – ангар.

Рисунок 5. Технология содержания свиней на глубокой подстилке.

Влажность материала определялась электровлагометром типа ВЗМ-1 № 80110 (рисунок 6).

Плотность навоза глубокой подстилки определяли следующим образом: вырезали кубики навоза глубокой подстилки (рисунок 7) на различной глубине, взвешивали на весах образцы, определяли объем образцов.

  1. кубик образца навоза;
  2. - мерные линейки.

Рисунок 7. Опытный образец кубика навоза глубокой подстилки.

Влияние угла заточки ножа на усилие резания навоза глубокой подстилки исследовали на разрывной машине марки «ИР5047 – 50 – 03».

Для определения усилия резания на стойку 3 укладывали брикеты навоза глубокой подстилки 5, которые были заранее приготовлены, сечение брикетов было 300*300*300 мм, влажность 62% и плотность 980 кг/м3.(рисунок 8) В процессе работы разрывной машины ИР 5047 – 50 – 03 верхняя платформа нижней скобы 1, на которой устанавливались сменные ножи 2 с разными углами заточки (рисунок 9), и нижняя платформа верхней скобы 4, на которой устанавливалась стойка 3 с прорезью для выхода ножа из образца навоза, движутся друг относительно друга, вдоль оси стоек. Движение стоек является реверсивным. Как только нож начинает прорезать образец навоза, датчик снимает усилие, фиксируемое компьютером. Процесс резания ножом образца навоза, представлен на рисунке 10. Полученный график разбивается на три зоны.

1 – нижняя скоба с платформами; 2 – нож;3 – стойка с прорезью для выхода ножа;4 – верхняя скоба с платформами; 5 – образец навоза глубокой подстилки.

Рисунок 8. Рабочий узел разрывной машины ИР 5047 – 50 – 03.

Первая зона характеризует процесс сжатия и начало резания образца навоза. Вторая – процесс резания. Третья – зона снятия напряжения, нож выходит из образца навоза.

Связанная подстилка навоза требует больших усилий отрыва порций навоза погрузчиками циклического действия. При выгрузке навоза необходимо разрезать его в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этого была разработана и изготовлена экспериментальная установка питателя – разрушителя навоза глубокой подстилки (рисунок 11)

1 – электродвигатель; 2 – червячный редуктор; 3 – станина; 4 – противорежущая пластина; 5 ножи; 6 – опоры; 7 – шнек.

Рисунок 11. Экспериментальная установка питателя – разрушителя навоза глубокой подстилки.

Экспериментальная установка питателя – разрушителя состоит из станины 3, на которой установлены опоры 6, в которых крепится шнек 7; на валу шнека закреплены ножи 5, перед ножами шнека установлена противорежущая пластина 4. Вращение шнека питателя – разрушителя производится от электродвигателя 1 через червячный редуктор 2. Исследования фракционного состава навоза глубокой подстилки проводили следующим образом. Из пласта навоза отобрали пробу 300 кг. Из 300 отобрали 30 кг затем эту смесь раскладывают тонким слоем от 0 до 50 мм, разложили на горизонтальную площадку для естественной сушки. Из этой порции отобрали частицы растительных остатков и произвели обмер. Результаты обработали и представили в виде графика рисунок 12.





Для определения длины измельченных частиц применяли классификатор измельченных грубых кормов, частицы длиной свыше 100 мм разбирались вручную. Распределенные по классам соломистые частицы взвешивали и вы­числяли их процентное содержание от общей массы пробы. Для просеивания частиц соломонавозной смеси использовали вибро-стол. На решета насыпалась проба просеивалась при частоте вибростола 30 Гц.

Для проведения экспериментальных исследований по измельчению подстилочного навоза в лаборатории кафедры МПиПСХП Мичуринского государственного аграрного университета была разработана и изготовлена экспериментальная установка рисунок 13.

На данной установке исследовали производительность, степень измельчения, и удельную энергоемкость процесса измельчения.

1– электродвигатель; 2 – кожух; 3 – ротор; 4 – лопатки; 5 – жолоб для подачи навоза.

Рисунок 13. Схема лабораторной установки питателя – измельчителя.

Исследования процесса распределения воздушного потока через воздуходувные отверстия проводили на лабораторной установке (рисунок 14). Исследования проводили на стенде, состоящем из вентилятора 1, соединенного с воздуховодными трубами 2, замеры проводили анемометром 3 и газовым счетчиком 5 СГБ G2,5 при длине воздуходувных труб 6м, диаметре воздуходувных отверстий 10мм и диаметре воздуходувных труб 100 мм.

1–вентилятор,

2–воздуходувная труба,

3–анемометр,

4–воздуховодное отверстие,
5 – газовый счетчик.

