ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ«РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ«РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А. КОСТЫЧЕВА»
На правах рукописи
Полункин Андрей Алексеевич
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ
ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЫРЫХ КОРМОВ ИЗ ОТЖАТОЙ МЕЗГИ И
СГУЩЕННОГО КУКУРУЗНОГО ЭКСТРАКТА
Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации
сельского хозяйства
Диссертация на соискание учѐной степени кандидата технических наук
Научный руководитель:
кандидат технических наук,
доцент Утолин В.В.
Рязань – 2014
2
Содержание
Аннотация
5
Введение
7
1.
Анализ способов и средств механизации приготовления кормов
из побочных продуктов пищевых перерабатывающих производств.
1.1
Анализ использования побочных продуктов пищевых
перерабатывающих
промышленностей
в
качестве
кормов
сельскохозяйственным
животным.
1.2 Анализ существующих способов приготовления кормов из побочных
продуктов пищевых перерабатывающих производств.
1.3
Анализ средств механизации
12
12
17
используемых для приготовления
корма.
26
1.4 Анализ выполненных результатов исследований по проблеме
смешивания кормов.
34
1.5 Цель работы и задачи исследования
44
2. Исследование физико-механических и теплофизических свойств
сырого корма приготовленного из побочных продуктов
крахмалопаточного производства.
45
2.1 Программа и методика исследований
45
2.2 Методики проведения лабораторных исследований.
52
2.2.1Методика определения угла естественного откоса сырого корма.
46
2.2.2. Методика определения объѐмной массы (насыпного веса)
сырого корма.
2.2.3 Методика определения влияния влажности на динамический и и
статистический коэффициент трения сырого корма по стали.
2.2.4 Определение теплофизических свойств сырого корма.
2.3 Результаты исследования физико – механических и свойств сырого
корма
Выводы
3.Теоретическое
обоснование
сельскохозяйственным
животным
крахмалопаточного производства.
приготовления
из
побочных
кормов
продуктов
48
49
51
55
65
67
3
3.1.Технология приготовления сырого корма для сельскохозяйственных
животных из побочных продуктов крахмалопаточного производства.
67
3.2. Конструктивно – технологическая схема смесителя.
70
3.3. Расчет производительности смесителя.
73
3.3.1. Математическая модель шнека.
74
3.3.2. Вывод уравнений относительного движения частиц по шнеку.
80
3.3.3. Вывод уравнений движения самого шнека.
85
3.3.4.Преобразование уравнений движения с использованием уравнений
шнека.
86
3.3.5. Формулирование начальных условий.
91
3.3.6.Пересчет координат из вращающейся системы в неподвижную и
96
обратно.
Расчет
3.3.7.
производительности
подающего
устройства
99
нейтрализованного сгущенного кукурузного экстракта.
Выводы.
101
4. Исследование процесса смешивания мезги и кукурузного экстракта в
лабораторных условиях.
103
4.1 Программа исследований
103
4.2 Лабораторная установка
104
4.3 Методика лабораторных исследований.
112
4.3.1 Методика определения зависимости производительности смесителя
от частоты вращения рабочего органа.
4.3.2
Методика
определения
зависимости
112
амплитуды
осевого
перемещения рабочего органа смесителя от его частоты вращения и
массы груза возвратного устройства.
4.3.3
Методика
определения
114
зависимости
производительности
подающего устройства экстракта от частоты вращения рабочего органа
смесителя.
116
4
4.3.4 Планирование многофакторного эксперимента.
117
4.4 Результаты лабораторных исследований процесса смешивания
отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта с применением
смесителя.
4.4.1
Результаты
120
исследования
зависимости
производительности
смесителя от частоты вращения рабочего органа.
4.4.2 Результаты исследования зависимости
122
амплитуды осевого
перемещения рабочего органа смесителя от его частоты вращения и
массы груза возвратного устройства.
125
4.4.3 Результаты исследований многофакторного эксперимента
4.4.4.
Сходимость
результатов
теоретических
и
лабораторных
128
исследований
142
Выводы
143
5. Испытание смесителя в производственных условиях.
145
5.1 Программа и методика производственных исследований
145
5.2 Результаты производственных испытаний разработанного смесителя.
150
5.3 Расчет показателей экономической эффективности разработанной
технологии и смесителя для приготовления сырого корма.
152
Выводы
162
Общие выводы и рекомендации производству
163
Библиографический список
166
Приложения
178
5
Аннотация
Целью диссертационного исследования является повышение эффективности
использования побочных продуктов крахмалопаточного производства путем
смешивания отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта с применением
разработанного смесителя, что обеспечивает снижение экологического ущерба и
приводит к улучшению качества готового корма.
Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы и
ее народно-хозяйственное значение. Приведены основные положения, выносимые
на защиту.
В первом разделе дан обзор и анализ способов, средств механизации и
выполненных исследований по проблеме использования побочных продуктов
пищевых производств, в качестве кормов сельскохозяйственным животным.
Обоснована необходимость в разработки технологии использования отжатой
мезги сгущенного экстракта, с применением разработанного смесителя для
приготовления кормов с/х животным и сокращения экологического ущерба за
счет использования данных побочных продуктов в полном объеме.
Во втором разделе изложены программа и методика исследований,
приведены методы определения динамического и статического коэффициента
трения корма, угла его естественного откоса, объемной массы, коэффициентов
теплопроводности и температуропроводности, теплоѐмкости сырого корма.
Представленно описание используемых для проведения опытов приборов и
измерительной аппаратуры.
В третьем разделе дано описание предлагаемого смесителя и технологи
приготовления
сырого
корма.
Представлено
обоснование
применения
оптимального сочетания реагентов для нейтрализации кислотности сгущенного
кукурузного экстракта и их количества
В четвертом разделе изложены программа и методики исследований,
приведено описание лабораторной установки, оборудования и приборов,
представлены
результаты
исследований.
Обработка
полученных
данных
6
проводилась согласно приведенной методике программ «Mathematika 4.2» и
«Statistica 6.0» с помощью ЭВМ
В пятом разделе изложена программа, методика и расчѐт экономической
эффективности разработанного смесителя и технологии приготовления сырого
корма..
Сделаны выводы
и даны рекомендации по внедрению разработанной
технологии и смесителя. Представлены список используемой литературы
приложения.
и
7
Введение
Актуальность темы исследования. При переработке зерна кукурузы на
крахмал в качестве побочных продуктов получают
мезгу в отжатом виде и
сгущенный кукурузный экстракт. Данные побочные продукты обладают
высокими кормовыми показателями, так как богаты белками, углеводами и
другими питательными элементами.
В настоящее время большая часть побочных продуктов крахмалопаточного
производства,
особенно,
экстракта
не
используется,
и
сбрасывается
в
окружающую среду, создавая большую экологическую проблему.
Причиной
ограниченного
использование
побочных
продуктов
крахмалопаточного производства на кормовые цели является значительные
транспортные
издержки,
недостаточная
однородность
продукта
при
их
смешивании и высокая кислотность.
Поэтому задача, направленная на повышение эффективности использования
побочных продуктов крахмалопаточного производства путем приготовления из
них
качественных
сырых
кормов
сельскохозяйственным
животным
в
соответствии с зоотехническими требованиями при снижении энергетических
затрат и экологического ущерба, являются актуальной.
Степень разработанности темы.
Анализ способов, технологий и технических средств для переработки побочных
продуктов крахмалопаточного производства на корм сельско-хозяйственным
животным, изложенные в работах
В.А. Федяковой, М.В. Орешкиной, В.М.
Ульянова, А.П. Гилядова, А.П. Богданова, С.А. Трофимова, Н.А. Богданова, А.П.
Колпакчи, В.Н. Романенко, И.Ф. Филипповой и других авторов, показал, что,
остается узким вопросом использование в полном объеме кукурузного экстракта.
Так ввод его в состав кормовой смеси приводит к значительному повышению еѐ
кислотности и не соответствии зоотехническим требованиям. При этом на практике
8
отсутствует высокоэффективное оборудование для смешивания сгущенного
кукурузного экстракта с отжатой мезгой.
Поэтому
продуктов
изыскание
современных
крахмалопаточного
технологий
производства
в
переработки
побочных
качественные
корма
сельскохозяйственным животным и разработка высокоэффективного смесителя
требует дальнейших исследований и изучения.
Цель и задачи. Повышение эффективности приготовления из отжатой мезги
и сгущенного кукурузного экстракта в разработанном смесителе сырых кормов за
счет улучшения их качества, снижения энергетических и материальных затрат
при сокращении вредного воздействия на окружающую среду.
Для достижения указанной цели поставлены задачи исследования:
1 – изучить физико-механические свойства сырого корма из отжатой
мезги и
сгущенного кукурузного экстракта;
2 – определить направление совершенствования технологии приготовления сырых
кормов из отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта;
3 – разработать конструктивно-технологическую схему смесителя сырого корма;
4 − обосновать теоретически и
экспериментально конструктивные и режимные
параметры смесителя сырого корма;
5 – провести проверку разработанного
смесителя в составе технологической
линии приготовления сырых кормов в производственных условиях и определить
экономическую
эффективность
результатов
исследований,
предложить
рекомендации производству.
Научная новизна диссертационной работы:
− обосновано в технологии получения сырого корма из побочных продуктов
крахмалопаточного производства, таких как отжатая мезга и сгущенный
кукурузный экстракт, введение в кормовую смесь последнего с предварительной
нейтрализацией его кислотности оксидом кальция и гидроксидом натрия;
9
− численные значения физико-механических и теплофизических свойств
сырого корма;
− конструктивно-технологическая схема смесителя;
− теоретические положения по обоснованию технологии приготовления
сырого корма и конструктивно-режимных показателей смесителя;
− результаты экспериментальных исследований смесителя и технологии
приготовления сырого корма.
Техническая новизна подтверждена патентами на изобретение РФ №2336722
«Способ приготовления сырого корма из побочных продуктов крахмалопаточного
производства» и № 2454273 «Комбикормовый агрегат».
Теоретическая
и
практическая
значимость
работы.
Разработана
технология приготовления сырого корма для сельскохозяйственных животных из
побочных продуктов крахмалопаточного производства с предварительной
нейтрализацией сгущенного кукурузного экстракта и теоретические положения
для еѐ обоснования. Данная технология решает проблему утилизации побочных
продуктов крахмалопаточного производства. Разработан смеситель отжатой мезги
и сгущенного кукурузного экстракта и получены теоретические зависимости для
расчета конструктивно-технологических параметров и режимов его работы,
которые подтверждены лабораторными и производственными испытаниями.
Полученные результаты
научных
и
проектных
имеют большую практическую значимость для
учреждений,
сельскохозяйственных,
пищевых
и
перерабатывающих предприятий.
Методология и методы исследования. При проведении теоретических
исследований были использованы известные законы химии, теоретической
механики и математики. При выполнении экспериментальных исследований
использовали известные методики и разработанные на их основе – частные.
Качественные показатели получаемых кормов определяли по гостированным
10
методикам. Для осуществления лабораторных и производственных испытаний
использовались современные приборы и установки. Обработку данных в
экспериментальных
исследований
осуществляли
методом
математической
статистики с использованием ПЭВМ и современных компьютерных программ.
Положения, выносимые на защиту:
– показатели физико-механических и теплофизических свойств сырого корма;
– усовершенствованная технология приготовления сырого корма из отжатой
мезги и кукурузного сгущенного экстракта и еѐ теоретическое обоснование.
– конструктивно-технологическая схема смесителя сырого корма;
− теоретические зависимости, обосновывающие параметры и режимы работы
смесителя сырого корма
− результаты лабораторных исследований по обоснованию и оптимизации
конструктивно-технологических параметров смесителя;
– результаты проверки разработанного смесителя и усовершенствованной
технологии в производственных условиях.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных
положений подтверждена достаточной сходимостью результатов теоретических и
экспериментальных исследований, применений современных методик и средств
обработки результатов экспериментов.
Усовершенствованная технология приготовления сырого корма из отжатой мезги и
сгущенного кукурузного экстракта с использованием разработанного смесителя
внедрена в ОАО «Ибредькрахмалпатока» Шиловского района Рязанской области.
Корма
из
побочных
продуктов
крахмалопаточного
производства,
приготовленные по разработанной технологии, реализовываются производителями
животноводческой продукции Рязанской, Владимировской и Московской областей.
11
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на
научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО Рязанского ГАТУ (2008 – 2013 гг.),
ФГБОУ ВПО Мордовский ГУ (2012 г.), ФГБОУ ВПО Орловского ГАУ (2012 г.) и
опубликованы в 10 научных работах, в том числе 2 в изданиях рекомендованных
ВАК Минобрнауки РФ и 4 патентах РФ на изобретения.
12
1.1 Анализ использования побочных продуктов пищевых
перерабатывающих промышленностей в качестве кормов
сельскохозяйственным животным
Одним
из
направлений
решения
проблемы
обеспечения
сельскохозяйственных животных качественными кормами является максимальное
использование побочных продуктов пищевых перерабатывающих производств.
Использование
побочных
продуктов
в
рационах
кормления
сельскохозяйственных животных позволяет значительно сократить белковый
дефицит при этом снизить себестоимость получаемой продукции.
Рассмотрим наиболее близкие по агрегатным, химическим и питательным
свойствам побочные продукты пивоваренной, спиртовой и крахмалопаточной
промышленности.
Основным побочным продуктом пивоваренного производства является
пивная дробина. Доля образования пивной дробины составляет 32% от массы
производимого пива [13, 43,]. Химический состав пивной дробины представлен в
таблице 1.1.
Таблица 1.1 − Химический состав пивной дробины
Наименование
Влажность,
Белок,
Жир,
Клетчатка,
%
%
%
%
82,9
3,9
1,3
3,5
Пивная дробина
БЭВ, %
Зола,%
8,0
2.1
Питательная ценность одного килограмма пивной дробины влажностью
82,9% составляет от 0,17 до 0,23 к.е., при этом содержание перевираемого
протеина от 3,9 до 4,2% [21]. При скармливании животным
пивная дробина
обладает высокой усвояемостью.
В настоящее время пивная дробина практически в полном
реализуется близлежащим
объѐме
производителям животноводческой продукции и
используется в рационах кормления сельскохозяйственных животных. Основным
недостатком
пивной
дробины
является
относительно
небольшой
срок
13
сохранности, из-за еѐ высокой влажности, что это создаѐт ряд проблем при еѐ
реализации. Поэтому в настоящее время ведѐтся поиск наиболее рациональных
путей использования.
Основным побочным продуктом спиртовой промышленности является
барда. Барда представляет собой сложную полидисперсную систему, сухие
вещества которой находятся в виде взвесей и в растворѐнном состоянии. В
зависимости от вида используемого сырья барда может быть зерновая или
картофельная.
Состав барды (таблица1.2) зависят от вида используемого сырья при
производстве спирта [1].
Таблица 1.2 − Состав барды.
Наименование
Зерновая барда
Влажность,
Сырой
Клетчатка,
Зола.
%
протеин, %
%
%
БЭВ, %
93,3…91,6
1,8…2,2
0,9..1,7
0,6…0,7 3,4…3,8
96,0…97,0
0,6…0,7
0,3…0,4
0,4…0,5 1,7…2,3
Картофельная
барда
Основная ценность барды заключается в протеине, содержание которого в
сухом веществе составляет в среднем зерновой − 26…28%, картофельной
−18…19% [86]. Исходя из питательности и кормовой ценности предпочтительнее
зерновая барда.
В связи с высокой влажностью барда относится к объѐмным водянистым
малотраспортабельным кормам, это обуславливает специфику ее использования.
В настоящее время барда скармливается в натуральном виде, что это влечѐт за
собой большие расходы на транспортировку.
При производстве крахмала получают следующие побочные продукты: в
картофелекрахмальном
производстве
–
картофельная
мезга
и
сок;
в
кукурузокрахмальном производстве – экстракт, кукурузная мезга, глютен,
кукурузный зародыш. Глютен получают в сухом виде и его использование в
14
кормах экономически не выгодно. Кукурузный зародыш используют для
получения масла.
В процессе переработки картофеля на крахмал происходит разделение
смеси мезги и сока центрофугированием на составляющие. После разделения
картофельная мезга обезвоживается. Кормовая ценность одного килограмма
абсолютно сухой картофельной мезги составляет 1,1 кормовой единицы. Состав
мезги в % к массе сухих веществ представлен в таблице 1.3 [21 c. 217].
Таблица 1.3 – Состав картофельной мезги, % к массе сухих веществ
Наименование Крахмал Клетчатка Растворимые Минеральные Сырой
Прочие
углеводы
вещества
протеин вещества
Картотофельная мезга
50,0
25,0
2,5
6,2
6,0
10,3
В свежем картофельном соке содержатся растворимые сахара− фруктоза,
глюкоза, сахароза. Кроме растворимых сахаров в картофельном соке содержатся
яблочная, щавелевая и лимонная кислоты с преобладанием последней (до 0,5).
Следствием наличия органических кислот картофельного сока является величина
рН картофельного сока, которая составляет 5,8…6,6.Состав картофельного сока в
% к массе сухих веществ представлен в таблице 1.4 [21, c. 217].
Таблица 1.4 − Состав картофельного сока в % к массе сухих веществ
Наименование
Крахмал
Картофельный
сок
10,0
Растворимые Минеральные
углеводы
вещества
20,0
14,5
Сырой
протеин
Прочие
вещества
38,5
17,0
Отечественное картофелекрахмальное производство в настоящее время
практически отсутствует, что связано с нестабильным положением в сельском
хозяйстве и значительным сокращением производства картофеля.
При переработке кукурузы на крахмалопродукты основными побочными
продуктами являются мезга и экстракт.
15
Кукурузную мезгу крупную и мелкую получают из оболочки и индоспермы
зерна при его измельчении. Мезгу выделяют из кашки при помощи дуговых сит.
Кормовая ценность одного килограмма сухой мезги составляет 1,45 к.е.. Состав
мезги представлен в таблице 1.5 [21, c. 220].
По химическому составу крупная и мелкая мезга значительно отличаются.
Около половины сухого вещества в крупной мезге составляет клетчатка, а в
мелкой – крахмал. В настоящее время крупная и мелкая мезга выделяется
совместно.
Таблица 1.5 - Состав мезги
Наименование
Крахмал,
%
Белок,
%
Жир,
%
Зола,
%
Клетчатка,
%
Растворимы
е углеводы,
%
Прочие
вещества,
%
Мезга
крупная
8-12
6-9
4-7
0,5-1
40-55
3-5
3-6
Мезга
мелкая
25-46
11-18
2-4
0,8-1,5
15-25
4-7
2-5
Кукурузный экстракт образуется в результате
замачивания кукурузы в
слабо-кислом растворе сернистой кислоты. Содержит 6…9% сухих веществ.
Основными сахарами кукурузного экстракта являются глюкоза, мальтоза и
ксилоза. Максимальная доза сахаров приходится на глюкозу. Жидкий кукурузный
экстракт сгущают до содержания 48% СВ на вакуумных выпарных установках.
Сгущенный кукурузный экстракт представляет собой густую непрозрачную
жидкость с хлопьевидной взвесью
способной к расслаиванию. Состав
сгущенного кукурузного экстракта представлен в таблице 1.6 [21, c. 218].
Уровень кислотности сгущенного кукурузного экстракта составляет
4,2…4,4 рН, это обусловлено высоким содержанием фитиновой (7…8%) и
молочной (20…25%) кислот, что существенно ограничивает его использование в
качестве корма сельскохозяйственным животным [81.].
Таблица 1.6 − Состав сгущенного кукурузного экстракта
16
Наименование Крахмал, Белок, %
%
Сгущенный
кукурузный
экстракт
0,3…0,8
Анализируя
Жир, %
Зола, %
Органические Углеводы, Прочие,
кислоты, %
%
%
35,0…50,0 8,…10,0 1,0…3,0 27,0…33,0
выше
представленные
побочные
2,0..3,0
продукты
1,2…26,7
пищевых
перерабатывающих производств, следует отметить, что они обладают высокой
кормовой ценностью. При этом они имеют ограниченное применение из-за
низкого содержанием сухих веществ и несбалансированного состава.
Все выше перечисленные побочные продукты можно классифицировать по
агрегатному состоянию на жидкие (барда, экстракт) и кашеобразные с жидкой
консистенцией (пивная дробина, картофельная и кукурузная мезга).
Побочные продукты пивоваренной и спиртовой промышленности РФ
практически полностью используются в качестве кормов сельскохозяйственным
животным. Однако, следует отметить, что использование побочных продуктов
пивоваренной и спиртовой промышленности в натуральном виде не является
оптимальным, из-за больших затрат связанных с их транспортировкой.
Высокая влажность побочных продуктов создаѐт ряд проблем связанных с
их транспортировкой и использованием в качестве кормов сельскохозяйственным
животным. Поэтому в последние время прослеживаются следующие направления
использования
представленных
побочных
продуктов
пищевых
перерабатывающих производств:
− использование побочных продуктов в естественном виде близлежащими
производителями животноводческой продукции;
− использование побочных продуктов для производства кормовых
дрожжей;
− использование побочных продуктов для приготовления сухих кормов;
− использование побочных продуктов для приготовления белкововитаминных добавок.
17
1.2 Анализ существующих способов приготовления кормов из
побочных продуктов пищевых перерабатывающих производств
Основным
недостаткам
рассмотренных
побочных
продуктов,
при
использовании их в качестве кормов сельскохозяйственным животным, является
их высокая кислотность, которая существенно ограничивает объем потребления.
Поэтому отечественными и зарубежными учѐными ведутся поиски наиболее
рациональных путей использования побочных продуктов в качестве кормов
сельскохозяйственным животным.
Приготовление влажных кормов предусматривает минимальную обработку
побочных продуктов, которая заключается в снижении влажности. В зависимости
от вида побочных продуктов отделение воды осуществляют центрифугированием,
прессованием или сгущением. После обезвоживания побочные продукты
смешиваются.
В США разработан способ получения концентрированной или сухой барды
(рисунок 1.1) заключающийся в смешивании 5…45% питательных добавок,
включая мелассу и мочевину, 20…45% концентрированного фильтрата барды, с
содержанием воды 50…70% и 20..25% сухой барды. При производстве сухой
барды содержание влаги доводят до 15…30% [108].
18
Рисунок 1.1 − Способ получения концентрированной или сухой барды
Способ приготовления сухого корма из побочных продуктов спиртового
производства, предложенный Федяковой В.А. [100] (рисунок 1.2) включает в
себя:
очистку
зерна,
биообработку
ферментным
препаратом,
подсушку,
шелушение зерна; смешивание полученных зерновых оболочек с выделенной при
фильтрации спиртовой барды дробиной, сушку образованной смеси, смешивание
сухого продукта с упаренным фильтратом, окончательную сушку и отпуск
готовой продукции.
19
Рисунок 1.2 − Схема производства сухого корма из спиртовой барды.
Универсальный
способ
переработки
побочных
продуктов
пищевых
перерабатывающих производств, предложен ЗАО Биокомплекс [87] (рисунок 1.3).
Способ переработки побочных продуктов заключается в следующем: сырьевые
компоненты, содержащие сложные полисахариды – пектиновые вещества,
целлюлозу, гемицеллюлозу и др. подвергаются воздействию комплексных
ферментных препаратов, содержащих пектиназу, гемицеллюлазу и целлюлазу.
Ферменты представляют собой очищенный внеклеточный белок и способны к
глубокой деструкции клеточных стенок и отдельных структурных полисахаридов,
т.е. осуществляется расщепление сложных полисахаридов на простые, с
последующим построением на их основе легко усвояемого кормового белка.
1 – прием сыпучего и влажного сырья; 2 – прием жидкого сырья; 3 –
бункеры-дозаторы; 4 – смеситель; 5 – био-реактор; 6 – компрессор; 7 –
парогенератор; 8 – сушилка; 9 – измельчитель; 10 – отгрузка в мешки.
20
Рисунок 1.3 − Технологическая схема микробиологической переработки
побочных продуктов в корма
Данный способ переработки
побочных продуктов осуществляется
следующим образом: побочные продукты загружаются в био-реактор, с момента
загрузки сырья, в биореакторе процесс микробиологической биоконверсии
протекает в течение 4-6 дней (в зависимости от желаемых зоотехнических
параметров конечной продукции). В результате получается влажная кормовая
добавка – углеводно-белковый концентрат (УБК). Затем ее сушат до влажности 8
– 10 % и измельчают. После измельчения концентрат можно использовать как в
рационах кормления сельскохозяйственных животных, так и при производстве
комбикормов.
Побочным продуктам крахмалопаточного производства и способам их
использования для приготовления кормов, в отличии от барды, уделяется
значительно меньше внимания.
Вопросами
использования
побочных
продуктов,
получаемых
при
переработке картофеля, занимались М.В. Орешкина [72] и В.М. Ульянов [99],
которыми предложена технология приготовления кормов сельскохозяйственным
животным из отходов картофелекрахмального производства и разработаны
средства механизации для еѐ осуществления.
Самым распространенным способом использования отжатой кукурузной
мезги (влажностью 60…65%) является использование ее в качестве корма
сельскохозяйственных животных [84, с. 150]. Этот способ неэффективен за счет
того что, мезга содержит большое количество клетчатки, и
скармливать еѐ
следует в смеси с другими необходимыми для животных кормами, богатыми
белками, жирами и углеводами. Существующий дефицит в отжатой мезге
возможно снизить путѐм смешивания еѐ с сгущенным кукурузным экстрактом.
Использование отжатой кукурузной мезги, жмыха пелевы и сгущенного
кукурузного экстракта предусматривает способ, представленный на рисунке 1.4.
Побочные продукты, с основного производства, отжатая мезга, жмых, пелева, и
сгущенный кукурузный экстракт с исходной влажностью и кислотностью
21
подаются в смеситель, в котором происходит смешивание. Затем приготовленный
сырой корм направляется в бункер временного хранения, из которого происходит
загрузка транспортных средств потребителей [84, с. 149–152].
Существенным недостатком сырого кукурузного корма приготовленного по
данной технологии является его высокая кислотность (рН 4,0..4,4), это следствие
высокого содержания молочной и фитиновой кислот в сгущенном экстракте.
Известен способ использование побочных продуктов крахмалопаточного
производства с частичной нейтрализацией кислотности сгущенного кукурузного
экстракта [46, с. 13–15], представленный на рисунке 1.5. Для нейтрализации
кислотности сгущенного экстракта используют реагенты: мел, аммиак, оксид
кальция, гидроксид кальция, гидроксид натрия и другие сильные щелочи [114].
22
Рисунок 1.4 − Технологическая схема приготовления сырого корма из
побочных продуктов крахмалопаточного производства.
Данный способ приготовления сырого корма из побочных продуктов
крахмалопаточного производства с частичной нейтрализацией кислотности
сгущенного
кукурузного
экстракта
не
позволяет
приготавливать
корма
соответствующие зоотехническим требованиям.
Способ позволяющий приготавливать белково-крахмальный корм из
побочных продуктов крахмалопаточного производства для сельскохозяйственных
23
животных, предложенный П.Г.Гилядовым, А.Н.Богдановым, С.А.Трофимовым и
Н.А.Беляевым [72]. Жидкий кукурузный экстракт и глютеносодержащий отход, с
основного производства смешиваются, после этого определяется кислотность
Рисунок 1.5 − Технологическая схема приготовления сырого кукурузного корма с
предварительной нейтрализацией экстракта
полученного продукта. В зависимости от результатов показателей кислотности в
полученнуюсмесь добавляют кислотный или щелочной раствор до достяжения
показателя
рН
6,0…6,5.
Таким
образом
получают
кормовую
смесь
соответствующую зоотехническим нормам. В дальнейшем полученную смесь
отстаивают, сгущают и сушат, с использованием распылительных сушилок, до
влажности 10…13%.
Данный
ценностью,
белково-крахмальный
хорошо
усваивается
корм
обладает
животными
и
высокой
удобен
в
питательной
хранении
и
транспортировки.
Однако осуществление данного способа весьма проблематично, это связано
с тем, что глютеносодержащий отход перерабатывается в настоящее время на
основном производстве, в результате чего получают сухой глютен, применяемый
для приготовления продуктов питания и кормов домашним животным. Кроме
того реализация способа приготовления белково-крахмального корма потребует
больших затрат на оборудование и энергоносители в результате это отразится на
себестоимости конечного продукта.
Способ позволяющий приготавливать сырые корма из побочных продуктов
крахмалопаточного
производства
разработанный
Г.А.
Подобуевым,
В.В.
Утолиным, М.А. Коньковым [75] представлен на рисунке 1.6. Данный способ
приготовления сырого корма заключается в смешивании основных побочных
продуктов крахмалопаточного производства, отжатой мезги и сгущенного
экстракта, с предварительной нейтрализацией его кислотности двумя реагентами,
гидроксидом кальция и гидроксидом натрия, в соотношении 2,83:1,00.
24
Из побочных продуктов крахмалопаточного корма можно приготавливать
сухие корма. Н.Р. Андреевым [6] предложена технология приготовления для
производства
сухих
кукурузных
кормов
из
побочных
продуктов
крахмалопаточного производства: сгущенного экстракта, глютена, мезги и
зародыша. При этом
автор отмечает, что возможно приготавливать сухие
кукурузные корм двух видов, с использованием сгущенного кукурузного
экстракта и без него.
1- реактор, 2- дозатор водного раствора гидроксида кальция, 3- усройство
для приготовления водного раствора гидроксида кальция, 4-бункер накопитель
гидроксида натрия, 5- дозатор гидроксида натрия, 6- смеситель, 7- насос-дозатор
сгущенного кукурузного экстракта, 8 – бункер-дозатор отжатой мезги, 9- бункернакопитель готового корма.
Рисунок 1.6 − Технологическая схема приготовления сырого корма из
отжатой
кукурузной
мезги
и
сгущенного
предварительной нейтрализацией его кислотности.
кукурузного
экстракта
с
25
Технология приготовления сухих кукурузных кормов, представленная
авторами В.Н. Романенко и Н.И. Филиповой [84, с. 149– 151], представлена на
рисунке 1.7. Обезвоженную мезгу, сгущенный экстракт, глютен подают с
помощью соответствующих транспортирующих средств, в шнек – смеситель, а
затем в смеситель питатель сушилки. В данной технологии в смеситель так же
подают измельченный жмых, пелеву и зерновые отходы. После смешивания
влажность их должна быть не более 65%. За счет рециркуляции части
высушенного корма влажность сырого корма снижается до 50% и его подают в
сушилку. При высушивании корма в пневматических сушилках одновременно
происходит его измельчение. После этого корм направляется на просеивание.
Мезга
(W=63...65%)
Глютел
(W=64...65%)
Экстракт
(W=60...75%)
Смешивание
Жмых, пелева,
зерновые отходы
(W=15...25%)
Сырой корм
(W=61...65%)
Сырой корм
(W=50...55%)
Рециркуляция
Комочки
Высушивание
Просеивание
Отделение машинных
примесей
Сухой корм
(W=12%)
Рисунок 1.7 − Технологическая схема приготовления сухого корма с
использованием одноступенчатой сушки
Анализ существующих способов использования побочных продуктов
показал,
что
из
побочных
продуктов
пивоваренного,
спиртового
и
26
крахмалопаточного производств, вполне возможно приготавливать сырые и сухие
корма, а также кормовые дрожжи и белково-витаминные добавки.
Производство сухих кормов, кормовых дрожжей и белково-витаминных
добавок требуют сложного дорогостоящего оборудования, при их производстве
затрачивается большое количество энергии, в результате это приводит к высокой
себестоимости производимых кормов.
Так же следует отметить, что производство сухих кормов из побочных
продуктов пивоваренных и спиртовых производств наиболее целесообразно, так
как использование во влажном виде значительно ограничивает их область
применения из-за высокого содержания спирта.
Из побочных продуктов крахмалопаточного производства, возможно
приготавливать сырые корма, наиболее сбалансированные за счѐт смешивания
мезги, с высоким содержанием клетчатки и сгущенного экстракта
богатым
белками, жирами и углеводами.
В настоящее время, из-за сложившейся экономической ситуации в сельском
хозяйстве, востребованы сырые корма, так как они имеют низкую стоимость.
Поэтому способ приготовления сырого корма, предложенный Г.А. Подобуевым,
В.В. Утолиным, М.А. Коньковым [74],
который заключается в смешивании
отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта с предварительной
нейтрализацией его кислотности является наиболее оптимальным. При этом
следует отметить, что при его реализации, необходимо, перед нейтрализацией
кислотности, нагревать сгущенный кукурузный экстракт с целью снижения его
вязкости.
1.3 Анализ средств механизации используемых для
приготовления корма
Приготовление
кормов
из
побочных
продуктов
крахмалопаточного
производства это сложный технологический процесс. Для осуществления это
технологического
процесса
на
кукурузоперерабатывающих
предприятиях
27
требуется применение большого комплекса различных машин, бункеры –
накопители, дозаторы, транспортѐры, нейтрализаторы, смесители.
В настоящее время отечественной и зарубежной промышленностью
выпускается ряд машин, которые могут использоваться в технологической линии
приготовления сырых кормов из побочных продуктов крахмалопаточного
производства.
Особое
внимание
заслуживают
машины
и
агрегаты
позволяющие
осуществлять смешивание различных по агрегатному состоянию компонентов.
Стационарный измельчитель-смеситель ИСК – 3,0 предназначен для
приготовления полнорационных рассыпных кормосмесей в кормоцехах ферм и
комплексов крупного рогатого скота и овцеферм [19, с. 133–134].
Измельчитель-смеситель ИСК 3 состоит из рабочей камеры 3 (рисунок.1.8),
приемной камеры 2, форсунки 10, ротора с ножами 4, противорежущий дек 11,
электродвигателя 6, клиноременной передачи 7, рамы 1, и выгрузной горловины
15. На раме 1 установлена выгрузная камера 5, соединенная с рабочей камерой
фланцем.
1−рама; 2−приѐмная камера; 3−рабочая камера; 4−ротор; 5−выгрузная
камера;
6−электродвигатель;
7−приводные
ремни;
8−натяжной
болт;
28
9−платформа;
10−форсунка;
11−кожух
противореза;
12−стопор;
13−блокировочное устройство; 14−шибер; 15−выгрузная горловина; 16−опора.
Рисунок 1.8 − Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3.
На рабочей камере установлена дополнительная быстросъемная камера с
устройством для внесения жидких добавок. В это устройство входят вентиль со
шкалой и форсунка. В боковых полостях рабочей камеры расположены закрытые
с наружной стороны кожухами деки двух типов: сплошные с рифленой
поверхностью (устанавливаются при смешивании кормов) и с противорезами
(устанавливаются при измельчении грубых кормов).
К днищу выгрузной камеры крепится корпус подшипников, в которых
вращается вертикально расположенный вал ротора 4. Привод ротора смонтирован
на неподвижной платформе 9, закрепленной на раме 1. Технологический процесс
работы ИСК-3 заключается в следующем. В режиме смешивания в приемную
камеру подаются
предварительно
подготовленные кормовые
компоненты
загрузочным транспортером. Обычно в качестве такого транспортера служит
сборный транспортер кормоцеха. Отсюда под действием создаваемого швырялкой
всасывающего эффекта кормовые материалы подаются в рабочую камеру и
распределяются вдоль стенок камеры. Здесь корм доизмельчается ножами
верхнего яруса ротора, смешивается и по спирали опускается вниз, попадая под
действие ножей и противорезов нижних ярусов. В смешивании активно
участвуют деки, которые притормаживают частицы корма. Готовая кормосмесь
швырялкой подается наружу через выгрузную горловину. Исходные компоненты
смешиваются при их любой влажности.
Основным недостатком смесителя ИСК – 3 является высокая энергоѐмкость
и отсутствие возможности получения однородных кормосмесей при использовани
вязких компонентов кормов.
Смеситель СКО-Ф-3-1 (рисунок1.9) предназначен для приготовления
кормосмесей влажностью 60…80 % из сочных, грубых и концентрированных
кормов [68, c.325].
29
Смеситель работает следующим образом: в машину заливают воду, затем в
соответствии с заданным рационом загружают, компоненты после заполнения
смесителя на 30 % включают, мешалку. За счет вращения мешалок происходит
перемешивание [50].
При запаривании компонентов в смеситель заливают 60…70 % общего
расчетного количества воды, определяющего влажность смеси, и включают пар.
Воду нагревают до 90˚С, затем в нее загружают компоненты и запаривают в
течении 1…3 ч. Для ускорения процесса включают мешалку смесителя. После
этого добавляют компоненты, не подлежащие тепловой обработке, и воду.
Перемешивают их и приготовленную смесь выгружают, открыв задвижку и
включив выгрузной шнек.
Для получения кормосмеси заданной влажности в смеситель заливают
определенное количество воды. Измельченные компоненты корма в соответствии с рационом загружают одновременно из кормоприготовительных машин
через загрузочный люк смесителя.
1−корпус;
2−крышка;
3−мешалка;
4−загрузочная
горловина;
5−шиберная
заслонка; 6−смотровой люк; 7−привод выгрузного шибера;8−выгрузной шибер;
9−выгрузной
шнек;
10−привод
выгрузного
шнека;11−парораспределитель;
12−электродвигатель; 13−редуктор; 14−пулът управления; 15−оросителъ.
30
Рисунок 1.9 − Смеситель кормов СКО-Ф-3-1
Заполнив емкость смесителя на 30 %, включают в работу мешалки.
Остальную часть корма загружают при работающих мешалках. Для
кормовых смесей, в которые входят солома и силос, коэффициент заполнения
смесителя составляет 0,6, для других смесей 0,8.
При смешивании массы лопасти одной мешалки начинают перемещать
корм в одну сторону, а лопасти другой в противоположную сторону, т. е.
создаются два встречных потока. Смешивание корма длится 10... 15 мин.
При запаривании картофеля и концентратов в смеситель сначала
заливают 60... 70 % воды от общего расчетного количества. Включают
подачу пара и нагревают, воду до 90 °С. В нагретую воду загружают, все
компоненты, которые должны быть запарены. Во время запаривания мешалки
должны работать, так как
находящийся
в
движении
корм
быстрее
запаривается.
Недостатком смесителя кормов СКО-Ф-3-1 является то, что жидкие
кормовые компоненты, вводимые оросителем, распределяются неравномерно по
всему объѐму смешивания, что негативно отражается на качестве и времени
смешивания. Кром того данный смеситель не может использоваться в
непрерывных линиях по приготовлению кормов, так как его принцип работы
предусматривает периодическую загрузку и выгрузку.
предназначен для
высококачественного смешивания сухих сыпучих
зернистых и порошковых материалов, с возможностью добавления жидкостей
для
увлажнения,
в
автоматическом
режиме
за
минимальное
время.
Используются при производстве гранулированных комбикормов и пищевых
продуктов [42, с. 318].
Смеситель
выполнен
в
виде
горизонтально
установленной
цилиндрической емкости, которая крепится на раме. Вдоль продольной оси
емкости
проходит
ротор
1
с
закрепленными
на
нем
рычагами
2,
оборудованными лопастями 3. Ротор смесителя приводится в движение
31
электроприводом 4. Смеситель имеет две горловины для загрузки и выгрузки
5,6. Загрузочная горловина расположена сверху на корпусе смесителя и
оснащена затвором .
Смешиваемые компоненты непрерывно, с определенной интенсивностью
поступают внутрь корпуса смесителя, через отверстие загрузочной горловины.
Лопасти, непрерывно вращаясь под оптимальным углом по отношению к
центральному
валу
внутри
горизонтальной
цилиндрической
камеры,
обеспечивают продвижение смешиваемого материала от загрузки до выгрузки.
Максимальное качество смешивания и однородность достигаются, до выгрузки
смеси из смесителя. Далее готовая смесь выгружается и поступает на
следующую стадию технологического процесса.
Рисунок 1.10 − На корпусе цилиндрической емкости смесителя имеется
смотровой люк, предназначенный для технического обслуживания и очистки
его внутренних рабочих частей. Смотровой люк устанавливается на поворотных
петлях с ручной системой плотного запирания.
Для смешивания побочных продуктов крахмалопаточного производства
отжатой мезги и сгущенного экстракта наиболее оптимальным является
применение смесительной установки Б6-ДАК, схема которой представлена на
32
рисунке 1.11 [33]. Еѐ основное назначение смешивание рассыпных комбикормов
с мелассой. Корпус изготовлен из листовой стали толщиной 4 мм. Внутри корпуса
размещены шнековый питатель 14 и мешалка, состоящая из вала 6 и лопастей 5.
Снаружи корпуса в верхней части сделано загрузочное устройство 19 и люк с
крышками, предназначенный для осмотра и очистки питателя. Сбоку корпуса
расположены люки с крышками 20 для доступа к мешалке, с этой же стороны
установлена форсунка 15 для разбрызгивания мелассы внутри корпуса. В
торцовой части корпуса внизу расположен, разгрузочный патрубок для выгрузки
мелассированного комбикорма из смесителя.
Шнековый питатель 14, предназначенный для равномерной подачи
рассыпных комбикормов в смеситель, расположен в корыте 13, закрепленном
внутри корпуса. Он представляет собой вал 50 мм, на котором набраны витки.
Вал установлен в двух сферических подшипниках. На конце вала со стороны
загрузочного устройства закреплены тахометр 16 и звездочка 17, соединенная
цепной передачей с вариатором. С противоположной стороны на валу шнека
свободно посажена звездочка 22, связанная цепной передачей с насосомдозатором, на валу которого также надета звездочка. Она соединяется с валом
питателя через зубчатую муфту, позволяющую включать и выключать насосдозатор при работающем питателе.
Мешалка, предназначенная для смешивания рассыпных комбикормов с
мелассой, представляет собой вал с 25 радиальными лопастями 5, размещенными
в корпусе смесителя под корытом 13 шнекового питателя 14. Вал 6 —
квадратного сечения размером 65X65 мм, длина 1354 мм. Лопасти, выполненные
из углового профиля размером 50x25x5 мм и длиной 182 мм, приварены к граням
вала по винтовой линии. Вал установлен в подшипниках. На нем со стороны,
противоположной разгрузочному патрубку 4, закреплена звездочка 17 с числом
зубьев 28 и шагом 25,4 мм, связанная цепной передачей с редуктором привода
мешалки. Мешалка приводится в движение от электродвигателя 8 через редуктор.
33
Смеситель
укомплектован
гидровариатором,
представляющим
собой
бесступенчатый механизм в блоке с шестеренчатым редуктором, который
позволяет изменять частоту вращения вала питателя от 0 до 77,5 в минуту.
Рисунок 1.11 − Смеситель установки Б6-ДАК
Анализируя выше представленные средства механизации, следует отметить,
что для смешивания побочных продуктов крахмалопаточного производства
отжатой мезги и сгущенного экстракта
использование
смешивания
существующих
оптимальным решением является
лопатных смесителей. Это обеспечит высокое качество
при
минимальных
смесителей
энергозатратах.
является
то,
что
Общим
ввод
жидкого
недостатком
компонента
осуществляется не равномерно по всему объѐму смешивающей камера, это
приводит к снижению однородности получаемой кормосмеси. Кроме того для
осуществления
дозированной
специальное устройство.
подачи
жидкого
компонента
необходимо
34
1.4 Анализ выполненных результатов исследований
процесса смешивания кормов
Одним из сложных и не до конца изученных процессов является
смешивание кормов. Вопросам приготовления кормов посвящены исследования
многих ученых, в том числе Г.М.Кукта [50, 52, 53,54,], Ф.Г. Стукалкин [92], А.В.
Байдов [9], С.В. Мельников [65], П.В. Рощин [85], И.А. Боровиков [14], А.А
Власов [17], В.В. Гунько [28], В.А. Евстратов [31], А.И. Завражнов [34, 35,36],
В.Г Коба [42], В.К. Курбанов [57], В.К. Мартынов [64], Ф.К. Новобранцев [71],
О.Б. Пошевкин [82], С.Н. Маланичев [62], В.М. Сыроватка [93], С.К. Филатов
[101], В.П. Дегтярев А.М.Григорьев [26] и другие.
Смешиванием называется процесс соединения объѐмов различных веществ
с целью получения однородной смеси, т.е. создания равномерного распределения
частиц каждого компонента во всѐм объѐме смеси путѐм регулировки их под
действием внешних сил [11, с. 36].
В своей работе В.В. Коновалов [44] предлагает для оценки качества
смешивания принимать любую смесь за двух компонентную. Для этого выделяют
из имеющейся смеси один компонент и принимают контрольным. При этом
остальные составляющие смеси принимают как второй компонент.
Качественный показатель процесса смешивания определяют по степени
однородности полученной смеси. Показатель однородности смеси представляет
собой массовое отношение контрольного компонента в исследуемой пробе кего
же содержанию в идеальной смеси.
Для расчета однородности смеси известно выражение [14, с. 38].
2
где
( ),
(1.1)
− нормированная функция Лапласа;
- − величина отклонения замера
от среднего значения ;
s – среднеквадратичное отклонение;
и
- заданные пределы контрольного компонента.
35
А.И. Завражнов, Д.И. Николаев [35, с. 307 – 311] предлагают степень
однородности смеси , %, определять по выражению (1.2).
,
где
(1.2)
– теоретическое среднеквадратичное отклонение;
S–опытное, среднеквадратическое отклонение:
=
где
–
,
(1.3)
– содержание контрольного компонента в i-ой пробе;
заданное расчетом содержание контрольного компонента.
S=
где
,
(1.4)
– среднеарифметическое значение контрольного компонента во всех пробах;
m – общее число проб.
С.В. Мельников [65, с. 259] предлагает определять степень однородности
смеси , %, по формуле полученной А.А. Лапшиным.
и
,
где
(1.5)
– степень однородности;
n – количуство проб;
Bt – доля меньшего компонента смеси в пробе;
Bo – доля меньшего компонента в смеси.
Ф.Г.
Стукалкин
[92]
установил,
что
степень
однородности ,
определяется зависимостью
=
где
, ),
(1.6)
– перегрузка (показатель кинематического режима процесса смешения);
осительная дисперсность системы;
h/d – величина ,аналогичная коэффициенту наполнения.
36
Оценка качества смешивания, предложенная F.N Valentin [110] заключается
в определении среднеквадратичного отклонения содержании компонента
при
конечном состоянии
,
где:
(1.7)
– среднее квадратичное отклонение содержания компонента при конечном
состоянии;
– эффективный средний размер частиц компонентов.
С.К. Филатов [103, с. 9] при исследовании работы разработанного раздатчика
смесителя с горизонтальным шнековым рабочим органом предложил качество
приготавливаемой смеси оценивать показателем неравномерности смешивания Vc,
,
(1.8)
где сi(t) – текущая концентрация контрольного компонента в i-ой пробе, шт/м3;
- средняя концентрация контрольного компонента по зонам, шт/м 3;
– количество зон идеального смешивания и идеального вытеснения.
Анализ
результатов
научных
исследований
качества
приготовления
кормосмесей, указывает на то, что в настоящее время не существует
универсального метода оценки однородности смесей. Существующие методы
определения качества смеси предусматривают исследование сухого материала,
кроме того необходимо выделять из смешанной массы контрольный
компонент
для дальнейшего аналитического расчета показателя.
Обоснованию конструктивно-технологических параметров и режимов
работы смесителей кормов, а также их использования посвящены работы:
А.М.Григорьева [26], Евдокименко И.К. [32], В.В. Коновалова [44], Л.П.
Кормановского [47, 48], И.В. Горюшинский [24], Ю. И. Макарова [59], С.И.
Воронцова [20], С.Н. Маланичева [62, 63], М.С. Рунчева [83], А.Д. Селезнева [88]
и многих других ученых.
37
При обосновании конструктивных параметров шнекового лопастного
смесителя С.И. Воронцов [20, с. 7 – 11] предлагает использовать выражения (1.9,
1.10, 1.11).
Максимальная скорость вращения шнека
,с-1
,
(1.9)
где R – радиус шнека, м;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
f – коэффициент трения в слоях перемешиваемого корма;
a – угол подъема винтовой линии шнека, град;
– угол подъема частиц, град.
Производительность Q, кг/с, шнекового смесителя периодического действия
,
(1.10)
где D – наружный диаметр шнека, мм;
d – диаметр вала шнека,мм;
– коэффициент производительности.
Наружный диаметр шнека смесителя D, мм
,
(1.11)
Р.К. Курбанов предложил для определения частоты вращения nш, с-1 рабочего
органа лопастного смесителя выражение (1.12)
,
(1.12)
где g – ускорение свободного падения, м/с2;
β – угол между векторами сил, град;
r – расстояние от оси вращения шнека до места расположения частиц корма,
м;
f – коэффициент трения частиц корма о поверхность шнека;
- коэффициент скорости перемещения массы вдоль оси шнека;
38
– наружний диаметр шнека, м;
- диаметр вала шнека ,м.
Большое внимание расчѐту смесителей разнообразных конструкций уделено
в работах В.В. Коновалова [44].
Методика расчета ленточных смесителей.
При расчете ленточного смесителя (рисунок 1.12) определяются основные
технологические, кинематические и силовые параметры. Данные смесители
широко применяются при приготовлении комбикормов, а также влажных
мешанок [44, с. 72–75].
Объем бункера V,
V=
,
(1.13)
где М – масса корма в бункере, кг;
ψ – коэффициент заполнения емкости, непрерывного принципа действия 0.3…0.5; периодического – 0.6…0.7. ψ·0.6;
p- средняя плотность вороха компонентов смеси, p·450 кг/
.
Рисунок 1.12 – Схема ленточного смесителя
Диаметр смесителя Db, м
Db=
,
(1.14)
39
где s – соотношение диаметра емкости с ее высотой при цилиндрической форме
емкости;
Диаметр смешивающего рабочего органа D, м
D=Db-2·s1,
(1.15)
где s1 – соотношение диаметра емкостью и рабочим органом;
Длина смесителя L, м:
L=с·D,
(1.16)
Шаг навивки шнека S, м
S=s2·Db,
(1.17)
где s2 – соотношение диаметра и шага навивки ленты.
Диаметр вала рабочего органа d0, м
=s3·D,
(1.18)
где s3 – соотношение вала и наружного диаметра шнека, 0.05..0.1. s3·0.08.
Внутренний диаметр рабочего органа d, м:
d=D-2·h1,
(1.19)
где h1 – ширина ленты;
Средний радиус ленточного шнека rc, м
(1.20)
Частота вращения шнека n,
n=
где
:
,
(1.21)
– средняя окружная скорость материала в ленточном шнеке, м/с.
Угловая скорость рабочего органа ω, м/с:
ω=6.28·n.
(1.22)
Средний угол развертки винта αc, рад:
αc=atar
.
(1.33)
Максимальная производительность ленточного шнека
=0.25·3.14·(
-
)·ω· ·p·ψ·sin(αc)·(cos(αc)-f·sin(αc)),
, кг/с:
(1.24)
40
где f – коэффициент трения смеси по шнеку.
Максимальная производительность ленточного шнека
кг/с при
(αc<10˚)
(
-
)·n·S·p·ψ.
Время однократного воздействия
=V·p·
(1.25)
,с
.
(1.26)
Кратность циркуляции
за принятое время смешивания
=
где
(1.27)
.–.длительность смешивания компонентов смеси.
Время смешивания компонентов
=
·
,с
.
(1.28)
Время рабочего цикла для смешивания компонентов
=
где
,с
+ + ,
(1.29)
– время загрузки компонентов в смеситель,
– время выгрузки готовой смеси.
Производительность смесителя
, кг/с
V·p· ,
(1.30)
Мощность привода
, кВт
(1.31)
где - КПД привода.
К – приведенный коэффициент сопротивления движения корма относительно
ленты шнека.
Методика расчета лопастных смесителей [41, с. 70 – 72].
Время приготовления корма T, ч
T=
где
,
– время загрузки корма; ч
– время смешивания;
(1.32)
41
– время выгрузки корма.
Объем цилиндрического смесителя V, м3
V=
,
(1.33)
где Q – потребная производительность смесителя, т;
p – плотность смеси, т/м3;
k – коэффициент заполнения смесителя, периодического действия – 0.6…0.7,
непрерывного- 0.3…0.5. k1·0.6, k2·0.3.
Диаметр смесителя D, м
D=
,
(1.34)
где с – соотношение длины и диаметра смесителя.
Длина смесителя L, м
L=с·D
(1.35)
Рисунок 1.13 − Схема лопастного смесителя
Диаметр наружных концов лопастей (рисунок 1.13) D1, м
D1=D2a,
где а – зазор между лопастями смесителя и его корпусом, м.
(1.36)
42
Максимальная частота вращения вала
·
=
:
,
(1.37)
Частота вращения вала n,
n = 0.6·
,
:
.
(1.38)
Окружная скорость лопастей v, м/с
v=3.14·D·n.
(1.39)
Ориентировочный шаг лопастей S1, м
S1=0.5·D1.
(1.40)
Число мест установки лопастей на валу смесителя m
m=ceil·
,
(1.41)
где b – зазор между лопастями и торцевыми стенками смесителя, м
Число лопастей, Z
Z=1+z(m-1)z=9,
(1.42)
где z – количество лопастей, крепящихся в одном месте вала.
Шаг лопастей S, м:
S=
.
(1.43)
Производительность смесителя непрерывного принципа действия
=
D
·S·n·p·k2·ψ.
, т/ч:
(1.44)
где ψ – коэффициент подачи, зависящий от конструкции лопастей и их
расположения на валу.
Скорость радиальная и осевая
,
,
.
м/с
(1.45)
(1.46)
Мощность привода N, кВт:
N=
· + · ).
(1.47)
43
Анализируя представленные результаты теоретических исследований,
следует отметить, что вопрос смешивания кормов недостаточно изучен. При этом
не существует единого критерия оценки качества смешивания.
В настоящее время в недостаточном объѐме ведѐтся работа, направленная
на повышение эффективности использования побочных продуктов, в частности
крахмалопаточного производства, в качестве компонентов для приготовления
кормов сельскохозяйственным животным. Так же отсутствуют технологии и
средства
механизации
зоотехническим
позволяющие
требованиям
при
приготавливать
этом
корма,
обладающие
отвечающие
минимальной
себестоимостью.
Поэтому необходимо более глубокое и детальное изучение вопроса
эффективного использования основных побочных продуктов крахмалопаточного
производства
в
качестве
компонентов
сельскохозяйственным животным.
для
приготовления
кормов
44
1.5 Цель работы и задачи исследования
Основными
побочными
продуктами
кукурузоперерабатывающих
производств является сгущенный кукурузный экстракт и отжатая мезга. При их
утилизации наносится значительный вред экологии. Применение сгущенного
экстракта и отжатой мезги в рационах кормления сельскохозяйственных
животных позволит значительно сократить существующий
дефицит белка.
Использованию этих продуктов, в качестве кормов сельскохозяйственным
животным,
препятствует
высокая кислотность сгущенного кукурузного
экстракта, а также вследствие особенностей физико-механических свойств,
существующие смесители не обеспечивают достаточной степени однородности.
В связи с выше изложенным целью настоящей диссертационной работы
является повышение эффективности приготовления из отжатой мезги и
сгущенного кукурузного экстракта в разработанном смесителе сырых кормов за
счет улучшения их качества, снижения энергетических и материальных затрат
при сокращении вредного воздействия на окружающую среду.
Для достижения указанной цели поставлены задачи исследования:
1 – изучить физико-механические свойства сырого корма из отжатой
мезги и
сгущенного кукурузного экстракта;
2 – определить направление совершенствования технологии приготовления сырых
кормов из отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта;
3 – разработать конструктивно-технологическую схему смесителя сырого корма;
4 − обосновать теоретически и
экспериментально конструктивные и режимные
параметры смесителя сырого корма;
5 – провести проверку разработанного
смесителя в составе технологической
линии приготовления сырых кормов в производственных условиях и определить
экономическую
эффективность
рекомендации производству.
результатов
исследований,
предложить
45
2. Исследование физико-механических и теплофизических свойств
сырого корма приготовленного из побочных продуктов крахмалопаточного
производства
2.1
Программа лабораторных исследований
Для обоснования конструктивно-технологических параметров и режимов
работы смесителя, а также для оптимизации
технологической линии
приготовления кормов из побочных продуктов крахмалопаточного производства
необходимо
исследовать
физико-механические
сгущенного экстракта и их
свойства
отжатой
мезги,
смеси, в пропорции 6,4:1 в соответствии с
предлагаемой технологией, которые влияют на энергетические затраты и
показатель качества процесса смешивания.
Исследованиями
физико-механических и теплофизических свойства
отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта занимались сотрудники
кафедры
«Механизация
животноводства»
ФГБОУ
ВПО
«Рязанский
агротехнологический университет» профессор Ульянов В.М, доцент Утолин В.В.
и аспиранты Коньков М.А., Гришков Е.Е., в результате которых были получены
конкретные численные значения [46,70,39]. В настоящее время неизученными
вопросами
являются физико-механические и теплофизические свойства
приготовляемого сырого корма из отжатой мезги и сгущенного кукурузного
экстракта по разработанной технологии [81].
Поэтому
задачей
данных
исследование физико-механичеких
лабораторных
исследования
является
и теплофизических свойств сырого корма
приготовленного из побочных продуктов крахмалопаточного производства –
отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта.
В
соответствии
с
поставленной
задачей
программа
исследований
предусматривает:
1 − Определение угла естественного откоса сырого корма.
2− Определение объѐмной массы (насыпного веса) сырого корма.
46
3−Определение статического
и динамического коэффициента трения
сырого корма по стали.
4 − Определение теплофизических свойств сырого корма.
В качестве исследуемого материала был использован сырой
корм,
приготовленный из побочных продуктов крахмалопаточного производства,
отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта с предварительной
нейтрализацией его кислотности, в условиях ОАО «Ибредькрахмалпатока».
2.2
Методики проведения лабораторных исследований.
2.2.1 Методика определения угла естественного откоса сырого корма
Угол естественного откоса определяли по известной методике [45, 39] на
установке (рис. 2.1, 2.2), состоящей из воронки 2, закрепленной в штативе 1 и
наклонной пластины 3 с закрепленным на ней транспортиром 4 с указательной
стрелкой.
Рисунок 2.1 – Схема установки для определения угла естественного откоса
покоя
1 – штатив; 2 – воронка; 3 – наклонная пластина; 4 – транспортир с
указательной стрелкой; φ – угол естественного откоса.
47
Сырой корм в объеме 500 гр высыпали из воронки 2 на горизонтальную
поверхность. Затем подводили наклонную пластину 3 к насыпной массе и
фиксировали с помощью транспортира 4 угол наклона.
(2.1)
Рисунок 2.2 – Общий вид лабораторной установки для определения угла
естественного откоса сырого корма
Угол естественного откоса определяли из выражения:
где: h- высота образуемого катета, мм;
- длина основания, мм;
- угол естественного откоса, град.
Выразим из (2.1), получим:
(2.2)
Повторность опытов пятикратная.
48
2.2.2 Методика определения объѐмной массы (насыпного веса) сырого
корма
Объемную массу сырого корма определяли следующим образом.
Исходя из существующей технологии производства [6, 78, 21, 84]
крахмалопродуктов, из зерна кукурузы в качестве основных побочных продуктов
получаю отжатую мезгу влажностью и сгущенный экстракт. В результате
смешивания получают сырой корм влажностью в интервале от 60 до 70%.
Исследования зависимости объѐмной массы сырого корма от влажности
проводили в интервале W – от 10 до 70 %.
Влажность сырого корма определялась следующим образом.
Корм высушивался в сушильном шкафу при температуре 90⁰С до
абсолютно сухого. Затем корм увлажняли водой до требуемой влажности и
добавляли кукурузный экстракт. Количество необходимого количества воды
рассчитывали по формуле:
)
(2.3)
где Q – масса навески сухого корма, кг;
W1 – требуемая влажность корма, %;
W2 – исходная влажность корма, %.
Далее объѐмную массу
увлажненного до требуемой влажности корма
определяли с помощью литровой пурки ПХ-1, а результат подсчитывался по
формуле:

GЗ
,
VП
(2.4)
где: γ – объѐмная масса продукта, кг/м3;
GЗ – масса корма в пурке, кг;
VП – объѐм пурки, равный 0,001 м3.
Общий вид лабораторной установки для определения объѐмной массы
сырого корма представлены на рисунке 2.5.
49
Рисунок 2.3 – Общий вид лабораторной установки для определения
объѐмной массы сырого корма
Для повышения достоверности результатов данный опыт проводили с
пятикратной повторностью.
2.2.3 Методика определения влияния влажности на динамический и
статистический коэффициент трения сырого корма по стали
Статический и динамический коэффициенты трения определяли на
установке, состоящей, из наклонной пластины и основания, которые шарнирно
соединены между собой (рис. 2.4). Наклонная пластина
менять угол наклона, за счет вращения лебедки
имеет возможность
соединенной с ней тросом,
который регистрируется при помощи углового сектора.
На наклонную плоскость
из бункера насыпали слой сырого корма,
толщиной 8-10мм и медленно увеличивали угол наклона плоскости . Как только
частицы корма приходили в движение, фиксировали угол наклона верхней
пластины.
Значение статического коэффициента трения fСТ находили по формуле:
fСТ  tg ,
где  – угол наклона пластины.
(2.5)
50
Динамический коэффициент трения определяли при помощи той же
установки, что и для определения статического угла трения.
Рисунок 2.4 − Установка для определения статического
коэффициента
трения сырого корма по стали
Рисунок 2.5 − Установка для определения статического коэффициента
трения сырого корма по нержавеющей стали
Значение динамического коэффициента трения fД находили по формуле:
f Д  tg ,
(2.6)
где  – угол наклона пластины.
Для
достоверности
полученных
данных
и
последующей
статического и динамического углов трения опыты повторяли пятикратно.
оценки
51
2.2.4 Определение теплофизических свойств сырого корма
Теплофизические свойства сырого корма определяли следующим образом.
По принципу, предложенному А.Ф. Чудновским, нами изготовлен прибор
для определения теплофизических характеристик сырого корма, схема которого
представлена
на
рисунке
2.6.
Прибор
состоит
из
пенопластовой
теплоизолирующей коробки 1. В центре ее размещен плоский зонд 2,
выполненный из алюминия. На поверхности зонда помещен датчик 3
температуры ДТ-2. Размеры зонда: соответственно длина, ширина и толщина 60 
30  1,5 мм.
l
1
2
3
4
1 – пенопластовая коробка; 2 – зонд алюминиевый; 3 – датчик температуры
зонда ДТ-2; 4 – датчик температуры исследуемого материала ДТ-1
Рисунок 2.6 − Схема прибора для
определения теплофизических
характеристик методом плоского зонда
Соотношение длины коробки к еѐ ширине составляет 5:1, при этом толщина
стенок пенопластовой теплоизолирующей коробки равна 50 мм. На расстоянии l
от зонда расположен датчик 4 температуры ДТ-1 исследуемого материала.
Чувствительный элемент датчика помещен в середину слоя материала. С целью
52
снижения инерционности процесса измерения и повышения точности опытов в
качестве датчиков температуры были использованы микротерморезисторы МТ54М конструкции В.Г. Карманова, предварительно протарированные по
лабораторному термометру ТЛ-2.
С целью контроля и временно-температурных показателей в исследуемом
материале и зонде, а также снижения трудоемкости ведения эксперимента была
применена электроизмерительная схема, представленная на рисунке 2.7. Общий
вид установки представлен на рисунке 2.8.
В общем случае порядок проведения опыта был следующим. В коробку
помещался исследуемый материал по обрез верхнего края. Затем в шкафной
сушилке нагревался зонд до заданной температуры с выдержкой при ней в
пределах 4 – 5 минут. Нагретый зонд вставлялся в коробку с материалом, при
этом автоматически включался секундомер.
1 – мультиметр цифровой DT-9205A; 2 – корпус прибора; 3 – датчик температуры
исследуемого материала ДТ-1; 4 – шток; 5 – зонд алюминиевый; 6 – датчик
температуры зонда ДТ-2; 7 – вольтметр В7-38; 8 – контакт включения
секундомера; 9 – электросекундомер СЭД-1М.
Рисунок 2.7 – Функциональная схема установки для определения
теплофизических свойств сырого корма
Проводилась запись температурных показателей и времени. После того, как
температура нагреваемого материала прошла максимум и начала снижаться, опыт
53
прекращался.
В проведенных опытах предусматривалось определение влияния влажности
и температуры на температуропроводность, теплопроводность и теплоемкость.
Опыты проводились в трехкратной повторности.
В результате проведения опытов на сыром корме были определены:
max
максимум температуры нагретого материала TС ; температура нагретого зонда
max
в момент его погружения в исследуемый материал TЗ ; время цикла  ц ;
температура
исследуемого
зонда
TЗmin в
момент,
когда
был
максимум
материала. Расчеты производились с
температуры
учетом температуры
материала TС в начале опыта.
По
известному
времени
 ц определялся
коэффициент
температуропроводности а по формуле
l2
à
,
2 ö
(2.7)
где l– расстояние от зонда до точки измерения температуры исследуемого
материала, м;
 ц – время, прошедшее от погружения зонда в исследуемый материал до
достижения материалом максимума температуры в точке измерения, с.
Теплоемкость с материала определялась по формуле
1
1
x2
c  ln Q  ln q  ln  ö  ln T 
 A,
2
2
4a ö
(2.8)
где Q – количество теплоты, отдаваемое пластиной зонда материалу, Дж;
а – коэффициент температуропроводности, м2/с;
T – разность между начальной и конечной температурой зонда, ºС;
А – постоянная величина, определяемая формой и размерами зонда;
q - ускорение свободного падения, м/с2.
54
1 – коробка с сырым кормом; 2 – зонд; 3 – вольтметр В7-38; 4 – мультиметр
цифровой DT-9205A; 5– электросекундомер СЭД-1М.
Рисунок 2.8 - Общий вид установки для определения теплофизических
свойств сырого корма
Количество теплоты Q, отдаваемое зондом материалу, определялось из
выражения
Q  mn cn (TЗmax  TЗmin ) ,
(2.9)
где mn – масса пластины зонда, кг;
сn – теплоемкость материала, из которого сделана пластина зонда, Дж/(кг ·
ºС);
TЗmax – температура нагрева зонда, ºС;
TЗmin – температура зонда в конце опыта, ºС.
Постоянная величина А определялась по формуле
A  ln 2  ln S 
1
ln  ,
2
(2.10)
где S – площадь пластины зонда, м2.
Теплопроводность λ исследуемого материала определялась из выражения
  ca  ,
(2.11)
55
где  – плотность сырого корма, кг/м3.
Для выбора расстояния между зондом и точкой измерения температуры
материала были проведены опыты на очищенном речном песке с известными
теплофизическими свойствами. Средние размеры частиц песка находились в
пределах 0,05 – 0,2  10 -2 м. Опыты с эталонным материалом были проведены в
пятикратной повторности.
В результате опытов было выбрано расстояние между зондом и точкой
измерения температуры материала, равное 1,5  10 -2 м, что позволило в течение
10 - 15 минут проводить опыт с достаточной точностью измерений.
Для повышения достоверности результатов данные опыты проводили с
пятикратной повторностью.
2.3
Результаты исследования физико-механических свойств корма
приготовленного из побочных продуктов крахмалопаточного производства
Для лабораторных исследований физико-механических и теплофизических
свойств
использовался
технологии,
на
сырой
корм
приготовленный,
кукурузоперерабатывающем
по
разработанной
производстве
ОАО
«Ибредькрахмалпатока» Шиловского района Рязанской области, из отжатой мезги
и сгущенного кукурузного экстракта с предварительной нейтрализацией его
кислотности.
2.3.1 Результаты исследований по определению угла естественного откоса
сырого корма
Результаты, полученные при проведении лабораторных исследований по
определению
зависимости
угла
естественного
откоса
сырого
корма,
приготовленного из побочных продуктов крахмалопаточного производства, от
влажности представлены в таблице 2.1.
56
Графическая зависимость угла естественного откоса
влажности построенная на основании
сырого корма от
данных таблицы 2.1, представлена на
рисунке 2.9.
Таблица 2.1 – Результаты исследований по определению зависимости угла
естественного сырого корма от влажности
Влажность сырого
корма,
W (%)
40
50
60
70
80
Угол естественного
откоса (a), град
44
46
48
49
49
При увеличении влажности сырого корма от 40 до 70% происходит
увеличение угла естественного откоса с 44 до 49°. Максимальное значение угла
естественного откоса сырого корма наблюдается при влажности от 70 до 80%.
a, град
50
49
48
47
46
45
44
40
50
60
70
80
W,%
57
Рисунок 2.9 – Графическая зависимость угла естественного сырого корма от
влажности
Увеличение угла естественного откоса сырого корма при повышении
влажности происходит из-за слипания частиц сырого корма. Связующим
элементом являются остатки крахмала в мезге (до 25%) и сгущенном кукурузном
экстракте (до 12%), который при повышении влажности насыщается и
клейстеризуется. При достижении влажности 75% и более сырой корм
приобретает свойство текучести.
2.3.2 Результаты исследований объѐмной массы (насыпного веса) сырого
корма
Результаты, полученные при проведении лабораторных исследований по
определению объѐмной массы (насыпного веса) сырого корма, приготовленного
из побочных продуктов крахмалопаточного производства, от влажности
представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 – Результаты исследований по определению зависимости
объѐмной массы корма от влажности
Влажность
корма,
(W),%
40
50
60
70
80
Объѐмная масса
(Ɣ ), кг/м3
234
288
411
564
796
Графическая зависимость объемной массы сырого корма от влажности
построенная на основании данных таблицы 2.2, представлена на рисунке 2.10.
При изменении влажности сырого корма от 40 до 80% его объѐмная масса
увеличивается от 243 до 796 кг/м3. Это связано с насыщением водой сырого корма
58
объѐмная масса, которой значительно выше, чем у сухого корма, приготовленного
из побочных продуктов крахмалопаточного производства.
Ɣ, кг/м3
800
700
600
500
400
300
200
40
50
60
70
80 W,%
Рисунок 2.10 – Графическая зависимость объѐмной массы корма от
влажности.
2.3.3 Результаты исследований, зависимости влияния влажности сырого
корма на динамический и статистический коэффициент трения по стали
Результаты, полученные при проведении лабораторных исследований по
определению зависимости статического коэффициента трения сырого корма от
влажности, по сталь 45 ГОСТ 1050–88 и сталь 08Х13 ГОСТ 56532–72
представлены в таблице 2.3. По результатам таблицы 2.3 были построены
графические зависимости статического коэффициента трения сырого корма от
влажности по сталь 45 ГОСТ 1050–88 и сталь 08Х13 ГОСТ 56532–72, которые
представлена на рисунках 2.11 и 2.12 соответственно.
Анализируя
полученные
результаты
исследований
статического
коэффициента трения (рис. 2.11, рис. 2,12) по стали следует отметить. При
повышении влажности с 40 до 80% статический коэффициент трения повышается
59
с 0,70 до 1,20 и 0,74 до 1.00 соответственно по стали 45 ГОСТ 1050–88 и стали
08Х13 ГОСТ 56532–72. Максимальное значение статического коэффициента
трения достигается при влажности сырого корма 80%.
Результаты зависимости динамического коэффициента трения сырого корма
от влажности, по сталь 45 ГОСТ 1050–88 и сталь 08Х13 ГОСТ 56532–72
представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Результаты исследований по определению зависимости
статического коэффициента трения сырого корма от влажности
Статический коэффициент трения
(fc)
Влажность
сырого корма,
(W),%
40
Сталь 45
ГОСТ 1050–88
0,70
Сталь 08Х13
ГОСТ5632–72
0,74
50
0,85
0,81
60
1,00
0,92
70
1,15
0,98
80
1,20
1,00
fС
1,2
1,15
1,1
1,05
1
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,7
40
50
60
70
80 W,%
60
Рисунок
2.11
-
Графическая
зависимость
изменения
статического
коэффициента трения сырого корма по стали
fС
1,05
1
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,7
40
50
Рисунок
2.12
–
60
Графическая
зависимость
80 W, %
70
изменения
статического
коэффициента трения сырого корма по нержавеющей стали
Таблица 2.4 – Результаты исследований по определению зависимости
динамического коэффициента трения сырого корма от влажности
Влажность
сырого корма,
(W),%
Динамический коэффициент трения
(fД)
Сталь 45
Сталь 08Х13
ГОСТ 1050–88
ГОСТ 56532–72
40
0,54
0,66
50
0,57
0,72
60
0,71
0,80
70
0,76
0,85
80
0,78
0,87
61
По результатам таблицы 2.4 были построены графические зависимости
динамического коэффициента трения сырого корма от влажности, по стали 45
ГОСТ 1050–88 и стали 08Х13 ГОСТ 56532–72 которые представлена на рисунках
2.13 и 2.14 соответственно.
fД
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
0,55
0,5
40
45
50
55
60
65
70
75
80
W,%
Рисунок 2.13 – Графическая зависимость изменения динамического
коэффициента трения сырого корма по стали
fД
0,9
0,85
0,8
0,75
0,7
0,65
40
50
60
70
80 W,%
62
Рисунок 2.14 – Графическая зависимость изменения динамического
коэффициента трения сырого корма по нержавеющей стали
Анализируя
полученные
результаты
исследований
динамического
коэффициента трения (рис. 2.13, рис. 2.14) по стали следует отметить. При
повышении влажности с 40 до 80% динамический коэффициент трения
повышается с 0,54 до 0,78 и 0,66 до 0,78 соответственно по стали 45 ГОСТ 1050–
88 и стали 08Х13 ГОСТ 56532–72. Максимальное значение динамического
коэффициента трения достигается при влажности сырого корма от 75 до 80%.
Характер изменения статического и динамического коэффициентов трения
объясняется тем, что в химическом составе мезги и сгущенном кукурузном
экстракте, входящих в состав сырого корма, находится до 12 и 25% крахмала
соответственно. Поэтому при наличии свободной влаги происходит набухание
крахмала, это приводит к его клейстеризации, в результате чего создаѐтся эффект
налипания сырого корма на сталь.
2.2.4 Результаты исследований теплофизических свойств сырого корма
Теплофизические
характеристики
температуре 20○С в зависимости
сырого
корма
определялись
при
от влажности от 20 до 90%. Полученные
результаты приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.5 Результаты исследования теплофизических свойств сырого
корма
Влажность
(W), %
Коэффициент
температуропроводности
(а×10-6), м2/с
Коэффициент
теплопроводности (λ),
Вт/(м·К)
Теплоемкость
(с), Дж/(кг·К)
1
2
3
4
20
0,162
0,250
2140
30
0,261
0,276
2298
40
0,421
0,334
2651
63
Продолжение таблицы 2.5
1
50
2
0,602
3
0,388
4
2897
60
0,811
0,43
3160
70
0,972
0,491
3522
80
1,191
0,545
3893
90
1,301
0,573
4010
По результатам таблицы 2.5 построены графические зависимости коэффициента
температуропроводности (рис. 2.15), коэффициента теплоѐмкости (рис 2.16) и
теплопроводности (рис.2.17) и сырого корма от влажности.
a 10-6 ,
м2 /с
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
20
Рисунок
30
40
2.15
50
–
60
Графическая
70
80
зависимость
90 W,%
коэффициента
температуропроводности ( ) сырого корма от влажности (W%).
Анализируя графическую зависимость представленную на рисунке 2.15,
следует отметить, что при увеличении влажности сырого корма от 20 до 80%
происходит увеличение коэффициента температуропроводности от 0,162 до 1,301
м2/с.
64
λ,
Вт/(м·К)
4100
3900
3700
3500
3300
3100
2900
2700
2500
2300
2100
20
30
40
50
60
70
80
90 W, %
Рисунок 2.16 – Графическая зависимость коэффициента теплопроводности
(λ) сырого корма от влажности (W, %)
С,
Дж/(кг·К)
0,6
0,55
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
20
30
40
50
60
70
80
90 W, %
Рисунок 2.17 – Графическая зависимость теплоемкости ( ) сырого корма от
влажности (W, %)
65
Из графической зависимости, представленной на рисунке 2.16 видно, что
при увеличении влажности сырого корма от 20 до 80% происходит увеличение
коэффициента теплопроводности от 0,250 до 0,573Вт/(м·К).
Из рисунка 2.17 следует, что теплоѐмкость сырого корма при изменении его
влажности от 20 до 80% увеличивается от 2140 до 4010Дж/(кг·К).
Из анализа графических зависимостей (рис. 2.15, 2.16 и 2.17) видно, что с
увеличением
влажности
все
теплофизические
свойств
сырого
корма,
приготовленного из побочных продуктов крахмалопаточного производства,
увеличиваются. Это связано с тем, что увеличивается массовая
доля воды,
которая обладает более высокими показателями теплофизических свойств, чем
корм, приготовленный из побочных продуктов крахмалопаточного производства.
Полученные результаты необходимы для обоснования и проектирования
машин и оборудования линий по производству кормов из побочных продуктов
крахмалопаточного производства, в том числе смесителя отжатой мезги и
сгущенного кукурузного экстракта.
ВЫВОДЫ
На
основании
изложенных
исследований
физико-механических
и
теплофизических свойств сырого корма, приготовленного из побочных продуктов
крахмалопаточного производства, можно сделать следующие выводы.
1.
Установлено, что значение угла естественного откоса сырого корма
при повышении влажности от 40 до 80% увеличивается от 44 до 49°.
2.
При повышении влажности сырого корма от 40 до 80% его объѐмная
масса увеличивается от 243 до 796 кг/м3.
3.
Значения
статического
коэффициента
трения
при
повышении
влажности с 40 до 80% повышается с 0,70 до 1,20 и 0,74 до 1.00 по стали 45 ГОСТ
1050–88 и стали 08Х13 ГОСТ 56532–72 соответственно.
4.
Значения динамического коэффициента при повышении влажности с
40 до 75% повышается с 0,54 до 0,78 и 0,66 до 0,78 соответственно по стали 45
66
ГОСТ 1050–88 и стали 08Х13 ГОСТ 56532–72. Максимальное значение
динамического коэффициента трения достигается при влажности сырого корма от
75 до 80%.
При повышении влажности корма, приготовленного из побочных продуктов
крахмалопаточного производства, от 20 до 80%
теплоѐмкости
от
2140
до
4010Дж/(кг·К)
происходит увеличение
и
коэффициентов
температуропроводности от 0,162 до 1,301 Вт/(м·К), теплопроводности от 0,250
до 0,573Вт/(мК)
67
3. Теоретическое обоснование технологии приготовления кормов
сельскохозяйственным животным из побочных продуктов
крахмалопаточного производства
3.1 Технология приготовления сырого корма для
сельскохозяйственных животных из побочных продуктов
крахмалопаточного производства
Наиболее
востребованными
производителями
сельскохозяйственной
продукции в настоящее время (раздел 1) являются сырые корма, приготовленные
из побочных продуктов крахмалопаточного производства. Существующие
технологии производства кормов не позволяют приготавливать корма из
побочных продуктов кукурузоперерабатывающих производств соответствующие
зоотехническим требованиям. Основной недостаток это высокая кислотность.
Технология
приготовления
кормов
для
сельскохозяйственных
животных,
заключающаяся в смешивании отжатой мезги и сгущенного кукурузного
экстракта
с
предварительной
нейтрализацией
его
кислотности
(рис.3.1)
разработанная сотрудниками кафедры «Механизация животноводства» ФГБОУ
ВПО РГАТУ [70] позволяет исключить данный недостаток.
Разработанная технология приготовления сырого корма из побочных
продуктов крахмалопаточного производства предусматривает последовательное
выполнение следующих операций. [70, 81]
– нейтрализация кислотности сгущенного кукурузного экстракта;
– дозирование и подача нейтрализованного сгущенного экстракта в
смеситель;
– накопление, дозирование и подача отжатой кукурузной мезги в
смеситель;
– смешивание нейтрализованного экстракта и отжатой кукурузной мезги;
– накопление приготовленного сырого корма.
68
Рисунок 3.1 – Линия приготовления сырого корма из отжатой мезги и
сгущенного кукурузного экстракта
69
Линия
приготовления
сырых
кормов
из
побочных
продуктов
крахмалопаточного производства (рис 3.1) включает следующее оборудование:
нейтрализатор кислотности сгущенного кукурузного экстракта 1, бункерыдозаторы реагентов, оксида кальция 2 и гидроксида натрия 3, бункер-дозатор
отжатой мезги 4, транспортѐр отжатой мезги 5, смеситель 6, бункер накопитель
сырого корма 7.
Технологический процесс приготовления сырого корма из побочных
продуктов крахмалопаточного производства работает следующим образом.
Предварительно осуществляется нейтрализация кислотности сгущенного
кукурузного экстракта. В качестве реагентов предлагается использовать оксид
кальция и гидроксид натрия из расчета 19 кг СаО и 12 кг NаОН на одну тонну
сгущенного кукурузного экстракта. Внутренняя емкость нейтрализатора 1
заполняется водой, а внешняя – сгущенным кукурузным экстрактом. Затем во
внутреннюю емкость нейтрализатора 1 поочерѐдно подаются реагенты оксид
кальция из бункера-дозатора 2 и гидроксид натрия из бункера дозатора 3. В
результате реакции
нагревает
экстракт,
реагентов с водой выделяется тепловая энергия которая
находящийся
во
внешней
ѐмкости
нейтрализатора
кислотности сгущенного кукурузного экстракта. После приготовления водный
раствор реагентов смешивается со сгущенным кукурузным экстрактом,
и
перекачивается во внешнюю емкость нейтрализатора 1. Вследствие химической
реакции водного раствора реагентов с органическими кислотами сгущенного
кукурузного
экстракта
происходит
нейтрализация
его
кислотности
до
рН=6,0…6,5. [70]
Далее сгущенный кукурузный экстракт из нейтрализатора 1 и отжатая мезга
из бункера накопителя 4 совместно подаются в смеситель 6, где происходит
смешивание. Приготовленный сырой корм направляется в бункер накопитель 7.
Сырые
корма,
приготовленные
по
данной
технологии,
зоотехническим требованиям, при этом в одном килограмме
Ca2+ и 3,0 гр. NaCL.
отвечают
содержится 2,1 гр.
70
3.2 Конструктивно-технологическая схема смесителя
Отжатая кукурузная мезга и сгущенный кукурузный экстракт имеют
различные физико-механические свойства. Отжатая мезга представляет собой
влажную кашеобразную массу, состоящую из оболочки и эндосперма зерна.
Кукурузный экстракт получается после замочки зерна кукурузы в слабом
растворе сернистой кислоты и после сгущения обладает высокой липкостью и
вязкостью. Кроме того, в составе побочных продуктов крахмалопаточного
производства имеются остатки крахмала в виде клейстера. Поэтому, смешать эти
продукты с применением существующих смесителей и получить степень
однородности, удовлетворяющую зоотехническим требованиям, предъявляемым
к кормам, практически не возможно. Для смешивания побочных продуктов
крахмалопаточного производства была разработана конструкция смесителя,
которая позволила осуществлять подачу сгущенного кукурузного смесителя
непосредственно в зону смешивания [80]. Схема
смесителя представлена на
рисунке 3.2.
Смеситель имеет следующую конструкцию. В корпусе 1 установлен
основной рабочий орган шнек-смеситель 2, он состоит из полого вала 3 на
котором, последовательно расположены шнековый конвейер 4 и полые лопасти 5,
установленные по винтовой линии. Вал 3 шнека-смесителя 2 установлен таким
образом, что он совершает вращательные движения, передаваемые от привода
(привод на схеме не показан) и возвратно поступательные в направлении осевой
линии. Для приѐма отжатой мезги корпус 1 смесителя имеет входную горловину
6, на которую установлен приѐмный бункер 7. В торце, со стороны входной
горловины 6.
71
Рисунок 3.2 – Схема смесителя
72
смеситель имеет устройство
подачи нейтрализованного
сгущенного
экстракта, содержащие камеру 8 для сгущенного экстракта с мембраной
9,
которая имеет опору 10 для крепления вала шнека смесителя. Внутри камеры 9
установлена пружина 11, таким образом, что один ее конец закреплен на
неподвижном корпусе, а второй на опоре 10. Камера 9 соединена с емкостью 12
для
временного
хранения
нейтрализованного
сгущенного
экстракта
трубопроводом, на котором установлен обратный клапан 13.
Работа смесителя осуществляется следующим образом. Отжатая мезга
подается в приѐмный бункер 7 и далее через входную горловину 6 к рабочему
органу смесителя. Отжатая мезга транспортируется в зону смешивания при этом
шек-смеситель 2 – стремится, преодолевая усилия пружины 11, по направлению к
камере 8. За счет выгибания мембраны 9 и уменьшения объѐма в камере 8
повышается давление, клапан 13 закрывается и сгущенный экстракт через
полости вала 3 и лопастей 5 подается в зону смешивания. Корпус смесителя 2,
при работе, заполняется отжатой мезгой примерно на 50%. При выходе конца
шнековой навивки 4 из транспортируемой отжатой мезги сила воздействия на
шнек-смеситель 2 уменьшается, и за счет воздействия пружины он перемещается
по направлению к выгрузной горловине. При этом в камере 8 происходит
понижение давления, клапан 13 открывается. В камеру 8 из емкости 12 поступает
сгущенный
экстракт.
Далее
конец
транспортируемую отжатую мезгу,
шнековой
навивки
4
входит
шнек-смеситель снова перемещается по
направлению к камере 8. За один оборот шнек смеситель совершает одно
колебательное движение. Смешивание с одновременным перемещением отжатой
мезги и нейтрализованного сгущенного экстракта осуществляется за счет
лопастей 5.
Новизна конструкции предлагаемого смесителя подтверждена патентом РФ
на изобретение
.
Предлагаемая конструкция
смесителя позволит получать сырой корм с
высокой степенью однородности смеси за счет равномерного распределения
нейтрализованного сгущенного экстракта по всему объѐму отжатой мезги в
73
смешивающей камере. Применение смесителя в линии приготовления кормов из
побочных продуктов крахмалопаточного производства позволит сократить
количество машин, исключив насос для подачи экстракта.
3.3 Расчет производительности смесителя
Исходя из конструкции смесителя отжатой мезги и сгущенного кукурузного
экстракта , его производительность можно определить так;
=
+
где:
, кг/с
(3.1)
- подача отжатой мезги, кг/с;
,- подача сгущенного экстракта, кг/с.
Определим подачу отжатой мезги.
Известно выражение, для определения производительности шнековых
машин Q1, т/ч :
Q
где:

4
2
2
( Dшн
 d тр
)   ср    
(3.2)
– средняя осевая скорость перемещения массы, м/с;
– наружный диаметр шнека, м;
– диаметр внутренней трубы шнека, м;
– коэффициент заполнения;
– объемная масса отжатой мезги, кг/м3.
Производительность смесителя по сгущенному экстракту определяли как
, кг/с
(3.3)
где: V – объем сгущенного кукурузного экстракта подаваемого за один оборот
шнека-смесителя, м3 ;
n – частота вращения шнека,
;
– плотность сгущенного кукурузного экстракта, кг/м3.
Подставим в выражение (3.1) в выражение (3.2) и(3.3), получим:
, кг/с
(3.4)
74
Для определения средней осевой скорости (vср) необходимо рассмотреть
характер движение материальной точки в смесителе.
3.3.1 Математическая модель шнека
В качестве математической модели шнека примем поверхность прямого
геликоида, описываемая лугом L , который вращается с постоянной угловой
скоростью вокруг неподвижной оси ОО´, пересекает ось движения под
постоянным углом  и одновременно перемещается поступательно с постоянной
скоростью вдоль этой оси.
При  

2
геликоид называется прямым.
Уравнение прямого геликоида в параметрической форме имеет вид [34]
x   cos 

y   sin  
z  b   
(3.6)
Рисунок 3.3 – Поверхность шнека
или в других, более удобных для наших целей обозначениях,
x  хu1   u  cos 

y  y u1   u  sin 
z  u1   b   

(3.7)
75
Для шнека
R1  U  R2
(3.8)
где R1 – внешний радиус трубы, идущей вдоль оси шнека;
R2 – внутренний радиус кожуха шнека;
и 0    0
(3.9)
где величина 0 определяет число винтов шнека.
В частности, если шнек содержит ровно один виток, то 0  2 ; если равно
п витков, то 0  2  п .
Величина b определяет шаг шнека (рис 3.4)
  0  z  0;
  2  z  b  2  h  b 
h
2
Рисунок 3.4 – Геометрические параметры шнека
В векторной форме уравнение прямого геликоида записывается так:
r  r(u1 )  xu1 ; y u1 ; zu1 ,
или, с использованием (2),
r(u  )  u  cos ; u  sin ; b  ,
1
(3.10)
Знание векторных уравнений поверхности позволят вычислить нормаль к
этой поверхности (рис. 3.5)
76
Рисунок 3.5 – схема для расчѐта векторных уравнений
Действительно вектор ru(u00 ) является в точке M 0 xu00 , y u00 , zu00 ,
касательным к координатной линии, заданной уравнением r  r(u0 ) , а вектор
r (u00 ) является в той де точке касательным к координатной линии, заданной
уравнением r  r(u0 ) , а так как по свойству векторного произведения вектор
ru  2 ортогонален 2u и ортогонален 2 , то нормаль в точке M 0 .
n u0 0  rn u0 0   r u0 0 .
У нас, r(u1 )  (u cos , u sin , b  ), следовательно,
ru  cos ; sin ;0 ,
(3.11)
r  ( u sin ; u cos ; b).
(3.12)
 ru  r 
i
j
cos
sin
 u sin
u cos
 (b sin ;b cos ; u )
k
0  i  b sin  j  b cos  k u cos2   u sin2   
b
77
Для этого вектора
ru  r  b2 sin2   b2 cos2   u 2  u 2  b2 ,
(3.13)
Поэтому единичная нормаль:
v 
n
1
b sin ;b cos ; u ,

2
2
n
u b
(3.14)
Выбираем ее направление в сторону оси OZ (т.е. так, чтобы ее третья
компонента была положительной). Этому выбору соответствует знак «плюс» в
формуле (3.14).
Таким образом, единичная нормаль:
 b sin
 b cos
u
v 
;
;
 2
2
u 2  b2 u 2  b2
 u b

  v ;v ;v ,
x y z




(3.15)
где
vx 
vy 
vz 
b sin
2
u b
2
 b cos
2
u b
2
u
2
u b
Вычислим
2
,
(3.16)
,
(3.17)
.
(3.18)
далее
для
прямого
гелинойда
коэффициенты
первой
квадратичной формы (т.е. метрики) этой поверхности:
2
2


ds 2  d r  rudu  rd  rudu  rd , rndn  rd  Edn 2 
 2 Fdnd  Gd ,
(3.19)
2
где введены обозначения:
2
2
E  ru ; G  r ; F  ( ru r )
Напомним, что у нас:
ru  cos ; sin ;0
и
r   u sin ; u cos ;0.
(3.20)
78
Отсюда:
2
E  ru  cos2   sin2   1;
2
G  r  u 2 sin2   u 2 cos2   b  u 2  b 2 ;
F  ( ru r )  cos   u sin   sin  u cos  0  b  0.
Матрица квадратичной формы
0 
 E F  1

  
2
2 ,
 F G 0 u  b 
ее определитель:
g  EG  F 2  u 2  b 2 .
Площадь поверхности S, заданная в параметрическом виде:
r  r (u, )u,  Du,  R 2 .
Вычисляется как поверхностный интеграл:
 2 S  
g dud.

Du ,
В частности площадь одного витка поверхности прямого гелинойда.
 2 S  

u  b dud  2 
2
2
R1  u  R2
0   2
R2

u 2  b 2 dn.
R1
Для вычисления неопределенного интеграла
I   u 2  b 2 dn
(3.21)
 V  dU  U  V   U  dV
У нас V  u 2  b 2 и dn  dU .
Тогда dV 
и
2udu
2
2 u b
2
; u U
79
2
2
2
u 2 dn
2
I   u  b dn  u  u  b  
 u u 2  b 2   u 2  b 2 dn  b 2 
2
2
2
2
2
u b
dn
u b
2
u u b 
u 2  b2  b2
2
u b
2
dn 
,
причем последний интеграл – табличный:

 ln u  u 2  b 2   C1.


u 2  b2
dn
Таким образом, для определения искомого интеграла (3.15) I   u 2  b 2 dn
получим уравнение:


I  u u 2  b 2  I  b 2 ln u  u 2  b 2   C1 ,

 

откуда
2 I  u u 2  b 2  b 2  ln u  u 2  b 2   C1,


и окончательно
2
u 2
2 b
I
u b 
 ln u  u 2  b 2   C.
2
2


(3.22)
С помощью (3.20) получаем, что площадь поверхности одного витка
прямого геликоида.
R2
2 S   2  
R1


R2
b2
u 2

2
2
2
u  b dn  2  u  b   ln u  u 2  b 2  
2
2
R

R2  R22  b 2 
2
2
2
2
2
   R2 R2  b  R1 R1  b  b  ln
.
2
2
R

R

b
1
1


1
(3.23)
Замечание. Если в качестве математической модели шнека принимать
поверхность прямого геликоида с поверхностной плотностью  2 u, , то масса
одного витка шнека.
80
m1ш 
  2
g  dud 
  2 u, 
u 2  b 2 dud
R1  u  R2
0   2
Du ,
В частности, если  2   2 u  (не зависит от  ), то:
m1ш  2 
R2
  2 (u )
u 2  b 2 dn.
R1
Если же  2 (u, )   2  const , то:
m1ш   2

g dud   2   2 S ,
R1  u  R2
0   2
где 2 S  – площадь поверхности одного витка прямого геликоида (3.24).
3.3.2 Вывод уравнений относительного движения частиц по шнеку
Введем неподвижную систему координат ОX1,Y1, Z1 (рис 3.6).
Ось OZ1 направлена по оси шнека горизонтально по направлению от
загрузочного бункера к выходному отверстию; ось ОX1 направлена вертикально
вверх, а ось OY1 – перпендикулярно осям OX1 и OZ1 так, что бы возникшая
система координат оказалась правой (т.е. ориентированной положительно, (рис.
3.6).
Пусть t > 0 – время, прошедшее с момента начала движения ( t  0 ).
В силу конструкции шнек может перемещаться вдоль оси OZ1 ; обозначим
через    t  смещение шнека в процессе движения за счет деформации
мембраны (считаем, что  > 0, если смещение проходит по направлению оси OZ1
81
Рисунок 3.6 – Схема относительного движения частицы по шнеку
Тогда скорость перемещения шнека:
   t  
d
,
dt
а соответствующее ускорение:
d 2
  t   2 ,
dt
Принимаем, что шнек вращается с угловой скоростью  по часовой
стрелке, если смотреть со стороны оси OZ1 т.е. в направлении, противоположном
этой оси) так что за время t он поворачивается на угол    t   t.
Уравнение относительного движения частицы массы т по шнеку получим,
конкретизируя второй закон Ньютона.
F  ma
Применительно к данному случаю.
А именно, согласно ускорения.
a  a2  ac  ae ,
где a2 – ускорение относительного движения;
ac – ускорение;
ae – ускорение переносного движения,
а сила
(3.25)
82
F  Fтр  N  G ,
где Fтр – сила трения;
N – сила нормального движения;
G – сила тяжести.
С учетом этого уравнения относительного движения частицы по шнеку
принимает вид:
m  a2  Fтр  N  G  m  ac  m  ae
(3.26)
Свяжем со шнеком подвижную систему координат ОX ,Y , Z с ортами i , j, k
(рис. 3.6).
Тогда радиус – вектор частицы в момент времени t .
r  r t   x, y, z ,
где
x  xt , y  yt , z  zt ,
следовательно, относительная скорость,
   t  
dr  dx dy dz 
  , ,    x; y ; z ,
dt  dt dt dt 
а относительное ускорение.
d 2  d 2 x d 2 y d 2 z 
a2  a2 t  

,
,
   x; y ; z .
dt  dt 2 dt 2 dt 2 
Далее, радиус – вектор угловой скорости   0;0;  , кориолисово
ускорение.
i
ac  2  2  2 0
x
j k
i
0    2
x
y
z
j
 2 i y  jx   2  y ; x;0.
y
Ускорение переносного движения частицы.


k .
ae     r  
Вычислим вначале первое слагаемое правой части непосредственно.
Имеем:
83
i
 r  0
x
j k
i
0   
x
y
z
i
  r  0
y

j
  i y  jx   y;x;0,
y
j
0
k
i
   2
y
 x 0

j
  2  i x  jy    2  x; y;0.
x
Для проверки вычислим двойное векторное произведение    r  по –
другому с помощью формулы.
a b  c   b a , c   c a , b .
В нашем случае a   , b   , c  r , следовательно:
   r     , r   r  ,      z   r 2  z 0;0;    2 x, y, z  
– то же
  2 0;0; z    2 x, y, z    2 x, y,0
самое значение.
Тем самым вектор ускорения переносного движения.
k   2  x; y;0  
0;0;1    2 x; 2 y; 
 .
ae     2  
Сила тяжести:
G   G cos;G sin;0.
где G  mg .
Тогда:
G   mg cos ;mg sin ;0.
Сила нормального давления:
N  N  ,
где N  N
– длина вектора N и   x;y;z  – единичная нормаль к
винтовой поверхности шнека, направленная в сторону возрастания z (т.е.  z > 0).
84
Рисунок 3.7 – схема сил действующих на частицу
Сила трения:

Fтр     N  2 ,
2
где  – коэффициент трения;
2  x; y ; z  – относительная скорость частицы (скорость движения частицы
относительно шнека), а  2   2 
x    y   z 
2
2
2
– длина этого вектора.
Тем самым векторные уравнения относительно движения частиц по шнеку
(3.23) в развернутом виде записываются так:
  2 x 
 x 
 x 
x   mg cos 
 y 


 
  

 
N  
2
m y   
 y   N y    mg sin   m  2   x   m   y ,
2  
 z 
z  

 0 
 

0
 
 z 
  

 
  
(3.27)
или в координатной форме:
mx     N
my     N
x
2
y
2
 N x  mg cos  2my  m 2 x,
(3.28)
 N y  mg sin  2mx  m 2 y,
(3.29)
85
mz     N
z
2
 N z  m .
(3.30)
3.3.3 Вывод уравнений движений самого шнека
К уравнениям относительного движения частицы по шнеку необходимо
добавить уравнение движения самого шнека.
Согласно принципу Даломбера, вдоль оси Z
P  Fуп  Fтр.z  Fин.z  0
(3.31)
где
P  mg
(3.32)
P – сила тяжести груза, прикрепленного к оси шнека;
Fуп – сила упругости мембраны,
Fтр.z – сила трения оси шнека о направляющие,
Fин.z – сила инерции системы «шнек плюс частица»
В начальный момент времени Fтр.z  0 и Fин.z  0 , а груз оттягивает
мембрану на некоторое расстояние 0 (рис. 3.8) и согласно закону Гука.
Рисунок 3.8 – Схема мембраны
86
Fуп  c  0
где c – коэффициент упругости мембраны.
Следовательно, из (3.28) получаем:
P  c0  0  P  c0
(3.33)
В процессе движения
Fуп  c0   
(3.34)
Fтр.z  ш  тш  g
(3.35)
где ш – коэффициент трения оси шнека о направляющие, а тш – масса
шнека;
Fин. z  mz  m  mш 
(3.36)
Подставляя (2)–(6) в (1), получаем:
с  0  с0     ш  тш  g  mz  m  mш    0,
откуда
  c  ш  тш  g
mz  m  mш 
(3.37)
Это и есть недостающее готовое уравнение, которое надо добавить к
системе (3.25), (3.26), (3.27).
3.3.4 Преобразование уравнений движения с использованием уравнений
шнека
Уравнение движения шнека вместе с выведенным в разделе 3.3.1
уравнениями относительного движения частицы по шнеку (3.24), (3.25) и (3.26)
составляет систему из четырех уравнений относительно 5 неизвестных.
Относительных координат частицы X , Y , Z смещения шнека  и величины силы
нормального давления N . Что бы изменить эту систему, надо конкретизировать
вид шнека, добавив к ним уравнение его поверхности (3.3).
x  u cos , y  u sin  , z  b
(3.38)
87
Тем самым произойдет переход от трех зависимых перемещенных X , Y , Z к
двум независимым u и  число новых неизвестных переменных уменьшиться до
четырех и совпадает числом уравнений.
Получается u  u t  и    t  пользуясь (3.38), пересчитаем производные от
X ,Y , Z .
x t   u t   cos t   x  u cos  u sin  
1)
или
x  u cos  u  sin
(3.39)
Далее:
x  u cos  u (  sin  ) u sin   usin   u sin   ,
Откуда
x  u cos  2u sin  usin  u  cos ,
2
(3.40)
2) y t   u t sin  t   y  u sin   u cos
или
y  u sin  u cos
(3.41)
Далее
y  usin   u cos  u cos  u cos  u  sin  
Откуда
y  usin  2u cos  u cos  u  sin
(3.42)
3) Z t   b  t   Z  b 
(3.43)
Z  b  
(3.44)
2
Отсюда квадрат длины вектора относительной скорости
 22   x    y   z   u cos  2u sin   u sin  u cos   b  
2
2
2
2
2
2
 u  cos2   2u cos  u sin  u 2   sin2   u  sin2   2u sin  u cos 
2
2
2
 u 2   cos2   b 2    u   u 2    b 2    u   u 2  b 2 u  .
2
2
2
2
2
2
2
Следовательно, длина вектора относительной скорости.
2 
u   u
2
2
 b2  
2
Далее, компоненты вектора единичной нормой. (3.16), (3.17), (3.18)
88
x 
b sin
2
u b
2
, y 
 b cos
2
u b
2
u
, z 
2
u b
2
.
С учетом выше сказанного перепишем уравнения (3.25), (3.36), (3.27) и
(3.34)
Уравнение (3.27) принимает вид:


m u cos  2u sin  usin  u  cos  
N
2
N
u cos  u sin  
2
b sin
 mg cos  2mu sin  u cos   m 2u cos
2
2
u b
(3.45)
Уравнение (3.29) принимает вид:


m usin  2u cos  u cos  u  sin  
N
2
N
u sin  u cos  
2
 b cos
 mg sin  2mu cos  u sin   m 2u sin .
2
2
u b
(3.46)
Уравнение (3.30) принимает вид:
   
m  b  
N
u
b  N 
2
u 2  b2
(3.47)
Уравнение (3.34) принимает вид
  с  ш  mш  g  0
mb   m  mш 
(3.48)
Вначале преобразуем первую пару уравнений (3.43), (3.44) к более
простому, но эквивалентному виду. Для этого вначале умножим уравнение (3.48)
на
1
cos :
m
ucos2   2u sin cos  usin cos  u   cos2   
2
  u cos2   u sin cos  
N

m 2
N b sin cos

 g cos  cos  2 
m
u 2  b2
  sin cos  u cos2     2 u cos2  ;
Умножим уравнение (3.45) на
1
sin :
m
89
usin 2   2u sin cos  usin cos  u   sin 2   
2
  u sin 2   u sin cos  
N

m 2
N b sin cos

 g sin  sin  2 
2
2
m
u b
  u sin cos  u sin 2     2 u sin 2  ,
и сложим. Получим:
u  u    
2
 N
  u  g  cos  cos  sin  sin   2u   2u,
2 m
или, после преобразований,
u 
 N
2
  u  u    g cos      2u   2u.
2 m
(3.49)
 1

Далее, умножим уравнение (3.44) на   sin  .
 m

usin cos  2u sin 2   usin 2   u   sin cos  
2
 N
 
2 m
N b sin 2 
  u sin cos  u sin    
 g cos  sin  2 
m u 2  b2
  u sin 2   u cos sin    2 u sin cos ,
2
Умножим уравнение (3.47) на
1
cos :
m
usin cos  2u cos2   u cos 2   u   sin cos  
2
 N
 
2 m
N b cos2 
  u sin cos  u cos    
 g sin  cos  2 
m u 2  b2
  u cos2   u sin cos    2u sin cos ,
2
и сложим. Получим:
u  2u  
 N
N
b
  u  
 g  sin cos   sin  cos   2u,
2 m
m u 2  b2
или, после преобразований,
90
u 
N
b
  u 2
m  2
u  b2

  g sin      2u  2u ,

(3.51)
Уравнение (3.48) поделим на m :
  
b  
 N
N
u
 b  
,
2 m
m u 2  b2
Выразим отсюда
N

m
N
:
m

b  

  b
u 2  b2  2
u
,
И подставим в (3.50) и (3.51).
При этом уравнение (3.51) принимает вид:
u 

 u
2
b  
u
u 2  b2


 b
2
 u    g cos      2u   2u,
2
Или, после умножения на знаменатель
u
u 2  b2


 b :
z




u


u

   
  b  u  2 u  b  
  b  
 2
2
2
2

 u  b 2

 u  b 2

 u    g cos      2u   2u 


2
(3.52)
Уравнение (3.52) принимает вид:
u 


b
 u

  g sin      2u  2u,
2
2


u b 
  b  2

b  
u
u 2  b2
2
Или, после умножения на знаменатель
u
u 2  b2


 b .
2






u

b
u

   
u
  b     u
b  
  b  


2
2
2
2
u 2  b2 
 u  b 2

 2
 u  b 2

  g sin      2u  2u  ,
91
Откуда:

u2


b2


  bu   bu
 2
2
2
u 2  b2
 u  b 2



b
 
   u  2

2

u b 

 2


u


  b    g sin      2u  2u  ,
2
2
 u  b 2

И окончательно

b
u 2  b2     u
u 2  b2
 2



u

  
  b  

2
2

 u  b 2

  g sin      2u  2u 
(3.53)
Наконец, уравнение (3.48) запишем так:
   m  mш  
  с  ш  mш  g
mb
(3.54)
3.3.5 Формулирование начальных условий
Возникшую систему (3.50), (3.51), (3.52) можно привести к нормальной
.
форме, разрешить относительно старших производных u,, 
u  F  t, u, , ; u,,   ,
  G  t, u, , ; u,,   ,
  H  t, u, , ; u,,   .