Рисунок 14. Схема лабораторной установки для исследований процесса распределения воздушного потока в камере биоферментации.

Для изучения процесса биоферментации навоза глубокой подстилки в ЗАО «Приволье» была изготовлена экспериментальная установка, (рисунок 15) состоящая из камеры биоферментации 3, имеющей размеры 1,5*1,5*1,5, соединенной с вентиляторами 1, на которых установлены тэны 7. Измерение температуры нагрева массы осуществлялось прибором МПР–51. Датчики 6 измерителя температуры помещались в компостируемый материал в 3–х точках. Блок управления приводом вентилятора 5 осуществлял включение и выключение электродвигателя вентилятора по схеме автоматически, в зависимости от температуры в массе. Значения температуры задавалось путем программирования прибора МПР–51. Прибор управлял магнитным пускателем, на который запитаны вентиляторы, тэны подключены непосредственно к прибору через реле Р1 и Р2.

Схема работала следующим образом: в соответствии с заданным технологическим процессом прибор МПР51 программировался на срабатывание магнитного пускателя МП1 и реле Р1 и Р2, с помощью которых в автоматическом режиме происходит включение нагревателей и вентиляторов. Сигнал на прибор поступал с датчиков, которые располагались внутри камеры биоферментации.

В процессе работы температура в камере поддерживалась на заданном уровне системой автоматического управления (рисунок 15.а), путем включения и выключения вентиляторов и нагревателей. Температура и влажность в приборе МПР–51 измерялась с помощью термопреобразователей сопротивления. Использовались медные датчики ТСМ 100М (R0 = 100 Ом), интервал измерений температур –50 до 150 0С.

1–напорный вентилятор, 2–воздуходувная труба, 3–камера биоферментации, 4–МПР–51, 5–блок управления, 6–датчики температур, 7–тэн, 8–измерительный стенд,

9–воздуходувное отверстие.

Рисунок 15. Схема экспериментальной установки для аэрации навоза глубокой подстилки.

Концентрация кислорода в компостируемой массе определялась с помощью прибора COMBO480 на экспериментальной установке аэрации навоза глубокой подстилки (рисунок 16.б). Эксперимент проводили следующим образом: в процессе работы экспериментальной установки в компостируемую массу опускали щуп 2 на глубину 30,50,70,100 и 120 см от основания установки по схеме (рисунок 16.а) и включали прибор COMBO480.

После включения прибора активировали засасывающий насос на 20 секунд, по истечении заданного промежутка времени полученный результат записывается в журнал. Опыты проводились с 5–ти кратной повторностью. Обработка экспериментальных данных выполнялась при помощи пакета прикладных программ Matcad 2000, Statistica 6, Microsoft Exсel, Компас v9.0.

а) б)

В четвертой главе – «Результаты экспериментальных исследований технического средства для измельчения, разрушения соломонавозной смеси и распределения воздушного потока в воздуховодных трубах аэратора» представлены результаты исследований производительности рабочих органов питателя - разрушителя от частоты вращения и поступательной скорости, результаты исследования распределения размеров и однородности частиц измельченной соломонавозной смеси в зависимости от частоты вращения барабана питателя – измельчителя, результаты исследования процесса распределения воздушного потока в воздуховодных трубах аэратора.Результаты экспериментальных исследований, плотности навоза глубокой подстилки от времени содержания животных, влажности и высоты пласта представлены на рисунках 17,18.

Из графика (рисунок 17) видно, что плотность навоза глубокой подстилки с истечением времени увеличивается с 330кг/м3 до 980 кг/м3. Влажность навоза уменьшается по высоте слоя от 60% до 20% (рисунок 18). Следовательно, гравитационная влага навоза концентрируется в нижних слоях.

На рисунке 19,20 приведены результаты экспериментальных исследований зависимости коэффициентов трения покоя навоза по поверхностям, материал которых используется в машинах и оборудовании для подготовки органических удобрения при влажности 62%.

Графики показывают гиперболический характер изменения коэффициента трения навоза по поверхностям. При толщине слоя 80, 100 мм коэффициент трения покоя находится в пределах 0,8..1,2.Результаты экспериментальных исследований по определению коэффициента внутреннего трения от удельного давления по поверхностям представлены на рисунке 21.

Из графика (рисунок 21) видно, что с увеличением давления коэффициенты внутреннего трения изменяются по гиперболическому закону. Для навоза глубокой подстилки коэффициент внутреннего трения уменьшается от 0,75 до 0,29. Интенсивное снижение объясняется тем, что при повышении давления выделяется больше влаги, которая является смазкой.

Результаты экспериментальных исследований по обоснованию параметров ножа при резании навоза глубокой подстилки представлены на рисунке 22.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 

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.