Для того, что бы однозначно найти решение этой системы, необходимо
задать начальные условия.
u t 0  u0 , u t 0  u1 ;
 t 0  0 , t 0  1 ;
 t 0  0 ,  t 0  1 ;
Естественными начальными условиями для исходной задачи являются
следующее:
х  0  х0 , y  0  y0 , z 0  z0 .
(частица начинает движение у произвольного положения на шнеке),
(3.55)
92
x  0  0, y  0  0, z 0  0.
(3.56)
(частица начинает движение с нулевой скоростью)
~ , причем без ограничения общиной можно считать 
~  0 , это
0  
0
0
достигается выбором точки начала отсчета на оси OZ.
и   0  0 (шнек начинает движение с нулевой скорости)
Так как частица находится на шнеке, то величины х0 , у0 , z0 не могут быть
произвольными, а связаны между собой посредством уравнения шнека (3.37)
х0  u0  cos0 

y0  u0  sin0 
z0  b  0 

(3.57)
Из первых двух уравнений находим:
x02  y02  u02  u0  x02  y02 ;
z
Из третьего уравнения 0  0 .
b
При этом:
z
х0  u0  cos 0 ,
b
z
y0  u0  sin 0 ,
b
откуда:
z
z
z
z
х0  u0 sin 0  y0  u0 cos 0  х0  sin 0  y0  cos 0
b
b
b
b
(3.58)
Так как u0  x02  y02  R1 > 0.
Таким образом, если считать, что в начальный момент времени частица
расположена на шнеке, то ее координаты х0 , у0 , z0 должны удовлетворять
соотношению (3.53) при этом:
u 0  u0  x02  y02
и
(3.59)
93
z
 0  0  0
b
(3.60)
Начальное значение для производных u  0 и   0 получим с помощью
формул (3.39), (3.41) и (3.44).
А именно, так как согласно (3.14) z  b , то, z  0  b  0 , а так как z  0  0
и b  0, то и   0  0 .
Согласно (3.37)
x  u cos  u sin ,
то
x  0  u  0 cos  0  u  0  0 sin 0 , или с учетом (3.53), (3.56) и (3.57)
0  u  0 cos0 .
Аналогично, так как согласно (3.44)
y  u sin  u cos ,
то
y  0  u  0 sin  0  u  0  0 cos  0 , или, с учетом (3.53), (3.56) (3.57)
0  u  0 sin0 .
Таким образом, возникла система:
 u  0  sin  0  0

  0  cos 0  0

Если u0  0 , то cos0  sin0  0 – противоречие, следовательно:
u  0  0
(3.61)
Таким образом, если в начале движения частица находилась на шнеке, в
точке с координатами х0 , у0 , z0 и имело нулевую скорость, а сам шнек так же был
неподвижен, то, во-первых, величины х0 , у0 , z0 , не могут быть произвольными, а
z
z
должны удовлетворять соотношению х0 sin 0  y0  cos 0 , а начальные условия
b
b
для системы из трех дифференциальных уравнений второго порядка (3.50), (3.51),
(3.52) имеет вид:
94
u 0  x02  y02 ,
z
 0  0 ,
b
 0  0,
u  0    0    0  0.
Возникшая система решается численно с помощью программы « Mathcad
14»
Так как масса частицы по сравнению с массой шнека мала, по уравнению
(3.38)
  c  ш  mш  g  0
mb  (m  mш )
(3.62)
можно упростить, пологая что m  0
При этом получено уравнение
  c  ш  mш  g  0  
  2  ш  g  0
mш
(3.63)
c
, представляет собой уравнения
mш
где введено обозначение  
вынужденных гармонических колебаний с частотой  и постоянной внешней
силой  ш  g и допускает явное аналитическое решение:
 (t )  c1  cos t  c2 sin t 
ш  g
(3.64)
2
Константы c1 и c2 найден, используя начальные условия.
Так как (0)  0 , то
c1  1  c2  0 
ш  g

2
 0  c1 
ш  g
2
;
(3.65)
Далее  (t )  c1 sin t  c2 cos t , а так как  (t )  0 , то
c1  0  c2 1  0  c2  0
Тем самым смещение шнека относительно оси OZ имеет вид:
(3.66)
95
 (t ) 
ш  g
2
cos t 
ш  g
2

ш  g
2
(1  cos t ) (  0) ,
(3.67)
как и должно быть в действительности.
При этом скорость перемещения шнека:
 (t ) 
ш  g
2
(  sin t )  
ш  g

sin t ,
(3.68)
а ускорение
(t )  ш  g cos t
Ранее известно, что  
(3.61)
c
,
mш
где c - коэффициент упругости мембраны – связана с массой груза mг и
нагнетательным движением шнека 0 зависимостью с0  mг g .
Отсюда:
c
mг g
0
и 
mг g
mш0
(3.62)
Свяжем частоту гармонических колебаний  с количеством колебательных
циклов в минуту.
Известно, что за 1 минуту происходит n циклов. Подставляя в формулу
t  2 n , t  60сек ,
получаем:
n
60 30 mг  g

2
 mш  0
(3.63)
Учет массы частицы (m  0) приводит к зависимости величины от частоты
вращения шнека и к изменению ее в диапазоне от 60 до 140 тактов в минуту.
96
3.3.6 Пересчет координат из вращающейся системы в неподвижную и
обратную
Рисунок 3.9 – Схема расположения точки М в подвижной и неподвижной
системах координат
Свяжем между собой координаты т. М в неподвижной
подвижной
O, X ,Y 
O, X1,Y1 
и
системах координат, считая, что вторая повернута
относительно первой на угол  по часовой стрелке.
Имеем:
1) OB  BA  AO 
 y  x  tg 
 y  x
y1

cos
y
sin
 1
cos cos
(3.64)
 y cos  x  sin  y1
 y1  y cos  x  sin
(3.65)
97
2) OC  OD  DC 
 х1 
х
 y1tg
cos
 х1 
х
sin
 y1 
cos
cos
(3.66)
Подставляя в (3.66) в выражение для y1 из (3.65), получаем:
х
sin  x  y cos  sin   x sin 2 
х1 
  y cos   x sin   


cos 
cos 
cos 
x cos2   y cos  sin 

 x cos   y sin 
cos 
т.е.
x1  x cos  y sin 
(3.67)
Эта формула вместе с (3.66)
y1   x sin   y cos
Задает
правило
пересчета
(3.68)
координат
из
подвижной
системы
в
неподвижную.
3) Далее получаем:
x1 cos  x  y1 sin
 x  x1 cos  y1 sin
(3.69)
4) Подставляя это значение x в (3.61), получаем:
y1
x1 cos sin  y1 cos2 
sin
н  x1 cos  y1 sin 


 x1 sin  y1 cos ,
cos cos
cos
т.е.
y  x1 sin   y1 cos
(3.70)
Эта формула вместе с (3.64) x  x1 cos  y1 sin  , задаст правило пересчета
координат из неподвижной системы в подвижную.
Формулы (3.69), (3.70) можно переписать в матричном виде:
98
x  x1 cos   y1 sin    х   cos


y  x1 sin   y1 cos    у   sin 
 sin    x1 
cos  y1 
(3.71)
Формулы (3.62), (3.63) так же можно переписать в матричном виде:
x1  x cos  y sin    х1   cos sin   x 



y1   x sin   y cos   у1    sin  cos 
 y 
(3.72)
При этом матрица из формулы (3.71) должна быть обратной к матрице 
из формулы (3.72)
Действительно,
 cos 
  
 sin 
 sin    cos 

cos     sin 

cos2   sin 2 

 sin  cos   cos  sin 
sin  

cos  
cos  sin   sin  cos    1 0 

  u  .
sin 2   cos 2 
  0 1
(3.73)
Положение частицы относительно неподвижной системы координат в
момент времени t задается формулами:
~
x t   x t   xt cost  y t sin t  u t cos t cost  u t sin t sin t 
1
 u t   cos t   t ;
~
y t   y1 t    xt sin t  yt cost  u t cos t sin t  u t sin t cost 
 u t   sin t   t ;
~z t   z t    t   b   t    t .
(3.74)
По доказанному выше, смещения частицы вдоль оси OZ относительно корпуса
задается формулой (3.74) то есть:
 (t )  Z (t )   (t )  b   (t )   (t ).
Z

Отсюда скорость перемещения частицы оси OZ

 (t )  b   (t )   (t )
Z
(3.75)
Эта величина зависит от всех параметров задачи (массы шнека и его размеров,
массы груза и т.п.), в том числе от частоты вращения шнека.
В практических приложениях вместо нее удобнее другая характеристика – число
оборотов в минуту n .
99
Их можно связать между собой следующим образом:
Подставляя в формулу t  2 n t  1мин  60сек , получаем:
60  2 n ,
(3.76)
отсюда:
n
30

или  
n
(3.77)
30
Решая систему (3.52), (3.53), (3.54) с установленными начальными условиями для
n  60, 80, 100, 120 и 140 об / мин , т.е. для   2 ,
8 10
14
,
, 4 и
сек 1 ,
3
3
3
получаем эмпирическую зависимость средней скорости v cр, м/с, перемещения
массы, вдоль оси OZ относительно корпуса в виде:
 ср   ср ( n )  7,87  ( n  12,5)0,064  9,25
(3.78)
Анализ полученного выражения (3.78) показывает, что средняя скорость
перемещения массы в смесителе зависит от частоты вращения, и амплитуды
колебаний шнека-смесителя, шага и радиуса шнековой навивки.
3.3.8 Расчет производительности подающего устройства нейтрализованного
сгущенного экстракта
Подающее устройство нейтрализованного сгущенного экстракта (рис.3.11)
работает как диафрагменный насос. Колебания мембраны осуществляются за счет
воздействия на неѐ усилий передаваемых от шнека смесителя.
Для упрощения расчета принимаем круглую эластичную мембрану плоской
формы.
Объем сгущенного экстракта, вытесняем за один цикл, найдем как объем
усеченного конуса за исключением объема занимаемый цапфой.
,
(3.79)
Известно, что объем усеченного конуса определяется из выражения (3.78):
100
,
где:
(3.80)
- радиус камеры подающего устройства экстракта, м;
- радиус цапфы, м;
- высота усеченного конуса, м.
Объем занимаемый цапфой шнека смесителя равен объему цилиндра т.е.
(3.81)
Рисунок 3.11 – Схема подающего устройства сгущенного кукурузного
экстракта
В нашем случае, исходя из конструкции
смесителя, высота усеченного
конуса и цилиндра, образуемого полой цапфой, равна амплитуде колебания
шнека-смесителя, то есть
h = A, м
(3.82)
Подставим в выражение (3.80) выражение (3.82), получим
,
(3.83)
Подставим в выражение (3.81) выражение (3.82), получим
(3.84)
Подставим выражение (3.83) и (3.84) в выражение(3.79), получим
101
, м3
(3.85)
Упростив выражение, получим
, м3
Для
определения
(3.86)
производительности
подающего
устройства
нейтрализованного сгущенного экстракта подставим выражение (3.86) в
выражение (3.3)
, кг/с
(3.87)
Анализируя полученное выражение (3.87), следует, что производительность
подающего устройства сгущенного экстракта, при заданных геометрических
размерах прямопропорцианальна
частоте вращения шнека-смесителя и его
амплитуде колебаний.
Выводы
1. Технология приготовления сырого корма из побочных продуктов
крахмалопаточного производства должна включать нейтрализацию кислотности
сгущенного кукурузного экстракта до рН=6,0…6,5 и смешивание его с отжатой
мезгой.
2. Конструктивно-технологическая схема
корпус
смесителя должна содержать
снабженный мембраной защемленной по периметру в зоне
входной
горловины с образованием камеры сгущенного экстракта и шнек-смеситель. В
мембране установлена опора, а шнек-смеситель выполнен в виде винтового
конвейера и лопастей, последовательно расположенных на общем валу. Вал и
полости лопастей выполнены полыми, сообщены между собой и с камерой
сгущенного экстракта. Шнек-смеситель установлен в опорах,
мембраны и
корпуса с возможностью совершать вращательные и возвратно-поступательные
движения вдоль своей оси.
3. Теоретически доказано, что средняя скорость перемещения массы в
смесителе зависит от геометрических параметров, частоты вращения, и
амплитуды колебаний шнека-смесителя.
102
4.
Теоретически
установлено,
что
производительность
устройства сгущенного кукурузного экстракта зависит от
подающего
геометрических
размеров мембраны и прямопропорцианальна частоте вращения шнека-смесителя
и его амплитуде колебаний.
103
4.
Исследование
процесса
смешивания
мезги
и
кукурузного
экстракта в лабораторных условиях
4.1 Программа исследований
Приготовление
кормов
из
побочных
продуктов
крахмалопаточного
производства заключается в смешивании, в соотношении 6,4:1, отжатой мезги и
нейтрализованного сгущенного кукурузного экстракта до рН 6,0…6.3 [74].
На
процесс
смешивания
влияют
конструктивно–технологические
параметры смесителя и физико-механические свойства сырого корма. Поэтому
аналитическое описание процесса смешивания и теоретическое обоснование
технологических параметров смесителя представляет сложную задачу. В связи с
этим возникает необходимость всестороннего экспериментального исследования
процесса
смешивания
сырого
корма
и
обоснования
конструктивно-
технологических параметров.
Задачей
лабораторных
исследований
является
определение
влияния
приведенных выше факторов на процесс смешивания.
В соответствии с поставленной задачей
программа исследований
предусматривает:
- определение зависимости производительности
смесителя от частоты
вращения рабочего органа;
- определение амплитуды перемещения рабочего органа от его частоты
вращения и массы груза возвратного устройства;
- определение зависимости производительности подающего устройства
экстракта от частоты вращения рабочего органа и диаметра отверстий
смешивающих лопаток
- определение влияния частоты рабочего органа, его амплитуды колебаний
и диаметра отверстий смешивающих лопастей на показатель однородности смеси
и удельные энергозатраты.
104
4.2 Лабораторная установка
С целью выполнения программы исследований процесса приготовления
сырого корма на кафедре «Механизация животноводства» Рязанского ГАТУ, на
основании предложенной технологии была разработана и изготовлена
смесителя мезги и кукурузного экстракта
модель
. Общий вид модели смесителя
представлен на рисунке 4.1, 4.2.
8
6
4
1
9
5
1
1
9
9
9
1
110
1
1
8
2
Рисунок 4.1 – Общий вид модели смесителя
Устройство модели
смесителя отжатой мезги и нейтрализованного
сгущенного кукурузного экстракта представлено на рисунках (рис. 4.1 и 4.2).
105
В корпусе 1, расположенного на раме 2, установлен рабочий орган 3, привод
которого осуществляется от мотор-редуктора 4 через цепную передачу.
Загрузочная горловина
смесителя снабжена бункером 6 для мезги. На торце
корпуса смесителя 1, со загрузочной горловины установлено устройство 7 для
осуществления подачи кукурузного экстракта, которое связано гибким шлангом 8
с ѐмкостью 9. В торце корпуса смесителя 1 со стороны выгрузного окна 10
имеется возвратное устройство 5 рабочего органа.
3
4
11
Рисунок 4.2 – Общий вид модели смесителя (вид сверху, бункер мезги и
емкость для экстракта сняты)
Рабочий орган смесителя представленый на рисунке 4.3, имеет следующую
конструкцию. На трубу 1 последовательно установлены шнековая навивка 2 и
полые лопасти 3. На концах трубы 1 установлены цапфы ведущая 4 и ведомая 5,
которая выполнена полой. Полости ведомой цапфы 4 и трубы 1 соединены между
собой. Ведомая цапфа 5 имеет подшипниковую опору 6, закреплѐнную на
мембране 7. Таким образом, рабочий орган смесителя осуществляет вращение
относительно мембраны 7, при этом возвратно- поступательные движения они
совершают совместно.
106
3
4
6
1
2
5
7
Рисунок 4.3 – Рабочий орган смесителя
Смешивающие лопасти 1 рабочего органа, выполненные полыми (рис. 4.4),
установлены на трубе по винтовой линии и состоят из трубки 2 и съемного
жиклера 3. Жиклѐр крепится на трубке с помощью резьбового соединения. Для
проведения лабораторных исследований было изготовлены несколько комплектов
жиклѐров с отверстиями диаметром 2, 4 и 6мм (рис 4.5).
1
3
4
Рисунок 4.4 – Лопасти рабочего органа
107
Рисунок 4.5 – Жиклеры смешивающих лопастей
Устройство для подачи кукурузного экстракта представлено на рисунке 4.6.
Оно состоит из корпуса 1, крышки 2, мембраны 3 с подшипниковой опорой 4 и
полой ведомой цапфы 5.
3
4
5
2
1
Рисунок 4.6 – Устройство для подачи кукурузного экстракта
Возвратное устройство
рабочего органа 11 (рис 4.2) смесителя
представлено на рисунке 4.7. Оно было спроектировано, изготовлено и
установлено на смеситель с целью, выявления оптимальной амплитуды колебания
рабочего органа смесителя в осевом направлении.
Возвратное устройство
рабочего органа имеет кронштейн 1, который крепится на торцевую стенку
108
смесителя при помощи четырѐх шпилек. На кронштейне 1 установлен ролик 2,
через который проходит гибкий трос 3, одним концом соединен со стаканом 4,
закрепляемым на ведущей цапфе, а другим по средствам блока 5 со стержнем 6
для установки грузов 7.
3
2
4
1
5
6
7
Рисунок 4.7– Возвратное устройство рабочего органа смесителя
Модель смесителя отжатой мезги
и нейтрализованного сгущенного
кукурузного экстракта работает следующим образом. Мезга загружается в бункер
6 (см. рис 4.1), далее через входное окно поступает в зону рабочего органа 3
109
смесителя. Сгущенный экстракт из емкости 8 через гибкий шланг 9 подаѐтся в
устройство для подачи экстракта 17 (рис 4.6). С помощью шнековой навивки
рабочего органа 3, мезга перемещается в зону смешивания. При работе смесителя
вращение рабочего органа осуществляется мотор-редуктором 4, через цепную
передачу. Кроме вращательного движения рабочий орган смесителя совершает
возвратно-поступательные движения относительно корпуса 1. На рабочий орган
3
действует сила обратная по направлению перемещению, при этом она
достигает максимума в момент, когда конец винтовой навивки контактирует с
мезгой толкая еѐ в зону смешивания. В этом случае
рабочий орган
3
перемещается в крайнее левое положение. При перемещении в верхнее
положение, свободное от мезги, конца винтовой навивки рабочий орган 3 за счет
возвратного устройства
11 перемещается в крайнее правое положение.
Совершая возвратно-поступательные движения, рабочий орган смесителя 3
воздействует на мембрану 3 (рис 4.6) устройства для подачи кукурузного
экстракта, в результате чего она совершает колебания. При колебании, мембрана
выталкивает сгущенный кукурузный экстракт
через
полую трубу рабочего
органа и полости лопастей в зону смешивания. Таким образом, подача мезги и
сгущенного кукурузного экстракта в зону смешивания
одновременно.
осуществляется
Под воздействием вращающихся полых лопастей мезга и
сгущенный кукурузный экстракт перемешиваются и направляются на выгрузку.
Преимуществом предлагаемого смесителя является то что, жидкий компонент –
сгущенный кукурузный экстракт распределяется по всему объѐму смешивающей
камеры. Кроме того интенсивность подачи мезги и сгущенного кукурузного
экстракта взаимосвязаны.
Исследование процесса смешивания мезги и сгущенного кукурузного
экстракта проводились на лабораторной установке (рис.4.7), которая состоит из
модели смесителя 1, измерительного прибора (К – 50) 2, кондуктомера «АНИОН
7020» 3 , весов (ВСП–0,5-1) 4, секундомера 5, пьезометра 6, преобразователя
частоты вращения двигателя «DELTA VFDL – 3,0kW» 7.
110
Общий
вид
лабораторной
установки
для
исследования
процесса
смешивания отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта представлен на
рисунке 4.8.
6
7
1
2
1 − модель
3
5
4
смесителя, 2 − измерительный прибор (К – 50), 3 –
кондуктометр «АНИОН 7020», 4 − весы (ВСП–0,5-1), 5 − секундомер, 6 −
пьезометра, 7 − «DELTA VFDL – 3,0kW»
Рисунок 4.7 − Функциональная схема лабораторной установки
111
6
7
1
2
3
5
4
Рисунок 4.8 – Общий вид лабораторной установки
112
4.3 Методика лабораторных исследований
4.3.1 Методика определения зависимости производительности смесителя от
частоты вращения рабочего органа
Шнековые и лопастные смесители, используемые для приготовления
кормов сельскохозяйственным животным, достаточно полно исследованы и
существуют конкретные рекомендации по их конструированию [4, 36, 44, 56].
Разработанная модель смесителя имеет комбинированный рабочий орган. Он
состоит из полого вала, на котором последовательно закреплены винтовая
навивка и полые лопасти. Поэтому необходимо провести исследования, с целью
выявления зависимости производительности, модели
смесителя, от частоты
вращения еѐ рабочего органа.
Исследования проводили на лабораторной установке, представленной на
рисунке 4.7. Исходя, из геометрических размеров модели
смесителя
обоснованных с учетом технологических требований во втором разделе для
обеспечения номинальной производительности (Q) от 4,5 до 5,1т/ч или от 75,0 до
85,0 кг/мин частота вращения рабочего органа (n) должна быть от 80 до 120мин-1.
Для
лабораторных
исследований
по
определению
зависимости
производительности модели смесителя от частоты вращения рабочего вала был
выбран диапазон еѐ (n) изменения от 80 до 120мин-1 с интервалом 10 мин-1.
В качестве смешивающих компонентов использовали отжатую мезгу и
нейтрализованный сгущенный кукурузный экстракт, получаемые
в качестве
побочных продуктов на кукурузоперерабатывающем производстве.
При
проведении
исследований
частоту
вращения
рабочего
органа
смесителя изменяли с помощью частотного преобразователя DELTA VFDL –
3,0kW электродвигателя привода. Время смешивания определяли электрическим
секундомером, а массу приготовленного корма на весах.
113
Предварительно была проведена тарировка частотного преобразователя
DELTA VFDL – 3,0kW. Зависимость частоты вращения рабочего органа
смесителя от частоты тока представлена на рисунке 4.9.
N, мин-1
140
130
120
110
100
90
80
70
T, Гц
60
25
30
35
40
45
50
55
60
Рисунок 4.9 – Зависимость частоты вращения рабочего органа смесителя от
частоты тока
Зная время смешивания и массу корма, производительность модели
смесителя П,
определяли по формуле
(4.1)
где М – масса приготовленного корма, кг;
T – время смешивания, мин.
В начале исследований бункер 6 модели смесителя (рис. 4.1) заполняли
отжатой мезгой (W= 60%), а емкость 8 – сгущенным экстрактом (W=65%).
Частотным
преобразователем
DELTA
VFDL
–
3,0kW
устанавливали
необходимую частоту вращения рабочего органа модели смесителя. После этого
включали модель
смесителя, происходило смешивание отжатой мезги и
сгущенного кукурузного экстракта, при этом определяли время работы. После
смешивания
определяли
массу
приготовленного
производительность по формуле (4.1).
Опыты проводили с пятикратной повторностью.
корма
и
рассчитывали
114
4.3.2 Методика определения зависимости амплитуды осевого перемещения
рабочего органа смесителя от его частоты вращения и массы груза возвратного
устройства
Для
осуществления
подачи
смешивающую камеру модели
сгущенного
кукурузного
экстракта
в
смесителя в его конструкции предусмотрено
специальное устройство.
Устройство для подачи сгущенного кукурузного экстракта (см. рис. 4.5)
представляет собой мембранный насос. Мембрана устройства для подачи
сгущенного кукурузного насоса соединена с рабочим органом с помощью
подшипниковой опоры. Колебание мембраны происходит за счет осевого
возвратно-поступательного движения рабочего органа. На производительность
устройства подачи сгущенного кукурузного экстракта влияют частота колебания
мембраны и их амплитуда. Частота колебаний мембраны зависит от скорости
вращения рабочего органа. Один оборот вращения рабочего органа соответствует
одному колебанию мембраны. Значение амплитуды колебаний зависит от двух
факторов частоты вращения рабочего органа и массы груза возвратного
устройства (см. рис.4.6).
Необходимый диапазон изменения частоты вращения рабочего органа был
определен в ходе исследований описанных в разделе 4.3.1, его значение находятся
в пределе от 80 до 120 мин-1.
Масса груза была определена в ходе постановочных опытов. Для
конкретных размеров модели
смесителя и требуемой производительности
4,5…5.1 т/ч масса груза возвратного устройства составила 5…15 кг.
При проведении исследований с целью, определения максимальной
амплитуды колебаний осевого перемещения рабочего органа
смесителя, были
приняты уровни и интервалы варьирования факторов следующие. Частота
вращения рабочего органа от 80 до 120мин-1, масса груза возвратного устройства
от 5 до 15кг с интервалами варьирования 10мин-1 и 5кг соответственно.
115
В начале исследований бункер 6 модели смесителя (рис. 4.1) заполняли
отжатой мезгой (W= 60%), а емкость 9 – сгущенным экстрактом (W=65%).
Частотным
преобразователем
DELTA
VFDL
–
3,0kW
устанавливали
необходимую частоту вращения рабочего органа модели смесителя. В возвратное
устройство устанавливали груз определенной массы После этого включали
модель
смесителя, происходило смешивание отжатой мезги и сгущенного
кукурузного экстракта, при этом определяли амплитуду колебаний рабочего
органа.
Рисунок 4.10 – Видеорегистрация амплитуды колебания мембраны
подающего устройства кукурузного экстракта
Для определения амплитуды колебаний рабочего органа использовали
стержень возвратного устройства и закреплѐнную неподвижно линейку.
Перемещение стержня относительно линейки фиксировали на видео камеру (рис.
4.10). В дальнейшем обрабатывали полученные материалы путем просмотра в
замедленном режиме.
116
Опыты проводили с пятикратной повторностью.
4.3.3 Методика определения зависимости производительности подающего
устройства экстракта, от частоты вращения рабочего органа смесителя
При переработки кукурузы на крахмал соотношение побочных продуктов,
нейтрализованного сгущенного кукурузного
экстракта и отжатой мезги,
составляет 1/6,0…1/6,8 соответственно. При условии использования побочных
продуктов в полном объѐме для приготовления кормов сельскохозяйственным
животным необходимо, что бы подача отжатой мезги и сгущенного кукурузного
экстракта на смешивания осуществлялась в аналогичном соотношении.
Во втором разделе диссертационной работы представлено теоретическое
обоснование
технологических
и
теоретических
параметров
подающего
устройства кукурузного экстракта. В результате было определено, что на
производительность данного подающего устройство влияют три основных
фактора, диаметр отверстия в смешивающих лопастях, амплитуда и частота
колебаний
мембраны.
лабораторных
Величина
исследований,
амплитуды
составила
50,0
колебаний,
…60,0мм.
по
Из
результатам
конструкции
смесителя, очевидно, что частота колебаний мембраны зависит от частоты
вращения рабочего органа. Одно колебание мембраны происходит за один оборот
двигателя. Наиболее рациональным решением регулирования подачи экстракта
является изменение диаметра отверстия смешивающих лопастей рабочего органа.
Исходя
из
выше
сказанного,
были
проведены
исследования
по
определению зависимости производительности подающего устройства экстракта
от частоты колебаний его мембраны при различном диаметре отверстий
смешивающих лопастей рабочего органа. Для изменения размера отверстий
смешивающих лопастей были изготовлены сменные комплекты жиклеров с
диаметрами отверстий 2, 4 и 6мм (см. рис. 4.5). Диапазон изменения диаметра
отверстия жиклеров, лопастей рабочего органа, был определен теоретически
(раздел 3).
В начале исследований устанавливали комплект жиклеров с определенным
диаметром отверстий, бункер 6 модели смесителя (рис. 4.1) заполняли отжатой
117
мезгой
(W=
60%),
а
емкость
9
–
сгущенным
экстрактом
(W=65%).
Предварительно был определен объем заливаемого в емкость 9 сгущенного
кукурузного экстракта. Частотным преобразователем DELTA VFDL – 3,0kW
устанавливали
необходимую
частоту вращения
рабочего
органа
модели
смесителя. В возвратное устройство устанавливали груз массой 10кг, с целью
обеспечения максимальной амплитуды, мембраны подающего устройства
экстракта. После этого включали модель смесителя, происходило смешивание
отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта. Смешивание осуществляли
до полного опорожнения емкости 9. При этом определяли время смешивания.
Затем определяя производительность подающего устройства.
Опыты проводили с пятикратной повторностью для каждого комплекта
жиклеров смешивающих лопастей.
4.3.4 Планирование многофакторного эксперимента
Для выявления оптимальных конструктивно-технологических параметров и
режимов работы модели смесителя при смешивании сгущенного кукурузного
экстракта и отжатой мезги был проведѐн трѐхфакторный эксперимент [66].
Конструктивно-технологические параметры, при которых реализуется,
работоспособность модели
вращения
рабочего
смесителя зависят, в первую очередь от частоты
органа,
амплитуды
колебаний
мембраны
подающего
устройства и диаметра отверстий лопастей, через которые происходит подача
кукурузного экстракта в зону смешивания.
Следует отметить, что кроме вышеперечисленных факторов существуют и
другие конструктивные параметры, такие как диаметры шнека и его внутренней
трубы, шаг шнековой навивки, геометрические размеры лопастей и их размещение
и другие. Влияние, которых достаточно глубоко изучены отечественными и
зарубежными учеными и существуют конкретные рекомендации по определению
и выбору конструктивных и технологических параметров при проектировании
подобных машин
118
Основным фактором влияющим, на качество смешивание и энергоемкость
процесса, является частота вращения рабочего органа. Модель смесителя была
спроектирована и изготовлена с учетом конкретных технологических условий,
поэтому для обеспечения заданной производительности 4,5…5,1т/ч частота
вращения рабочего органа должна находиться в пределах от 80 до 120мин -1.
Данный диапазон изменения частоты вращения рабочего органа был определен
теоретически и подтвержден при проведении лабораторных исследований.
Принятый интервал варьирования – 20мин-1.
Фактор – амплитуда колебания, мембраны устройства подачи кукурузного
экстракта модели смесителя, влияет на качество смешивания и удельный расход
энергии. При проведении двухфакторного эксперимента по определению
зависимости амплитуды колебания мембраны от частоты вращения рабочего
органа и массы груза возвратного устройства, изложенного в разделе 4.2.2, было
установлено
следующее.
Максимальное
значение,
амплитуды
колебания
мембраны устройства подачи сгущенного кукурузного экстракта, от 50 до 60мм
достигается при массе груза 10кг в диапазоне частоты вращения рабочего органа
от 80 до 120мин-1. Поэтому диапазон изменения амплитуды колебания мембраны,
был принят от 50 до 60мм при этом интервал варьирования, составил 5мм.
С учетом конструктивных и технологических факторов был определен
необходимый размер отверстия смешивающих лопастей, который составил от 2,0
до 6,0мм. Проведенные лабораторные исследования подтвердили теоретические
расчеты. Поэтому диапазон изменения диаметра отверстий был принят от 2,0 до
6,0мм, с интервалом варьирования 2,0мм.
Затраты энергии измеряли прибором К-51, с учетов потребления мощности
на холостом ходу. Полезную мощность Nпол, кВт/ч, определяли по формуле
N пол  N  N хх ,
(4.2)
Для определения удельных затрат энергии Nуд, кВт/ч, использовали
выражение
NУД  Q
N пол ,
(4.3)
119
где Q – производительность смесителя при заданных факторах, т/ч.
Степень однородности приготавливаемой смеси, определяли косвенным
методом, путем измерения электрического сопротивления с помощью прибора
кондуктометра «АНИОН 7020».
R, Ом
11
10
9
8
7
6
5
4
Содержание
экстрактта, %
12
14
16
18
20
22
24
Рисунок 4.11 - Графическая зависимость электрического сопротивления
сырого корма от содержания в нем нейтрализованного сгущенного экстракта
Предварительно были приготовлены образцы с содержанием сгущенного
кукурузного экстракта от 12 до 25%. Данные образцы корма приготавливали
следующим образом. На лоток тонким слоем помещали отжатую мезгу и
разбрызгивали на еѐ поверхность нейтрализованный сгущенный экстракт, далее
перемешивали массу в течение 20мин с трехкратной повторностью. В
приготовленных
образцах
замеряли,
кондуктометром
«АНИОН
7020»,
электрическое сопротивление. В результате полученных показаний кондуктомера
построили графическую зависимость электрического сопротивления сырого
корма от содержания в нем нейтрализованного сгущенного экстракта (рис. 4.11).
При
проведении
исследований
полученные
значения
электрического
сопротивления образцов принимали за «эталон», то есть за 100% степень
однородности. В дальнейших исследованиях при определении качества смеси
определяли ее электрическое сопротивление и сравнивали с «эталоном».
120
В качестве функции, аппроксимирующей экспериментальные данные по
изучению влияния перечисленных выше факторов на качество смешивания
(степень однородности смеси) и определения удельной энергии достаточно
применение полинома второго порядка следующего вида.
k
k
1
i j
y  b0   bi  xi   bij  xi  x j   bii  xi2 ,
(4.4)
где y  среднее значение отклика (критерий оптимизации);
b0 , bi , bij , bii  коэффициенты уравнения регрессии;
xi , x j  независимые переменные (факторы);
k  число
Для
независимых переменных.
получения
математической
модели
для
определения
степени
однородности смеси и удельной энергии был использован трехуровневый план
Бокса-Бенкина.
4.4 Результаты лабораторных исследований процесса смешивания отжатой
мезги и сгущенного кукурузного экстракта с применением смесителя
4.4.1 Результаты исследования зависимости производительности смесителя от
частоты вращения рабочего органа
Исследования по определению зависимости производительности смесителя
от частоты вращения рабочего органа проводились на лабораторной установке,
представленной на рисунке 4.7. Для исследования
использовались побочные
продукты крахмалопаточного производства ОАО «Ибредьбкрахмалпаторка»,
отжатая мезга (крупная+мелкая) и сгущенный экстракт, влажностью W = 60% и
W = 65% соответственно. Полученные результаты исследований зависимости
121
производительности
смесителя
от
частоты
вращения
рабочего
органа
представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 − Результаты исследований зависимости производительности
смесителя от частоты вращения рабочего органа
Частота вращения рабочего
органа (ω), мин-1
Производительность
смесителя
(Q), т/ч
1
60
3.0
2
80
3,8
3
100
4,1
4
120
4,3
№
п/п
5
По
результатам
140
полученных
зависимость производительности
данных
была
4,5
построена
графическая
смесителя от частоты вращения рабочего
органа представленная на рисунке 4.12.
Анализируя полученную графическую зависимость, производительности
смесителя от частоты вращения рабочего органа, следует отметить. С повышением
частоты
вращения
рабочего
органа
смесителя
от
60
до
120мин-1
производительность повышается с 3.0 до 4.2т/ч. При дальнейшем повышении
частоты вращения рабочего органа от 120 до 140 мин-1 производительность
повышается с 4,3 до 4,5т/ч. Замедление роста производительности, связано с
уменьшением интенсивности подачи сгущенного экстракта. Это происходит из-за
уменьшения амплитуды, осевого перемещения мембраны подающего устройства
сгущенного экстракта.
122
Q, т/ч
5
4,5
4
3,5
n, об/мин
3
60
70
80
90
100
110
120
130
140
Рисунок 4.12 – Графическая зависимость производительности смесителя от
частоты вращения рабочего органа.
4.4.2 Результаты исследования зависимости амплитуды осевого
перемещения, рабочего органа смесителя, от его частоты вращения и массы
груза возвратного устройства
Исследования
по
определению
зависимости
амплитуды
осевого
перемещения рабочего органа, смесителя, от его частоты вращения и массы
груза возвратного
устройства
проводились на лабораторной установке,
представленной на рисунке 4.8. Для исследования
использовались побочные
продукты крахмалопаточного производства ОАО «Ибредьбкрахмалпаторка»,
отжатая мезга (крупная+мелкая) и сгущенный экстракт, влажностью W = 60% и
W = 65% соответственно. Показания изменения амплитуды рабочего органа
123
смесителя фиксировали с помощью видеорегистратора см. (рис. 4.8) Полученные
результаты исследований зависимости амплитуды осевого перемещения рабочего
органа,
смесителя, от его частоты вращения и массы груза возвратного
устройства представлены в таблице 4.2.
По результатам полученных данных (таб. 4.2) были построены графические
зависимости амплитуды осевого перемещения рабочего органа от его частоты
вращения и массы груза возвратного устройства, представленные на рисунке 4.13.
Анализируя построенные графические зависимости (рис. 4.13) амплитуды
осевого перемещения, рабочего органа смесителя, от его частоты вращения и
массы груза возвратного устройства следует:
При увеличении частоты вращения рабочего органа с 60 до 100мин -1 его
амплитуда осевого перемещения возрастает при массе груза возвратного
устройства 5,0кг от 34 до 41мм, при 10,0кг от 50,0 до 60мм и при 15кг от 24 до
28мм. При дальнейшем увеличении частоты вращения рабочего органа с 100 до
140мин-1 амплитуда его осевого перемещения уменьшается при 5,0кг от 41 до
33мм, при 10кг от 60 до 53мм и при 15,0кг от 28 до 24мм.
Таблица 4.2 − Результаты исследований зависимости амплитуды осевого
перемещения, рабочего органа смесителя, от его частоты вращения и массы груза
возвратного устройства
Масса груза
(m), кг
Частота вращения (n),
мин - 1
Амплитуда
(А), мм
1
2
3
5
60
34
5
80
38
5
100
41
5
120
35
124
Продолжение таблицы 4.2.
1
2
3
5
140
33
10
60
50
10
80
57
10
100
60
10
120
55
10
140
53
15
60
24
15
80
27
15
100
28
15
120
26
15
140
24
Таким образом, установлено, что максимальное значение амплитуды
осевого перемещения рабочего органа достигается при частоте вращения от 90 до
110мин-1 и массе груза возвратного устройства 10,0кг.
125
А, мм
65
60
y = 1,163x
55
50
5 кг
45
10 кг
y = -0,003x2 + 0,725x + 4,2
15 кг
40
35
30
y = 0,562x
25
n, мин -1
20
60
80
100
120
140
Рисунок 4.13 – Графические зависимости амплитуды осевого перемещения,
рабочего органа смесителя, от его частоты вращения и массы груза возвратного
устройства
4.4.2 Результаты исследований зависимости производительности
подающего устройства экстракта от частоты вращения рабочего органа смесителя
при различных диаметрах отверстия смешивающих лопастей.
Исследования
по
определению
зависимости
производительности
подающего устройства экстракта от частоты вращения рабочего органа
смесителя проводились на лабораторной установке, (см. рис. 4.7). Для
126
исследования
использовались
побочные
продукты
крахмалопаточного
производства ОАО «Ибредьбкрахмалпаторка», отжатая мезга (крупная+мелкая) и
сгущенный экстракт, влажностью W = 60% и W = 65% соответственно.
Полученные
результаты
исследований,
зависимости
производительности
подающего устройства экстракта от частоты вращения рабочего органа
смесителя, представлены в таблице 4.3.
По результатам полученных данных (таблица 4.3) были построены
графические зависимости производительности подающего устройства экстракта от
частоты вращения рабочего органа смесителя, представленные на рисунке 4.14.
Таблица 4.3 − Результаты исследований зависимости производительности,
подающего устройства экстракта, от частоты вращения рабочего органа
смесителя.
Частота вращения
рабочего органа (ω),
мин-1
Qэ, т/ч
Qэ, т/ч
Qэ, т/ч
Диаметр отверстий жиклеров смешивающих
лопастей (d), мм
2
4
6
60
0,53
0,63
0,71
80
0,64
0,72
0,84
100
0,66
0,79
0,86
120
0,62
0,75
0,83
140
0,59
0,7
0,81
127
Q, т/ч
0,9
0,8
D=2 мм
D=4 мм
0,7
D=6 мм
0,6
ω, об/мин
0,5
60
80
100
120
140
Рисунок 4.13 – Графические зависимости производительности, подающего
устройства экстракта, от частоты вращения рабочего органа смесителя
Из графической зависимости, представленной на рисунке 4.10 следует, что
при повышении частоты вращения рабочего органа
от 60 до 100мин -1
производительность
увеличивается
подающего
устройства
экстракта
при
диаметре отверстий жиклеров смешивающих лопастей 2мм от 0,53 до 0,66т/ч; при
Ø4мм от 0,63 до 0,79т/ч; Ø6мм от 0,71 до 0,86т/ч. При дальнейшем повышении
частоты вращения рабочего органа модели
1
смесителя, от 100 до 140мин-
производительность подающего устройства экстракта снижается при диаметре
отверстий жиклеров смешивающих лопастей 2мм от 0,66 до 0,59т/ч; при Ø4мм
от 0,79 до 0,70т/ч; Ø6мм от 0,86 до 0,81т/ч.
Максимальное
значение
производительности
подающего
экстракта достигается при частоте вращения рабочего органа
устройства
смесителя в
128
диапазоне 90…120 мин-1 и диаметре отверстий жиклѐров смешивающих лопастей
6мм.
Из анализа результатов исследований следует, что при данной конструкции
модели
смесителя характер графических
зависимостей производительности
подающего устройства экстракта и амплитуды осевого перемещения рабочего
органа от частоты вращения рабочего органа аналогичны.
4.4.3 Результаты исследований многофакторного эксперимента
Для проведения многофакторного эксперимента была составлена матрица
плана и определены уровни варьирования факторов (см. таб. 4.4).
Для использования уравнения (4.3) в качестве расчетной формулы и
интерпретации
результатов
опытов
необходимо
его
преобразовать
именованным величинам. Дальнейшую обработку производим
компьютерной
программе
«Mathematika
4.2».
к
на ПЭВМ в
Обработка
результатов
экспериментальных данных программой «Mathematika 4.2» осуществляется с
помощью оператора Fit [data, {базисные функции}, {переменные}]. Данный
оператор осуществляет приближение методом наименьших квадратов функций,
заданных таблично.
В программе и в приложения частота вращения рабочего органа модели
смесителя обозначена переменной X; амплитуда колебаний мембраны устройства
подачи кукурузного экстракта − Y; диаметр отверстия лопаток − Z.
В результате обработки на ПЭВМ получены следующие модели регрессии.
Для определения степени однородности смеси:
Ө = 9,0 + 0,50625x – 0,0021875x2 + 1,925y – 0,0025 xy – 0,015y2 +
+ 11,5 z + 0,05xz – 0,05yz – 1,65625 z2
(4.5)
129
Таблица 4.4 – Матрица плана и уровни варьирования факторов
Уровень и
интервал
варьирования
Частота
вращения
рабочего
органа
(n), мин-1
Амплитуда
колебаний
мембраны
(A),
мм
Диаметр
отверстия
лопастей (d),
мм
Критерий оптимизации
Степень
Удельный
однородности
расход
смеси,
энергии
(Ѳ ), %
(Nуд),
X1
X2
X3
Y1
кВт×ч/т
Y2
120
60
6
-
-
100
55
4
-
-
Нижний уровень
(-)
80
50
2
-
-
Интервал
варьирования
20
10
2
-
-
1
+
+
0
96
0,70
2
-
-
0
91
0,57
3
+
-
0
4
-
+
0
96
92
0,67
0,65
5
+
0
+
6
-
0
-
7
+
0
-
8
-
0
+
9
0
+
+
94
85
87
84
86
0,76
0,68
0,71
0,72
0,61
10
0
-
-
11
0
+
-
12
0
-
+
13
0
0
0
89
96
91
95
0,62
0,63
0.60
0,58
14
0
0
0
15
0
0
0
95
95
0,58
0,58
Верхний уровень
(+)
Основной
уровень (0)
где x, y, z значение факторов, в матрице плана они были обозначены х1, х2,
х3 соответственно
Для определения затрачиваемой удельной энергии
130
N = 0,19375 – 0,0345x + 0,0002125x2 + 0,09275y – 0,000125xy – 0,00007y2 –
0,108125z + 0,0000625xz + 3,40931 × 10
16
yz ++ 0,013125z2
(4.6)
Полученные математические модели позволяют расчетным путем найти
численные значения степени однородности получаемой смеси и затрачиваемой
удельной мощности в пределах варьирования уровней факторов эксперимента.
Модель регрессии второго порядка, адекватно отражающая процесс
смешивания кукурузной мезги и сгущенного экстракта, была исследована для
выявления оптимальных параметров степени однородности смеси и удельного
расхода энергии. С этой целью с помощью компьютерной программы «Statistica»
построены графические зависимости частных сечений степени однородности
смеси и удельного расхода энергии при фиксированных значениях частоты
вращения рабочего органа смесителя, амплитуды колебания мембраны и диаметра
отверстий лопастей (рис. 4.15…4.23).
Анализа графических зависимостей (рис. 4.15…4.17) показал:
– при частоте вращения рабочего органа смесителя 80мин-1 наибольшая
степень однородности приготавливаемого корма 90…92% достигается при
диаметре отверстия 3,0…4,5 и амплитуде колебания мембраны от 48 до 58мм.
При этом минимальный удельный расход энергии обеспечивается при амплитуде
от 54 до 62мм;
– при частоте вращения рабочего органа смесителя 100 мин-1 наибольшая
степень однородности приготавливаемого корма 92…94% достигается при
диаметре отверстия 3,5…4,8 и амплитуде колебания мембраны от 48 до 58мм.
При этом минимальный удельный расход энергии обеспечивается при амплитуде
от 54 до 60мм:
– при частоте вращения рабочего органа смесителя 120 мин-1 наибольшая
степень однородности приготавливаемого корма 96…98% достигается при
диаметре отверстия 4,0…5,0 и амплитуде колебания мембраны от 48 до 58мм.
При этом минимальный удельный расход энергии обеспечивается при амплитуде
от 53 до 57мм.
Анализ графических зависимостей (рис. 4.18 … 4.20) показал:
131
– при амплитуде колебания мембраны 50мм
однородности приготавливаемого корма
отверстия 3,5…4,5 и
наибольшая степень
96…98% достигается при диаметре
частоте рабочего органа
95…125 мин-1
. При этом
минимальный удельный расход энергии обеспечивается при частоте вращения
85…110 мин-1;
– при амплитуде колебания мембраны 55мм
однородности приготавливаемого корма
отверстия 3,0…4,0 и
наибольшая степень
92…96% достигается при диаметре
частоте рабочего органа
90…125 мин-1
. При этом
минимальный удельный расход энергии обеспечивается при частоте вращения
90…105 мин-1;
– при амплитуде колебания мембраны 60мм
однородности приготавливаемого корма
наибольшая степень
90…94% достигается при диаметре
отверстия 3,2…4,5мм и частоте рабочего органа 96…125 мин-1
. При этом
минимальный удельный расход энергии обеспечивается при частоте вращения
92…104 мин-1.
Анализ графических зависимостей (рис. 4.21, 4.22) показал:
– при диаметре отверстия 2мм
приготавливаемого корма
мембраны 48…56мм и
наибольшая степень однородности
86…87% достигается при амплитуде колебания
частоте рабочего органа
95…120 мин-1. При этом
минимальный удельный расход энергии обеспечивается при частоте вращения
85…105мин-1;
– при диаметре отверстия 4мм
приготавливаемого корма
мембраны 48…54мм и
наибольшая степень однородности
94…96% достигается при амплитуде колебания
частоте рабочего органа
105…125мин-1
. При этом
минимальный удельный расход энергии обеспечивается при частоте вращения
65…105мин-1;
– при диаметре отверстия 6мм
приготавливаемого корма
мембраны 48…54мм и
наибольшая степень однородности
92…94% достигается при амплитуде колебания
частоте рабочего органа 115…125 мин-1 . При
этом
132
минимальный удельный расход энергии обеспечивается при частоте вращения
83…103мин-1
>
<
<
<
<
<
<
<
90
90
88
86
84
82
80
78
А.
0,72
0,7
0,68
0,66
0,64
0,62
0,6
0,58
Б.
Рисунок
4.15
–
Поверхность
отклика,
характеризующая
степень
однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от амплитуды колебаний
мембраны и диаметра отверстия лопастей при частоте вращения рабочего органа
80 мин-1
133
>
<
<
<
<
<
<
А.
94
94
92
90
88
86
84
0,66
0,64
0,62
0,6
0,58
0,56
0,54
Б.
Рисунок 4.16 – Поверхность отклика, характеризующая степень однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от амплитуды колебаний
мембраны и диаметра отверстия лопастей при частоте вращения рабочего органа
100 мин-1
134
>
<
<
<
<
<
<
<
<
<
А.
98
98
96
94
92
90
88
86
84
82
0,78
0,76
0,74
0,72
0,7
0,68
0,66
Б.
Рисунок 4.17 – Поверхность отклика, характеризующая степень однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от амплитуды колебаний
мембраны и диаметра отверстия лопастей при частоте вращения рабочего органа
120 мин-1
135
А.
Б.
>
<
<
<
<
<
98
98
94
90
86
82
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
0,55
Рисунок 4.18 – Поверхность отклика, характеризующая степень однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от частоты вращения рабочего
органа и диаметра отверстия лопастей при амплитуде колебаний мембраны 50 мм
136
>
<
<
<
<
<
А.
Б.
96
96
92
88
84
80
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
Рисунок 4.19 – Поверхность отклика, характеризующая степень однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от частоты вращения рабочего
органа и диаметра отверстия лопастей при амплитуде колебаний мембраны 55 мм
137
А.
Б.
94
90
86
82
78
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
Рисунок 4.20 – Поверхность отклика, характеризующая степень однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от частоты вращения рабочего
органа и диаметра отверстия лопастей при амплитуде колебаний мембраны 60 мм
138
А.
Б.
>
<
<
<
<
<
<
<
87,5
87,5
87
86,5
86
85,5
85
84,5
>
<
<
<
<
0,75
0,75
0,7
0,65
0,6
Рисунок 4.21 – Поверхность отклика, характеризующая степень однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от частоты вращения рабочего
органа и амплитуды колебаний мембраны при диаметре отверстия лопастей 2 мм
139
А.
96
94
92
90
>
<
<
<
<
<
<
0,74
0,74
0,7
0,66
0,62
0,58
0,54
Б.
Рисунок 4.22 – Поверхность отклика, характеризующая степень однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от частоты вращения рабочего
органа и амплитуды колебаний мембраны при диаметре отверстия лопастей 4 мм
140
94
92
90
88
86
84
82
А.
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
Б.
Рисунок
4.23
–
Поверхность
отклика,
характеризующая
степень
однородности смеси (А) и удельный расход энергии (Б) от частоты вращения
рабочего органа и амплитуды колебаний мембраны при диаметре отверстия
лопастей 6 мм
141
Исходя из результатов проведенных лабораторных исследований, процесса
смешивания отжатой мезги и нейтрализованного сгущенного экстракта следует,
что полученная степень однородности смеси соответствует зоотехническим
требования, предъявляемым к подобным кормам [8,27,59,87,67С. 214]. Поэтому в
дальнейшем оптимизацию факторов, частоту вращения рабочего органа его
амплитуду колебаний и диаметр отверстия смешивающих лопастей, проводили
относительно удельному расходу энергии затрачиваемой на процесс смешивания.
Определение численных значений факторов, при которых реализовано
условие минимального удельного расхода энергии, проводили путѐм шаговой
обработки данных с учетом принятых ограничений. В результате анализа
полученных графических зависимостей были установлены диапазоны изменения
оптимальных факторов и шаг их изменения: частота вращения рабочего органа
95…105 мин-1, шаг 5 мин-1; амплитуда колебаний 50…54мм, шаг 2мм; диаметр
отверстия смешивающих лопастей 2…6мм, шаг 1 мм.
В результате шаговой обработки были выявлены следующие числовые
значения оптимальных факторов:
– при частоте вращения рабочего органа 95 мин-1 его амплитуда колебаний
50мм, диаметр отверстия лопастей 4мм;
– при частоте вращения рабочего органа 100 мин-1 его амплитуда колебаний
50 мм, диаметр отверстия лопастей 4мм;
– при частоте вращения рабочего органа 105 мин-1 его амплитуда колебаний
50 мм, диаметр отверстия лопастей 4мм;
Из анализа
полученных численных оптимальных значений факторов
установлено, что минимальный расход энергии при амплитуде колебаний
рабочего органа 50мм и диаметре отверстий смешивающих лопастей 4мм. При
этом с увеличением частоты оборотов рабочего органа удельные затраты энергии
возрастают с 0,54 до 0,56 кВт×ч/т.
Для конкретных условий крахмалопаточного производства, при переработке
200 тонн зерна кукурузы в сутки, суммарный выход отжатой мезги и
нейтрализованного сгущенного экстракта составляет 98 тонн, производительность
142
линии приготовлении сырого корма должна быть 5т/ч. Из технологических
условий производства известно, что соотношение выхода нейтрализованного
сгущенного экстракта к отжатой мезге составляет
1/6,4. Поэтому, наиболее
рациональным решением являются следующие численные значения факторов,
частота вращения рабочего органа 105 мин-1 его амплитуда колебаний 50 мм,
диаметр отверстия лопастей 4мм.
4.4.4. Сходимость результатов теоретических и лабораторных
исследований
Для
подтверждения
исследований
на
рисунке
достоверности
4.24
результатов
представлены
теоретических
графические
зависимости
производительности разработанного смесителя от частоты вращения рабочего
органа. Теоретическая зависимость получена расчетным путем с использованием
выражения 3.4. Расчет производительности разработанного смесителя проводили
в диапазоне изменения частоты рабочего органа от 60 до 140 мин -1.
Q, т/ч
5
Теоретическая
зависимость
Практическая
зависимость
4,5
4
3,5
3
n, об/мин
2,5
60
Рисунок
70
80
90
100
4.24
– График
эксперементальных исследований.
110
120 130
140
сходимости результатов теоретических и
143
В результате сравнительного анализа установлено, что расхождение
результатов теоретических и практических исследований составляет от 4 до 5
процентов.
Выводы
1.С повышением частоты вращения шнека-смесителя с 60 до 120 мин-1
производительность смесителя повышается с 3,0 до 4,2 т/ч, дальнейшее
увеличение частоты вращения рабочего органа ведет к незначительному
увеличению
производительности
из-за
снижения
амплитуды,
осевого
перемещения мембраны подающего устройства сгущенного экстракта.
2.
Установлено, что амплитуда осевого перемещения при увеличении
частоты вращения рабочего органа с 60 до 100мин -1 возрастает при массе груза
возвратного устройства 5,0кг от 34 до 41мм, 10,0кг – от 50,0 до 60мм и 15кг – от
24 до 28мм соответственно. При дальнейшем увеличении частоты вращения
рабочего органа с 100 до 140мин-1 амплитуда его осевого перемещения
уменьшается при 5,0кг от 41 до 33мм, 10кг – от 60 до 53мм и 15,0кг – от 28 до
24мм соответственно. Максимальное значение амплитуды осевого перемещения
рабочего органа достигается при частоте вращения от 90 до 110мин -1 и массе
груза возвратного устройства 10,0кг.
3.
Установлено, что при повышении частоты вращения рабочего органа
от 60 до 100мин-1 производительность подающего устройства экстракта
увеличивается при диаметре отверстий жиклеров смешивающих лопастей 2мм от
0,53 до 0,66т/ч; Ø4мм – от 0,63 до 0,79т/ч; Ø6мм – от 0,71 до 0,86т/ч
соответственно. При повышении частоты вращения рабочего органа, от 100 до
140мин-1производительность подающего устройства экстракта снижается при
диаметре отверстий жиклеров смешивающих лопастей 2мм – от 0,66 до 0,59т/ч;
при Ø4мм – от 0,79 до 0,70т/ч; Ø6мм от 0,86 – до 0,81т/ч. Максимальное
значение производительности подающего устройства экстракта достигается при
частоте вращения рабочего органа
смесителя в диапазоне 90…120 мин -1 и
диаметре отверстий жиклѐров смешивающих лопастей 6мм.
144
4.
Для
разработанного
смесителя
рекомендованы
следующие
95 мин -1 –
амплитуда
параметры: при частоте вращения рабочего органа
колебаний 50мм, диаметр отверстия лопастей 4мм; при частоте вращения 100
мин-1 – амплитуда колебаний 50 мм, диаметр отверстия лопастей 4мм; при частоте
вращения рабочего органа 105 мин-1 – амплитуда колебаний 50 мм, диаметр
отверстия лопастей 4мм. Эти параметры обеспечивают степень однородности
смеси от 90 до 96% при удельном расходе энергии от 0,54 до 0,59 кВт×ч/т.
145
5. Испытание смесителя в производственных условиях
5.1 Программа и методика производственных исследований
Задача исследований заключается в определении работоспособности
конструкции энергосберегающего смесителя и определения его техникоэкономических показателей при приготовлении сырого корма из побочных
крахмалопаточного производства.
Программа производственных испытаний энергосберегающего смесителя
предусматривает определения его производительности, энергоемкости процесса
смешивания нейтрализованного сгущенного экстракта с отжатой мезгой и
качества получаемого сырого корма.
С учетом результатов теоретических и лабораторных исследований был
изготовлен опытно-производственный образец энергосберегающего смесителя,
который
был
установлен
в
цехе
производства
сырого
корма
ООО
«Ибредькрахмалпатока» Шиловского района Рязанской области (рис. 5.1).
Опытно производственный образец смесителя состоит, из корпуса 1 внутри
которого установлен рабочий орган 2. Привод рабочего органа 2 осуществляется
от мотор-редуктора 3 через цепную передачу 4. На торце корпуса смесителя 1, со
стороны загрузочной горловины установлено устройство для осуществления
подачи кукурузного экстракта 5. Рабочий орган состоит из трубы, на которую
последовательно установлены шнековая навивка и полые лопасти. На концах
трубы установлены цапфы ведущая и ведомая, которая выполнена полой.
Полости ведомой цапфы и трубы соединены между собой.
Устройство, для подачи кукурузного экстракта представленное на рисунке
5.2., состоит из корпуса 1, крышки 2, мембраны 3 с опорой 4, пружины 5 и полой
ведомой цапфы 6. Пружина 5, выполняет функцию возвратного устройства
(раздел 4.2) взамен которого она установлена. Обратный клапан 1 (рис. 5.3)
устройства для подачи экстракта установлен в патрубке крышки 2.
146
3
2
5
1
4
Рисунок 5.1 – Общий вид производственного образца разработанного
смесителя
6
2
4
3
5
1
Рисунок 5.2 – Подающее устройство нейтрализованного сгущенного
кукурузного экстракта
147
2
1
Рисунок 5.3 – Обратный клапан подающего устройства нейтрализованного
Р
сгущенного кукурузного устройства
Техническая характеристика производственного образца разработанного
смесителя представлена в таблице 5.1.
Таблица 5.1. Техническая характеристика разработанного смесителя
№
Наименование
Показатели
1
Габаритные размеры
(высота×ширина×длинна), мм
570×380×1450
2
Диаметр шнековой навивки, м3
300
3
Шаг шнековой навивки, м3
270
4
Частота вращения рабочего органа, с-1
95
5
Производительность, т/ч
5.4
6
Мощность привода, кВт
3,0
7
Масса,кг
275
148
С целью проведения производственных испытаний производственный
образец разработаного смесителя был установлен в цехе приготовления сырого
корма ОАО «Ибредькрахмалпатока» (рис. 5.4).
Рисунок 5. Общий вид разработанного смесителя в цехе приготовления
сырого корма
Производственные
испытания
образца
разработанного
смесителя
проводили по следующей методике.
Побочные продукты крахмалопаточного производства, полученные в
результате переработки кукурузы на крахмал, подавались в цех приготовления
сырого корма, сгущенный кукурузный экстракт из вапарной установки, а отжатая
мезга
от
прессов-обезвоживателей.
Для
приготовления
сырого
корма
149
использовали разработанный смеситель, нейтрализатор кислотности экстракта,
бункер накопитель и транспортер мезги.
Предварительно перед смешиванием проводили снижение кислотности до
рН 6,0…6,5 в нейтрализаторе. Для нейтрализации кислотности сгущенного
кукурузного экстракта использовали водный раствор реагентов, оксида кальция и
гидроксида натрия. Для нейтрализации одной тонны сгущенного экстракта
использовали 12 кг оксида кальция и 19 кг гидроксида натрия [53]. После
нейтрализации сгущенный кукурузный экстракт направлялся на смешивание.
Подача
отжатой
непосредственно
мезги
от
в
энергосберегающий
смеситель
прессов-обезвоживателей
с
осуществлялась
помощью
щнекового
транспортѐра. Смешивание осуществляли в разработанном энергосберегающем
смесителе
(рис. 5.1). Приготовленный сырой корм направлялся в бункер
временного хранения и в дальнейшем отгружался потребителям.
При проведении производственных испытаний смесителя потребляемую
мощность привода определяли прибором К–50.
Степень
однородности
приготовленного
сырого
корма
определяли
следующим образом. Из бункера временного хранения сырого корма отбирали
пробы, определяли их объѐмную массу, с помощью литровой пурки ПХ–1 и
находили среднее значение. Затем полученное среднее значение объѐмной массы
сырого корма сравнивали с «эталонным показателем».
Для определения «эталонного показателя» сырого корма было выполнено
следующее. Нейтрализованный сгущенный кукурузный экстракт и отжатая мезга
были смешены в соотношении 1:6,4. Процесс смешивания изложен в разделе 4.
После смешивания была определена объѐмная масса смеси (сырого корма) с
помощью литровой пурки ПХ–1, которую считали в дальнейшем «эталонным
показателем», который составил 432 кг/м3.
Опыты производственных испытаний смесителя, согласно методике,
проводили с трѐхкратной повторностью.
150
5.2 Результаты производственных испытаний разработанного
смесителя
Производственные испытания разработанного смесителя проводили в цехе
приготовления сырого корма ОАО «Ибредькрахмалпатока», в период с 14 ноября
2011г. по 15 декабря 2011г. года на предприятии ОАО «Ибредькрахмалпатока» .
При проведении производственных испытаний использовали отжатую мезгу
(W=60%) и нейтрализованный сгущенные экстракт (W=65%) полученные в
результате переработки кукурузы на крахмал в ОАО «Ибредькрахмалпатока»
(рис.5.1,5.2)
Рисунок 5.1 – Отжатая мезга
Рисунок 5.2 – Нейтрализованный
сгущенный экстракт.
За время испытаний был приготовлен сырой корм (рис. 5.3) из отжатой
мезги и нейтрализованного сгущенного кукурузного экстракта в объѐме 125 тонн,
который реализовывался производителям сельскохозяйственной продукции
Рязанской, Владимировской и Московской областей.
В результате производственных испытаний разработанный смеситель
отжатой мезги и нейтрализованного сгущенного экстракта используемый в
151
комплекте оборудования для приготовления сырого кора подтвердил свою
работоспособность.
Рисунок 5.3 – Сырой корм
Производительность разработанного смесителя составила 5,4 т/ч.
Удельный
расход
энергии
на
смешивания
отжатой
мезги
и
нейтрализованного сгущенного кукурузного экстракта составил 0,75 кВт×ч/т.
Средняя степень однородности приготовленного сырого корма составила
93%.
Производственные испытания покзали, что применение разработанного
смесителя отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта в технологической
линии приготовления сырого корма из побочных продуктов крахмалопаточного
производства
требованиям.
позволяет
производить корма,
отвечающие
зоотехническим
152
5.3 Расчет показателей экономической эффективности разработанной
технологии и смесителя для приготовления сырого корма
При расчете экономической эффективности от внедрения разработанной
технологии и смесителя пользовались известным методикам [50, 76, 77, 73, 75].
Для расчета использовали настоящие цены на январь 2013года.
Разработанная технология приготовления сырого корма и смеситель были
внедрены в ОАО «Ибредькрахмалпатока» с. Ибредь Шиловского района Рязанской
области, что позволило исключить вредные выбросы в окружающую среду побочных
продуктов крахмалопаточного производства.
До внедрения разработанной технологии до 90% сгущенного кукурузного
экстракта
выбрасывалось
в
окружающую
среду,
тем
самым
создавалась
экологическая проблема, предприятие несло убытки в виде штрафов. Расчет
показателей экономической эффективности был проведен в ценах, существующих
на январь 2013г.
При реализации нейтрализованного сгущенного экстракта в полном объѐме
предприятие может получить дополнительную прибыль.
Определим экономический эффект от экономии экологических затрат и
дополнительной
реализации
нейтрализованного
сгущенного
экстракта
по
формуле.
, руб [73, 75]
(5.1)
где: Кэкс – количество не реализованного экстракт, т;
Зэкс – затраты на покрытие экологических убытков, руб/т;
Цэкс – отпускная цена сгущенного кукурузного экстракта используемого в
сыром корме, руб.
В настоящее время предприятие ООО «Ибредькрахмалпатока» несет
убытки за нормативный сброс в окружающую среду сгущенного кукурузного
экстракта 197 руб/т.
Количество не реализованного экстракта за 2012год составило 5295 тонн
153
Отпускная цена сгущенного кукурузного экстракта в составе сырого корма
составляет 760 руб/т.
Подставив известные значения в выражение (5.1) получим
Ээкс = 5295× (197 + 760) = 5 067 732 руб.
Таким образом, при переработке предприятием 250 т/ч зерна кукурузы на
крахмалопродукты возможно получить дополнительную прибыль от реализации
сгущенного экстракта в составе сырого корма в размере 5 067 732 рубля, при этом
исключить загрязнение окружающей среды.
При сравнении показателей экономической эффективности за базовую
была
принята
технология
приготовления
сырого
корма
внедренная
на
производстве ОАО «Ибредькрахмалпатока» в 2010 году.
Удельные затраты приходящиеся на 1т сырого кома определяются по
формуле
ПЗуд = ЭЗуд + КВуд · Ен, руб;
(5.2)
где, ЭЗуд – удельные прямые эксплатуационные затраты, руб/т;
КВуд – удельные капитальные вложения, руб/т;
Ен, – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений,
(
.
Приведенные прямые эксплатуационные затраты ЭЗуд (руб/т) определяется
по формуле
ЭЗуд = З + Э + Зто и тр + А, руб
(5,3)
где З – затраты по оплате труда, руб/т;
Э- затраты на потребляемую электроэнергию, руб/т;
- затраты на ТО и ТР, руб/т
А- амортизационные отчисления, руб/т;
Затраты на оплату труда З (руб/т) определяется по формуле [78, 79]
(5,4)
где
-часовая тарифная ставка работника, руб;
t- количество часов работы в смену, ч;
154
n- количество смен;
z- количество рабочих, чел;
u- количество рабочих дней в году;
155
Таблица 5.1 – Оборудование существующей и разработанной линий приготовления сырого корма
Оборудование существующей
линии
№
1
1
2
3
4
5
6
7
НАИМЕНОВАНИЕ
2
Накопительная ѐмкость сгущенного
кукурузного экстракта
Накопительный бункер-дозатор
отжатой мезги
Насос подачи сгущенного экстракта
Нейтрализатор кислотности
сгущенного кукурузного экстракта*
Смеситель нейтрализованного
сгущенного экстракта и отжатой мезги
Бункер временного накопления
приготовленного сырого корма сырого
корма
Итого:
Оборудование разработанной линии
Установленная
мощность, кВт
Стоимость, тыс.
руб.
Установленная
мощность, кВт
Стоимость, тыс.
руб.
3
-
4
165,93
5
-
6
165,93
1,5
206,10
1,5
206,10
1,5
38,70
1,5
38,70
1,5
316,38
1,5
316,38
7.5
151,69
3,0
89,64
-
38,70
-
38,70
12,0
917,50
7,5
855,45
- часовая производительность машины, т/ч;
- годовая загрузка агрегата, ч.
Часовая тарифная ставка рабочего линии приготовления сырого корма в
январе 2013 на предприятии ОАО «Ибредькрахмалпатока» составляет в 85,81
руб/час.
Производство сырого корма из отжатой мезги и нейтрализованного
сгущенного кукурузного экстракта осуществляется в течении всего календарного
года, круглосуточно. В производстве занято 3 (три) человека.
Количество рабочих дней в году с учетом остановки производства на
техническое обслуживание составляет 353 дня. Из этого годовая загрузка
оборудования составит
ТЧ=Д Т, ч
Т=353·24=8472 ч
Затраты на оплату труда в существующей и разработанной технологии
будут одинаковы.
;
(5,5)
Расчет затрат на электроэнергию Э (руб/т) определяются по формуле [69,
77, 78];
где U- расход электроэнергии на приготовление одной тонны сырого корма,
кВт·ч/т;
Существующая технология
;
Ц- цена одного киловатта часов электроэнергии, руб (цена электроэнергии
на январь 2011г
).
Потребление электроэнергии для существующей технологии
руб/т
Потребление электроэнергии разработанной технологии
руб/т;
(5.5)
157
Расходы на ТО и ТР по нормативам отчислений от балансовой стоимости
цены машины 3то и тр (руб/т) определяем по формуле [73. 75]
;
(5.6)
где Б- балансовая стоимость оборудования, руб;
к- нормативные отчисления на ТО и ТР.
Балансовая стоимость оборудования определяется по формуле [77, 73. 75]
;
(5.7)
где Ц- стоимость оборудования, руб.
к- коэффициент, учитывающий расходы на доставку и монтаж
оборудования.
Балансовая стоимость оборудования существующей технологии
917.5·1.3=1 192.45 руб;
Балансовая стоимость машин усовершенствованной технологии
=855.45·1.3 = 1 112.09 руб.;
Отчисления на ТО и ТР существующей технологии
,руб/т
Отчисления на ТО и ТР разработанной технологии
руб/т;
Отчисления на амортизацию для существующей технологии
руб/т;
Отчисления на амортизацию для разработанной технологии
руб/т;
Капитальные вложения определяются по формуле
руб/т;
(5.8)
Капитальные вложения для существующей технологии
руб/т;
158
Удельные капитальные вложения для разработанной технологи
;
Удельные приведенные затраты составят:
Для существующей технологии
руб/т;
Для разработанной технологии
руб/т;
Таблица
5.2
-
Эксплуатационно-экономические
показатели
для
приготовления сырого корма
Ед.
№
1
Наименования
2
Оборудования
Оборудование
измерения существующей
разработанной
технологии
технологии
3
4
5
руб
1192450
1112090
2
Балансовая стоимость
3
Затраты на электроэнергию
руб/т
8.52
5.20
4
Затраты на ТО и ТР
руб/т
4.20
3.60
5
Затраты на амортизацию
руб/т
3.60
3.30
6
Удельные капитальные
вложения
Удельные
эксплуатационные затраты
35.30
31.03
26.00
24.3
7
Подставив полученные значения в выражение (5.2)
;
Для усовершенствованной технологии
Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле
;
(5.9)
159
Где
- количество кормов, приготовленных за год, т;
- приведенные затраты, руб/т;
Количество сырого корма приготовленного за год определяется по формуле
;
(5.10)
;
;
(5.11)
Экономический эффект от внедрения разработанной технологии с учетом
использования нейтрализованного сгущенного кукурузного экстракта в полном
объеме составит 52 623 079 руб.
Полученные численные значения эксплуатационно-экономических
показателей сведены в таблицу 5.3.
Разработанный смеситель отжатой мезги и нейтрализованного сгущенного
экстракта в разработанной технологии установлен взамен применяемого
УЗ-
ДСНД-10.
Дальнейший расчет показателей экономической эффективности
разработанного смесителя проводили по выше представленным формулам.
(5.2…5.11)
Количество рабочих и режим работы при применении разработанного
смесителя не изменяются, поэтому в дальнейшем расчете затраты на
электроэнергию не учитываем.
Для применяемого смесителя
;
Для разработанного смесителя
руб/т;
Балансовая стоимость существующего смесителя
Разработанного смесителя
Отчисления на ТО и ТР:
160
Существующий смеситель
Разработанный смеситель
Отчисления на амортизацию:
Существующий смеситель
Разработанный смеситель
Удельные капитальные вложения:
Существующий смеситель
Разработанный смеситель
Удельные приведенные затраты:
Существующий смеситель
Разработанный смеситель
Полученные результаты приведены в таблице 5.3.
Годовой экономический эффект от внедрения разработанного смесителя
Срок окупаемости разработанного смесителя
161
Срок окупаемости 2 года.
Таблица 5.3 - Результаты расчета сравнительных эксплуатационноэкономических показателей смесителя
Ед.
Существующий
Разработанный
№
Наименование
измерения
смеситель
смеситель
1
2
3
4
5
2 Затраты на электроэнергию
руб/т
0.60
0.25
3 Балансовая стоимость
руб/т
197197
116532
4 Затраты на ТО и ТР
руб/т
0.78
0.45
5 Затраты на амортизацию
руб/т
0.6
0.3
6 Удельные приведенные
эксплуатационные затраты
7 Удельные капитальные
вложения
8 Срок окупаемости
руб/т
2.41
1.25
руб/т
4.3
2.5
год
-
2.2
Из
анализа
полученных
результатов
показателей
экономической
эффективности следует, что внедрение разработанной технологии приготовления
сырого корма позволит получить дополнительную прибыль от реализации, ранее
сбрасываемого в окружающую среду сгущенного кукурузного экстракта, в
размере 5067732 рубля. Внедрение в производство разработанного смесителя
отжатой мезги и нейтрализованного сгущенного экстракта позволит сократить
себестоимость сырого корма при этом годовой экономический эффект составит
53069 рубля. Срок окупаемости разработанного смесителя составит 2,2 года.
162
Выводы
Производственные исследования разработанной технологии и смесителя
для приготовления сырого корма из отжатой мезги и нейтрализованного
сгущенного кукурузного экстракта позволили сделать следующие выводы.
1. Производственные испытания показали, что разработанный смеситель
для приготовления сырого корма из отжатой мезги и нейтрализованного
сгущенного экстракта работоспособен.
2. Применение разработанного смесителя отжатой мезги и сгущенного
кукурузного экстракта в технологической линии приготовления сырого корма из
побочных продуктов крахмалопаточного производства позволяет производить
корма,
отвечающие
зоотехническим
требованиям.
Степень
однородности
приготовленного сырого корма составила 93%.
3. Удельный расход энергии разработанного смесителя затрачиваемой на
смешивания отжатой мезги и нейтрализованного сгущенного кукурузного
экстракта составляет 0,75 кВт×ч/т.
4. Годовой экономический эффект от внедрения разработанной технологии
и смесителя, при приготовлении 45749 тонн сырых кормов из отжатой кукурузной
мезги и нейтрализованного сгущенного экстракта, составил 5067732 руб и 53069
соответственно. Срок окупаемости разработанного смесителя составит 2,2 года
163
Общие выводы и рекомендации производству
1. Установлено, что численные значения физико-механических свойств
сырого корма, приготовленного из отжатой мезги и нейтрализованного
сгущенного кукурузного экстракта, зависят от относительной влажности. При еѐ
повышении с 40 до 80% угол естественного откоса увеличивается с 44 до 49 0.
Также повышаются статический и динамический коэффициенты трения по стали
45 ГОСТ 1050-88 и стали 08Х13 ГОСТ 56532-72. Статический коэффициент
трения увеличивается с 0,7 до 1,2 и с 0,54 до 0,74, а динамический коэффициент –
с 0,74 до 1,0 и с 0,66 до 0,78 соответственно.
При повышении влажности сырого корма с 20 до 80% происходит увеличение
теплоѐмкости с 2140 до 4010Дж/(кг·К), коэффициентов температуропроводности
с 0,162 до 1,301Вт/(м·К) и теплопроводности с 0,250 до 0,573 Вт/(м·К).
2. Предложенная технологическая схема приготовления сырого корма из
побочных продуктов крахмалопаточного производства заключается в смешивании
отжатой мезги и сгущенного кукурузного экстракта с предварительной
нейтрализацией его кислотности до pH=6.0…6.5.
3. Конструктивно-технологическая
схема
смесителя
должно
содержать
корпус, снабженный мембраной с возвратным устройством, которая закреплена
по периметру в зоне входной горловины с образованием камеры сгущенного
экстракта и шнек-смеситель. Шнек-смеситель выполнен в виде винтового
конвейера и полых лопастей, последовательно расположенных на общем валу,
полости которых сообщены между собой и с камерой сгущенного экстракта.
Шнек-смеситель установлен в опорах мембраны и корпуса с возможностью
совершать вращательные и возвратно-поступательные движения вдоль своей оси.
4.
Установлено, что производительность разработанного смесителя зависит от
его геометрических параметров, диаметра отверстий полых лопастей, частоты
вращения и амплитуды колебаний шнека-смесителя.
С повышением частоты вращения шнека-смесителя с 1,0 до 2,0 с-1
производительность смесителя повышается 3,0 до 4,2 т/ч, дальнейшее увеличение
164
частоты вращения рабочего органа ведет к незначительному повышению
производительности из-за снижения амплитуды, осевого перемещения мембраны
подающего устройства сгущенного экстракта.
Амплитуда осевого перемещения шнека-смесителя при увеличении его частоты
вращения с 1,0 до 2,0 с-1 возрастает при массе груза возвратного устройства 5,0 кг с
0,034 до 0,041 м,
10,0 кг – с 0,05 до 0,06 м и 15 кг – с 0,024 до 0,028 м
соответственно. При дальнейшем увеличении частоты вращения шнека-смесителя с
2,0 до 2,33 с-1 амплитуда его колебаний уменьшается при массе груза возвратного
устройства 5,0 кг с 0,041 до 0,033 м, 10,0 кг – с 0,06 до 0,053 м и 15,0 кг – с 0,028 до
0,024 м соответственно. Максимальное значение амплитуды достигается при частоте
вращения от 1,5 до 1,83 с-1 и массе груза возвратного устройства 10,0 кг.
При повышении частоты вращения шнека-смесителя с 1,0 до 2,0 с-1 и
диаметрах отверстий жиклѐров полых лопастей 0,002м, 0,004м и 0,006м подача
сгущенного экстракта из камеры сгущенного экстракта смесителя увеличивается с
0,53 до 0,66 т/ч; с 0,63 до 0,79 т/ч; с 0,71 до 0,86 т/ч соответственно, а при частоте
вращения шнека-смесителя от 2,0 до 2,33 с-1 подача сгущенного экстракта
снижается. Так при диаметрах отверстий жиклѐров полых лопастей 0,002, 0,004 и
0,006м подача сгущенного экстракта изменяется с 0,66 до 0,59 т/ч; с 0,79 до 0,70
т/ч; с 0,86 до 0.81 т/ч соответственно. Максимальное значение подачи экстракта
из камеры экстракта смесителя достигается при частоте вращения в диапазоне
1,5…2,0 с-1 и диаметре отверстий жиклѐров полых лопастей 0,006 м.
5. В результате многофакторного эксперимента установлены следующие
оптимальные параметры разработанного смесителя: при частоте вращения шнекасмесителя 1,58с-1 –амплитуда колебаний 0,05 м, диаметр отверстия жиклѐров
полых лопастей 0.004 м; при частоте вращения
шнека-смесителя 2,0 с-1 –
амплитуда колебаний 0,05 м, диаметр отверстий жиклѐров полых лопастей 0,004
м; при частоте вращения шнека-смесителя 1,75с-1 –амплитуда колебаний 0,05 м,
диаметр отверстия жиклѐров полых лопастей 0,004 м. эти параметры
обеспечивают степень однородности смеси от 90 до 96% при удельном расходе
энергии от 0,54 до 0,59 кВт·ч/т.
165
6. Применение
разработанной
технологической
схемы
позволяет
приготавливать в смесителе сырой корм из отжатой мезги и сгущенного
кукурузного экстракта с предварительной нейтрализацией его кислотности,
который отвечает зоотехническим требованиям и исключает экологический
ущерб окружающей среде.
Годовой экономический эффект от внедрения разработанной технологической
схемы приготовления сырого корма из смеси отжатой мезги и нейтрализованного
сгущенного кукурузного экстракта с применением смесителя при приготовлении
45749 тонн составил 5067732 и 53069 руб соответственно. Срок окупаемости
разработанного смесителя составит 2,2 года.
166
Библиографический список
1. А.с. 1493198 СССР, МКИ 4 А01К 5/00. Кормоприготовительный
агрегат [Текст] / С. А. Булавин, В. Ф. Ужик, И. И. Воронцов И.И. (СССР). - №
4220883/30-15 ; заяв. 24.02.87 ; опубл. 15.07.89, Бюл. № 26. – 3 с.
2. Агрегат для приготовления кормов из побочных продуктов
крахмалопаточного производства [Текст] / А. А. Полункин, В. В. Утолин Е. Е.
Гришков, А.Н. Топильский // Инновационные направления и методы реализации
научных исследований в АПК : сб. науч. тр. студентов Рязанского гос.
агротехнол. ун-та. – Рязань, 2012. – С. 115 – 118.
3. Алексанян, И. Ю. Исследование процесса сушки при утилизации
отходов спиртового и пивного производств [Текст] / И. Ю. Алексанян, Ю. А.
Максименко // Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2004. - № 4. - С. 59-62.
4. Алешкин, В. Р. Механизация животноводства [Текст] / В. Р. Алешкин,
П. М. Рощин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Колос, 1993. – 319 с.
5. Амосов, А. А. Вычислительные методы для инженеров [Текст] / А. А.
Амосов, Ю. А. Дубинский, Н. В. Копченова. – М. : Росагропромиздат, 1994. – 544
с.
6. Андреев, Н. Р. Основы производства нативных крахмалов [Текст] / Н.
Р. Андреев. - М. : Пищепромиздат, 2001. – 286с.
7. Ануфриев, Б. Комплексное оборудование для производства
комбикормов [Текст] / Б. Ануфриев // Комбикорма. – 2001. – № 2. – С. 24-25.
8. Аткинсон, Б. Биохимические реакторы [Текст] / Б. Аткинсон. - М. :
Пищевая промышленность, 2009. – 280 с.
9. Байдов, А. В. Технология и агрегат для приготовления комбикорма из
плющенного фуражного зерна [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.20.02 / А. В.
Байдов. – Рязань. 2005. – 156 с.
10. Безотходная технология в отраслях пивоваренной промышленности
[Текст] / Колпакчи А.П. [и др.] // Пищевая промышленность. - 1989. - № 3.
11. Богданов, Г. А. Кормление сельскохозяйственных животных [Текст] /
Г. А. Богданов. – М. : Колос, 1981. – 432 с. : ил.
167
12. Болгова, А. Е. Повышение воспроизводительной способности
молочных коров [Текст] / А. Е. Болгова, Е. П. Кормановский. – СПб. : Лань, 2010.
- 224 с.
13. Большаков, В. Н. Пивная дробина - поиск оптимальных способов
сохранения [Текст] / В. Н. Большаков, И. Н. Никонов, Г. Ю. Лаптев //
Сельскохозяйственные вести. - 2007. - № 4. - С. 20-21.
14. Боровиков, И. А. Снижение энергоемкости приготовления кормов с
обоснованием конструктивно-технологических параметров смесителя [Текст] :
дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / Боровиков Игорь Александрович. – Пенза,
2006. – 145 с.
15. Бутенин, Р. В. Курс теоретической механики [Текст]. Т. 2. Динамика.
/ Р. В. Бутенин, Я. Л. Лунц, Д. Р. Меркин. - М. : Наука, 1985. - 496 с.
16. Вардонян, Г. С. Сопротивление материалов с основами теории
упругости и пластичности [Текст] : учеб. пособие / Г. С. Вардонян. - М. : АСВ,
1995. - 568 с.
17. Власов, A. A. Совершенствование рабочего процесса увлажнителя
комбикормов с обоснованием его параметров [Текст] : дис. … канд. техн. наук /
А. А. Власов. - Саранск, 1999. – 162 с.
18. Влияние угла наклона образующих шнековой лопасти на
эффективность функционирования вертикального винтового конвейера
[Электронный ресурс] / В. А. Евстратов [и др.] ; Шахтинский институт ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского
политехнического института) // Образование, наука, промышленность : взгляд в
будущее : науч.-практич. конференция студенческого клуба «Альтернатива» 2006.
– Режим доступа : http://www.techros.ru/text/3140/2.
19. Волков, И. Е. Механизация и технология животноводства [Текст] / И.
Е. Волков. – Казань : Казанская государственная сельскохозяйственная академия,
2003. – 206 с.
20. Воронцов, С. И. Повышение эффективности приготовление
кормосмесей крупному рогатому скоту путем разработки энергосберегающих
технологий и средств механизации [Текст] : автореф. дис. … канд. тех. наук / С.
И. Воронцов. – СПб.-Пушкин, 2010. – 18 с.
168
21. Вторичные сырьевые ресурсы пищевой и перерабатывающей
промышленности АПК России и охрана окружающей среды [Текст] / под общей
ред. академика РАСХН Е. И. Сизенко. – М. : Пищепромиздат, 1999. – 468 с.
22. Выгодский, М. Я. Справочник по высшей математике [Текст] / М. Я.
Выгодский. – М., 2000. – 867 с.
23. Гмурман, В. Е. Теория вероятности и математическая статистик [Текст]
/ В. Е. Гмурман. – М. : Высшая школа, 2003. – 479 с.
24. Горюшинский, И. В. Технологические системы обеспечения сырьем
комбикормовых и животноводческих предприятий [Текст] : автореф. дис. … д-ра.
с.-х. наук : 05.20.01 / И. В. Горюшинский. – Оренбург, 2005. – 31с.
25. ГОСТ Р 53056-2008.
Техника сельскохозяйственная. Методы
экономической оценки [Текст]. – Введ. 2009-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 2008.
– 14 с.
26. Григорьев, А. М. Винтовые конвейры [Текст] / А. М. Григорьев. – М. :
Машиностроение, 1972. – 184 с.
27. Губин, М. Г. Особенности производства крахмалопродуктов в
Финляндии [Текст] / М. Г. Губин, З. З. Кирт, С. В. Балыбин.– М. : ЦНИИТЭИПП.
- Серия 5, вып. 4. - 1982.
28. Гунько, В. В. Аналитическая модель процесса смешивания [Текст] / В.
В. Гунько, С. Н. Маланчева, Л. В. Межуева // Сб. статей 2-ой международной
НТК «Проблемы исследования и проектирования машин». – Пенза, 2006. – С. 2528.
29. Девяткин, А. И. Рациональное использование кормов [Текст] / А. И.
Девяткин. – М. : Росагропромиздат, 1990.
30. Дегтярѐв, В. П. Технология и средства механизации животноводства
[Текст] / В. П. Дегтярѐв. - М. : Столичная ярмарка, 2010. – 387 с.
31. Денисов, Н. И. Производство и использование комбикормов [Текст] /
Н. И. Денисов, М. Т. Таранов. – М. : Колос, 1970. – 239 с.
32. Евдокименко, И. К. Исследование лопастного кормосмесителя для
откормочных ферм крупного рогатого скота [Текст] : дис. … канд. техн. наук :
05.20.01 / И. К. Евдокименко. – Рязань, 1967. – 172 с.
169
33. Жислин, Я. М. Оборудование для производства комбикормов,
обогатительных смесей и премиксов [Текст] / Я. М. Жислин. – М. : Колос, 1981. –
319 с.
34. Завражнов, А. И. Влияние конструктивных параметров мобильного
смесителя – раздатчика кормов на однородность смешивания [Текст] / А. И.
Завражнов, С. Ю. Астапов // Достижения науки и техники АПК. – 2007. - № 6. –
С. 25-27.
35. Завражнов, А. И. Механизация приготовления и хранения кормов
[Текст] / А. И.Завражнов, Д. И. Николаев. – М. : Агропромиздат, 1990.
36. Завражнов, А. И. Снижение энергоемкости процесса смешивания в
шнековом смесителе–раздатчике [Текст] / А. И. Завражнов, С. Ю. Астапов //
Вестник Красноярского гос. аграрного университета. - Красноярск, 2007. - № 3. –
С. 205 – 209.
37. Интенсификация микробиологического процесса получения этанола из
крахмал и целлюлозосодержащего сырья [Текст] / А. А. Кухаренко, А. Ю.
Винаров, Т. Е. Сидоренко, А. И. Бояринов. - М., 1999. – 93 с.
38. Использование ферментных систем препарата целлюлазы для
биоконверсии растительного сырья [Текст] / В. К. Мамыкин, Н. С. Мазур, Т. М.
Бершова [и др.] // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. - 1998. № 5. - С. 46.
39. Исследование физико-механических свойств кукурузной мезги [Текст]
/ В. М. Ульянов, В. В. Утолин, Е. Е. Гришков, С. И. Киселев // Техника в сельском
хозяйстве. – 2013. - № 4. – С. 31 – 32.
40. К вопросу об исследовании надежности смесителей [Текст] / Д. В.
Межуева, В. В. Гунько, С. Н. Маланчева, С. П. Какунин // Вестник ОГУ. – 2006. № 12. – Ч. 2. – С. 490 – 494.
41. Кавецкий, Г. Д. Процессы и аппараты пищевой технологии [Текст] / Г.
Д. Кавецкий, Б. В. Васильева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Колос, 2000. – 551
с.
42. Коба, В. Г. Исследование физико-механических свойств кормов для
свиней [Текст] / В. Г. Коба // Механизация работ в животноводстве : сб. науч.
работ. - Саратов, 1973. - С. 65-69.
170
43. Колпакчи, А. П. Вторичные материальные ресурсы пивоварения
[Текст] / А. П. Колпакчи, Н. В. Голикова, О. В. Андреева. – М. : Агропромиздат,
1986. – 243 с.
44. Коновалов, В. В. Расчет оборудования и технических линий
приготовления кормов (примеры расчетов на ЭВМ) [Текст] : учебное пособие / В.
В. Коновалов. – ПГСХА, 2002. – 206 с.
45. Коньков, М. А. Технология и нейтрализатор для приготовления кормов
из побочных продуктов крахмалопаточного производства [Текст] : автореф. …
канд. тех. наук. : 05.20.01 / М. А. Коньков. – Рязань, 2011. – 20 с.
46. Коньков, М. А. Технология и нейтрализатор кислотности
приготовления кормов из побочных продуктов крахмалопаточного производства
[Текст] : дис. … канд. тех. наук : 05.20.01 / М. А. Коньков. – Рязань, 2011. – 155
с.
47. Кормановский, Л. П. Обоснование семейства унифицированных
измельчителей-смесителей-раздатчиков кормов и подстилки [Текст] / Л. П.
Кормановский, М. А. Тищенко // Техника в сельском хозяйстве. – 2000. - № 6. С. 3-5.
48. Кормановский, Л. П. Обоснование системы технологий и машин для
животноводства [Текст] / Л. П. Кормановский, Н. М. Морозов, Л. М. Цой. – М. :
ИК «Родник», 1999. – 272 с.
49. Корольков, В. Н. Состояние и перспективы развития комплексной
механизации ферм крупного рогатого с кота [Текст] : обзорная информ. / В. Н.
Корольков, В. М. Трифонов, Р. М. Шишина. - М. : АгроНИИТЭИИТО, 1987. - С.
11-16.
50. Кукта, Г. М. Машины и оборудование для приготовления кормов
[Текст] / Г. М. Кукта. – М. : Агропромиздат, 1987. – 303 с.
51. Кукта, Г. М. Методика определения неравномерности смешивания
кормов [Текст] / Г. М. Кукта // Механизация и электрификация сельского
хозяйства. - 1985. - № 1. - С. 44 - 46.
52. Кукта, Г.
М.
Оптимальная
продолжительность
смешивания
компонентов комбикормов [Текст] / Г. М. Кукта, А. И. Голосов // Механизация и
электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1971. - № 11. - С. 1214.
171
53. Кукта, Г. М. Оценка процесса смешивания кормов [Текст] / Г. М.
Кукта, А. И. Голосов, А. Ш. Финкелыптейн // Механизация и электрификация
социалистического сельского хозяйства. - 1969. - № 2. - С. 48-51.
54. Кукта, Г. М. Приготовление кормов в смесителях непрерывного
действия [Текст] / Г. М. Кукта, И. Губко, И. Фурса // Техника в сельском
хозяйстве. - № 3. - С. 29- 31.
55. Кукта, Г. М. Применение кормораздатчиков-смесителей [Текст] / Г. М.
Кукта, В. И. Дешко // Техника в сельском хозяйстве. - 1985. - № 8. - С. 25-26.
56. Кулаковский, И. В. Машины и оборудование для приготовления
кормов [Текст] / И. В. Кулаковский. - М. : Росагропромиздат, 1988. – 286 с.
57. Курбанов, Р. К. Обоснование параметров оборудования для
смешивания кормов крупному рогатому скоту [Текст] : автореф. дис.. канд. техн.
наук / Р. К. Курбанов ; Азербайджанский НИИ механизации и электрификации
сельского хозяйства. – Гянжа, 1991. – 20 с.
58. Лойцянский, Л. Г. Курс теоретической механики [Текст] / Л. Г.
Лойцянский, А. И. Лурье. – 2-е изд. перераб. и доп. - М. : Наука, 1983. - 640 с.
59. Макаров, Ю. И. Аппараты для смешения сыпучих материалов [Текст] /
Ю. И. Макаров. – М. : Машиностроение, 1973. – 215 с.
60. Макарцев, Н. Г. Кормление сельскохозяйственных животных [Текст] /
Н. Г. Макарцев. – Калуга : ГУЛ «Облиздат», 1999. – 646 с.
61. Макушин, Б. И. Повышение эффективности процесса разделения
зерновой послеспиртовой барды на твердую фракцию и фильтрат [Текст] / Б. И.
Макушин, П. А. Поляков // Производство спирта и ликеро- водочных изделий. 2006. - № 4. - С. 27-29.
62. Маланчева, С. Н. Проблемный выбор энергосберегающего
смесительного оборудования [Текст] / С. Н. Маланчева, В. В. Гунько // Сб. статей
2-ой международной НТК «Проблемы исследования и проектирования машин». Пенза, 2006. – С. 78 – 80.
63. Маланчева, С. Н. Смесители как необходимый элемент в
технологическом процессе приготовления однородных кормов [Текст] / С. Н.
Маланчева. – Оренбург, 2006. – 18 с. - Рукоп. Деп. в ВИНИТИ № 1582 – В2006.
64. Мартынов, В. К. Совершенствование технологического процесса
приготовления полнорационных кормосмесей в планетарном смесителе
172
периодического действия за счет интенсификации взаимопроникновения
смешиваемых ингредиентов [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / В. К.
Мартынов. – Саратов, 2005. – 187 с.
65. Мельников, С. В. Механизация и автоматизация животноводческих
ферм [Текст] / С. В. Мельников. – Л. : Колос, 1978. – 560с.
66. Методика определения экономической эффективности технологий и
сельскохозяйственной техники [Текст]. – М. : Минсельхозпрод, 1998. – 219 с.
67. Методика определения экономической эффективности технологий и
сельскохозяйственной техники. Часть 2. / А. В. Шпилько; В. И. Драгайцев; П. Ф.
Тулапин [и др.] ; Отдел экономики материально-технической базы АПК
ВНИЭСХ. - M. : РИЦ ГОСНИТИ, 1998. - 331 с.
68. Механизация и технология животноводства [Текст] / В. В. Кирсанов, Д.
М. Мурусидзе, В. Ф Некрашевич [др.]. – М. : КолосС, 2007. – 584 с.
69. Механизация и технология производства продукции животноводства
[Текст] / В. Г. Коба, Н. В. Брагинец, Д. Н. Мурусидзе, В.Ф. Некрашевич. – М. :
Колос, 1999. – 528 с.
70. Нейтрализатор кислотности сгущенного экстракта [Текст] / В. М.
Ульянов, В. В. Утолин, М. А. Коньков, А. А. Полункин // Механизация и
электрификация сельского хозяйства. – 2011. – № 2. – С. 15 – 17.
71. Новобранцев, Ф. К. Эксперементально-теоретическое исследование
работы смесителя кормов [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / Ф. К.
Новобранцев. – Саратов, 1956. – 164 с.
72. Орешкина, М. В. Экологически чистая технология и средства
механизации переработки отходов картофелекрахмального производства на корм
скоту [Текст] : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.20.01/ Орешкина Мария
Владимировна. – Рязань, 1996. – 50 с.
73. Пат. 2150213 Российская Федерация, МПК А23К1/00, А23К1/16.
Способ получения белково-крахмального корма для животных [Текст] / Гилядов
П. Г., Богданова А. Н., Трофимов С. А., Беляева Н. А. – № 99105680/13 ; заявл.
22.03.99 ; опубл. 10.06.00, Бюл. № 3. – 3 с. : ил.
74. Пат.
2336722
Российская
Федерация,
МПК
A23K1/00,
A23K1/16. Способ приготовления сырого корма из побочных продуктов
крахмалопаточного производства [Текст] / Подобуев Г. А., Утолин В. В., Коньков
173
М. А. ; заявитель и патентообладатель Рязанская гос. с.-х. академия. - №
2007115311/13 ; заявл. 23.04.07 ; опубл. 27.10.08, Бюл. № 30. – 5 с. : ил.
75. Пат. 2396838 Российская Федерация, МПК А23К1/00, А 23К1/16.
Способ приготовления сырого корма из побочных продуктов крахмалопаточного
производства [Текст] / Утолин В. В., Коньков М. А., Полункин А. А., Счастливова
Н. В; заявитель и патентообладатель Утолин В. В. - № 2009109478/13 ; заявл.
16.03.09 ; опубл. 20.08.10, Бюл. № 23. – 7 с. : ил.
76. Пат. 2454273 Российская Федерация, A23N17/00. Комбикормовый
агрегат [Текст] / Ульянов В.М., Утолин В.В., Коньков М.А., Полункин А.А.,
Счастливова Н.В. – № 2010116889/05 ; заявл. 28.04.10 ; опубл. 27.06.2012, Бюл. №
18. – 3с. : ил.
77. Пат. 2473292 Российская Федерация, МПК A23N17/00. Устройство для
приготовления известкового молока [Текст] / Ульянов В.М., Утолин В. В.,
Коньков М. А., Полункин А. А., Счастливова Н. В. ; заявитель и
патентообладатель Рязанский агротехнол. ун-т. – № 2010102045/13 ; заявл.
22.01.10 ; опубл 27.01.13, Бюл. № 21. – 7 с. : ил.
78. Переработка растительного сырья и его отходов [Текст] / А. В.
Васильев, Д. О. Кулиненков, В. П. Панфилов, И. В. Шакир // 1-й Междунар.
конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития». - М., 2002. - С.
304.
79. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных
процессов [Текст] / Мельников C.B. [и др.]. - Л. : Колос, 1980. – 168 с.
80. Полункин, А. А. Агрегат для приготовления кормов из вторичных
продуктов крахмалопаточного производства [Текст] / А. А. Полункин, В. В.
Утолин // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : сб.
науч. тр. по мат. междунар. практ. конф Саранского. гос. агротехнол. ун-та. –
Саранск, 2012. – С. 249– 251.
81. Полункин. А. А. Физико-механические свойства сырого корма
приготовленного из побочных продуктов крахмалопаточного производства
[Текст] / В. В. Утолин, А. А. Полункин, Е. Е. Гришков // Инновационные
направления и методы реализации научных исследований в АПК : сб. науч. тр.
преподавателей и аспирантов Рязанского гос. агротехнол. ун-та. – Рязань, 2012. –
С. 103 – 106.
174
82. Пошевкин, О. Б. Оценка равномерности распределения ингредиентов в
кормосмесях [Текст] // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1980. - № 3. - С. 25 -28.
83. Приготовление и раздача кормов с использованием раздатчиковсмесителей на фермах и комплексах КРС [Текст] / М. С. Рунчев, М. А. Тищенко,
Л. Е. Каупуш [и др.] : рекомендации. – Зерноград : ВНИПТИМЭСХ, 1985. - 47 с.
84. Романенко,
В.
Н.
Комплексное
использование
сырья
в
крахмалопаточном производстве [Текст] / В. Н. Романенко, И. Ф. Филиппова – М.
: Агропромиздат, 1985. – 176 с.
85. Рощин, П. М. Механизация в животноводстве [Текст] / П. М. Рощин. –
М. : Агропромиздат, 1988.
86. Рябов, Г. К. Система безотходной переработки послеспиртовой барды /
Г. К. Рябов [Текст] // Инновации : Исследования и разработки. - 2003. - № 6.
87. Сайт компании ЗАО «Биокомплекс» [Электронный ресурс]. – М., 2014.
- Режим доступа : www. biokompleks.ru.
88. Селезнев, А. Д. Сравнительные испытания смесителей периодического
действия [Текст] / А. Д. Селезнев, В. Н. Савиных // Механизация и
электрификация сельского хозяйства. - 1991. - № 11. - С. 59-60.
89. Смеситель для приготовления сырых кормов из побочных продуктов
крахмалопаточного производства [Текст] / В. В. Утолин, М. А. Коньков, А. А.
Полункин, Н. В. Счастливова // Инновационные технологии и средства
механизации в растениеводстве и животноводстве : сб. науч. тр. по мат.
междунар. практ. конф. Рязанского гос. агротехнол. ун-та. – Рязань, 2011. – С.
114 – 118.
90. Способ выделения белковой массы из кукурузного экстракта [Текст] /
В. В. Утолин, М. А. Коньков, Н. В. Счастливова, А. А. Полункин //Актуальные
проблемы и их инновационные решения в АПК : сб. науч. тр. Рязанского гос.
агротехнол. ун-та. – Рязань, 2011. – С. 78 – 81.
91. Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств [Текст] :
учебник для вузов / В. Н. Стабников, В. М. Лысянский, В. Д. Попов. – 4-е изд.,
перераб. и доп. – М. : Агропромиздат, 1985. – 511 с.
175
92. Стукалин, Ф. Г. Исследование кормосмесителей непрерывного
действия и методика их расчета [Текст] : автореф. дис. … канд. техн. наук :
05.20.01 / Ф. Г. Стукалин. – Ленинград-Пушкин, 1965. – 21с.
93. Сыроватка, В. М. Перспективы производства комбикормов в
хозяйствах [Текст] / В. М. Сыроватка, А. С. Комарчук // Техника в сельском
хозяйстве. – 2001. - № 6.
94. Тарасов, А. Г. Физико-механические свойства комбикорма в
зависимости от влажности и уплотнения [Текст] // Механизация работ в
животноводстве : сб. науч. работ. - Саратов, 1976. - С. 10-15.
95. Техническое обеспечение процессов в животноводстве : учебное
пособие для студентов учреждений высшего образования по специальности
«Техническое обеспечение процессов сельскохозяйственного производства»
[Текст] / Д. Ф. Кольга [и др.]. – Минск : ИВЦ Минфина, 2012. – 576 с.
96. Технологический
контроль
производства
сахаристых
крахмалопродуктов: методическое пособие [Текст] / Н. Д Лукин, В. В. Ананских,
Т. В. Лапидус, Л. С. Хворова. – М. : Россельхозакадемия, 2007. – 261с.
97. Технология крахмала и крахмалопродуктов [Текст] / Н. Н. Трегубов [и
др.]. – М. : Лѐгкая и пищевая промышленность, 1981. – 472 с.
98. Технология производства углеводно-белкового концентрата и
перспективы его использования [Текст] / И. И. Мирошниченко, Н. А. Студенцова,
В. Я. Скляров [и др.] // Пищевые технологии. - 1998. - № 2-3. - С. 53-54.
99. Ульянов, В. М. Технология и обезвоживатель картофельной мезги на
корм скоту [Текст] : автореф. … канд. техн. наук : 05.20.01 / Ульянов Вячеслав
Михайлович. – Рязань, 1990. – 19 с.
100. Федякова, В. А. Разработка кормопродукта повышенной усвояемости
из спиртовой барды [Текст] : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.18.01 / В. А.
Федякова. – М., 2007. – 24 с.
101. Филатов, С. К. Совершенствование процессов смешивания и раздачи
кормосмесей крупному рогатому скоту горизонтально-шнековым раздатчиком
смесителем [Текст] : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / С. К. Филатов. –
Зерноград, 1988. – 16 с.
102. Хазанов, Е. Е. Технология и механизация молочного скотоводства
[Текст] / Е. Е. Хазанов, В. В. Гордеев, В. Е. Хазанов. – СПб. : Лань, 2010. - 352 с.
176
103. Хазиахметов, Ф. С. Рациональное кормление животных [Текст] : учеб.
пособие. – СПб. : Лань, 2011. – 368 с.
104. Ханин, В. П. Исследование физико-механических свойств пищевых
продуктов [Текст] / В. П. Ханин, В. П. Попов, С. В. Антимонов [и др.] . –
Оренбург : ГОУ ОГУ, 2006. – 37 с.
105. Характеристика автолизатов кормовых дрожжей [Текст] / Бравова O. K.
[и др.] // Тезисы докл. конф. молодых ученых «Современные проблемы
биотехнологии микроорганизмов». - Рига, 1987. - С. 10.
106. Черняев, Н. П. Технология комбикормового производства [Текст] / Н.
П. Черняев. – М. : Агропромиздат, 1992. – 369 с.
107. Шнеково-лопастной смеситель для приготовления кормов [Текст] / В.
М. Ульянов, В. В. Утолин, А. А. Полункин, Е. Е.Гришков. // Механизация и
электрификация сельского хозяйства. – 2013. – № 6. – С. 11 – 12.
108. Яровенко, В. П. Схема безотходной технологии спирта [Текст] / В. П.
Яровенко, Н. И. Белов // Пищевая промышленность. – 1993. - № 2.
1. Agricultural Marketing Service, USDA (2006-05-12). "United States
Standard for Livestock and Meat Marketing Claim, Grass (Forage) Fed Claim". The
Federal Register. Retrieved 2006-08-02.
2. Alam, M. R. 2000. Impact of mechanization on livestock farming and their
contribution to primary cultivation // Journal of Agricultural Machinery and
Mechanisation (Bangladesh), 4(1): 59-68. Special issue on farm power options in
Bangladesh. Bangladesh Agricultural University.
3. Beef Cattle Feeding and Nutrition, Second Edition (Animal Feeding and
Nutrition) / Tilden Wayne Petty (Editor), Michael J. Cecava (Editor), Publication Date:
August 15, 1995
4. Grass-Fed Cattle: How to Produce and Market Natural Beef / Julius Ruechel
(Author). Publication Date: 2012. - January 2.
5. Livestock & the environment: Finding a balance, Chapter 2: Livestock
grazing systems & the environment / Cees de Haan, Henning Steinfeld Harvey
Blackburn; FAO Corporate Document Repository, retrieved 4 December 2009
6. Livestock mechanization (4th Edition) / by BEN SHE.YI MING (Author).
2000 Jan 1 Publication date .
177
7. Mechanized Livestock Feeding / David Bebb (Author),Publication Date:
April 1999.
8.
Nutrition and Feeding of Organic Cattle, R. Blair, 2011.
9. Patent № 520089 Feed supplement composition and method of
manufacturing.
10. Principles of cattle production, Авторы: C. J. C. Phillips. 2010.
11. Raising Beef Cattle For Dummies. Scott Royer, Nikki Royer. July 2012 .
12. Silbergeld,E.K.,Graham, J., and Price, L.B. (2008), Industrial Food Animal
Production, Antimicrobial Resistance, and Human Health. Annual Review of Public
Health Vol. 29: 151-169.
13. The 2013-2018 World Outlook for Stationary and Portable Farm Feed
Mixers / Icon Group International (Author). Publication Date: January 7, 2013
14. Valentin, F.N. Mixing of powderis and particulate solids // Chem and
procest Enging. – 1975. - №4. – Vol. 46.
178
ПРИЛОЖЕНИЯ
179
Таблица А.1.Результаты исследований по определению зависимости угла
естественного сырого корма от влажности.
Влажность
сырого корма,
(W),%
40
50
60
70
80
Угол естественного откоса (a), град
44
43
42
41
40
45
46
46
47
46
48
47
47
48
49
49
49
50
48
50
49
49
49
48
48
180
Таблица А.2.Результаты исследований по определению зависимости объѐмной
массы корма от влажности.
Влажность
сырого корма,
(W),%
40
50
60
70
80
Объѐмная масса
(Ɣ), кг/м3
234
230
232
235
236
288
285
286
288
289
408
411
413
411
412
564
560
562
566
567
790
795
799
799
796
181
Таблица А.3.Результаты исследований, зависимости влияния влажности
сырого корма на динамический и статистический коэффициент
трения по стали.
Влажность
сырого корма,
(W),%
40
50
60
70
80
Статический коэффициент трения
(fc)
Сталь 45
Сталь 08Х13
ГОСТ 1050–88
ГОСТ5632–72
0,70
0,74
0,72
0,72
0,70
0,74
0,68
0,74
0,69
0,76
0,85
0,81
0,87
0,79
0,86
0,79
0,84
0.82
0,83
0,81
1,00
0,92
0,99
0,90
0,98
0,92
1,02
0,93
1,00
0,91
1,15
0,98
1,13
0,97
1,14
0,97
1,16
0,98
1,17
0,99
1,20
1,00
1,22
0,98
1,21
1,00
1,19
1,02
1,19
1,00
182
таблица А.4.Результаты исследований по определению зависимости
динамического коэффициента трения сырого корма от влажности.
Влажность
сырого корма,
(W),%
40
50
60
70
80
Динамический коэффициент трения
(fД)
Сталь 45
Сталь 08Х13
ГОСТ 1050–88
ГОСТ 56532–72
0,54
0,66
0,52
0,64
0,53
0,66
0,55
0,66
0,54
0,68
0,57
0,72
0,55
0,70
0,57
0,71
0,58
0,73
0,57
0,74
0,71
0,80
0,69
0,79
0,70
0,80
0,73
0,80
0,72
0,81
0,76
0,85
0,76
0.84
0,75
0,85
0.77
0,86
0,76
0,85
0,78
0,87
0,77
0,88
0.77
0,88
0,79
0,87
0.78
0,85
183
Таблица А.5.Результаты исследования теплофизических свойств сырого корма.
Влажность
(W),%
20
30
40
50
60
70
80
90
Коэффициент
температуропроводности
(а×10-6), м2/с
Коэффициент
теплопроводности
(λ), Вт/(м·К)
Теплоемкость
(с), Дж/(кг·К)
0,162
0,160
0,162
0,161
0,162
0,261
0,259
0,260
0,261
0,262
0,419
0,424
0,422
0,418
0,421
0,604
0,603
0,598
0,601
0,602
0,809
0,813
0,812
0,808
0,811
0,974
0,969
0,973
0,971
0,972
1,189
1,195
1,192
1,189
1,191
1,302
1,304
1,299
1,298
1,301
0,253
0,251
0,249
0,252
0,250
0,274
0,275
0,277
0,278
0,276
0,337
0,335
0,331
0,329
0,334
0,385
0,386
0,384
0,391
0,388
0,431
0,432
0,429
0,432
0,43
0,493
0,494
0,488
0,489
0,491
0,547
0,548
0,541
0,542
0,545
0,571
0,576
0,569
0,574
0,573
2145
2139
2137
2139
2140
2297
2299
2301
2302
2298
2649
2653
2648
2652
2651
2895
2899
2896
2898
2897
3163
3158
3161
3162
3160
3523
3524
3519
3520
3522
3895
3894
3891
3890
3893
4013
4009
4012
4011
4010
184
Таблица Б.1.Результаты исследований зависимости производительности
смесителя от частоты вращения рабочего органа.
Частота вращения рабочего
органа (ω), об/мин
Производительность
смесителя
(Q), т/ч
1
60
2
80
3
100
4
120
5
140
2,9
3,1
3,0
2,8
3,2
3,8
3,9
3,7
3,6
4,0
4,8
4,7
4,9
5,0
4,6
5,1
4,3
4,4
4,6
4,2
4,1
4,0
3,9
3,8
4,1
4,2
№
п/п
185
Таблица Б.2.Результаты исследований зависимости амплитуды осевого
перемещения, рабочего органа смесителя, от его частоты вращения и массы груза
возвратного устройства.
№
п/п
Масса груза
(m), кг
Частота вращения
(n), мин - 1
1
5
60
5
80
5
100
5
120
5
140
10
60
10
80
2
3
4
5
6
7
Амплитуда
(А), мм
34
35
36
32
37
38
39
37
36
35
41
42
43
40
39
35
34
33
36
37
33
32
31
33
35
50
51
49
52
48
57
55
59
56
58
186
Продолжение таблицы Б.2.
1
2
3
8
10
100
10
120
10
140
15
60
15
80
15
100
15
120
15
140
9
10
11
12
13
14
15
4
60
61
62
58
59
55
54
53
56
57
53
55
54
56
52
24
23
22
25
26
27
28
29
25
24
28
27
26
29
30
26
25
24
27
28
24
26
22
23
25
187
Таблица Б.3.Результаты исследований зависимости производительности,
подающего устройства экстракта, от частоты вращения рабочего органа
смесителя.
№
п/п
Частота вращения
рабочего органа (ω),
об/мин
60
80
100
120
140
Qэ, т/ч
Qэ, т/ч
Qэ, т/ч
Диаметр отверстий жиклеров
смешивающих лопастей (d), мм
2
4
6
0,53
0,49
0,51
0,55
0,56
0,64
0,65
0,62
0,67
0,63
0,66
0,65
0,67
0,68
0,64
0,62
0,61
0,63
0,64
0,60
0,59
0,58
0,57
0,61
0,62
0,63
0,61
0,62
0,64
0,60
0,72
0,71
0,73
0,69
0,68
0,79
0,78
0,82
0,76
0,81
0,75
0,76
0,74
0,73
0,77
0,7
0,74
0,71
0,69
0,68
0,71
0,73
0,69
0,68
0,74
0,84
0,85
0,86
0,82
0,83
0,86
0,85
0,84
0,87
0,88
0,83
0,84
0,85
0,81
0,82
0,81
0,80
0,79
0,78
0,82
188
Приложение Г
(справочное)
189
Продолжение прилажения Г.
190
Продолжение прилажения Г.
191
Приложение Д
(справочное)
192
Продолжение прилажения Д.
193
Продолжение прилажения Д.
\
194
Приложение Е
(справочное)
195
Продолжение прилажения Е.
196
Приложение Ж
(справочное)
197
Приложение З
(Справочное)
198
Продолжение прилажения З.
199
Приложение И
(Справочное)