автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Интенсификация досушивания провяленной травы путем оптимизации параметров и режимов работы оборудования сушильно-перевалочной площадки

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ.

1.1 Анализ погодных условий Северо-западной зоны в период заготовки кормов.

1.2 Обзор существующих технологий заготовки сена.

1.3. Анализ параметров и режимов процесса досушивания провяленной травы.:.

1.4 Цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ДОСУШИВАНИЯ

ПРОВЯЛЕННОЙ ТРАВЫ В ТОНКОМ СЛОЕ.

2.Ь Основные свойства травяного растительного сырья, как объекта сушки.

2.2. Исследование теплофизических свойств провяленной травы.

2.3. Тепло- и массообмен в процессе сушки.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ ДОСУШИВАНИЯ ПРОВЯЛЕННОЙ ТРАВЫ.

3.1, Объект и цель исследования.

3.2,Программа экспериментальных исследований.

3.3,Методика проведения лабораторных опытов.

3.3.1.Устройство лабораторной установки.

3.3.2. Методика проведения исследований.

3.3.3 Оценка точности измерений.

3.3 Д.Математическая ний. обработка результатов исследова-.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСЕПРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ

АНАЛИЗ.

4.1,Результаты многофакторного эксперимента.

4.23лияние влажности травы на процесс сушки.

4.3 Влияние параметров воздуха на процесс сушки провяленной травы в тонком слое.

4.4. Оптимизация результатов многофакторного эксперимента.

4.5. Методика расчета оборудования супшльно-перевалочной площадки.

4.6. Устройство и работа супшльно-перевалочной площадки.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДОСУШИВАНИЯ ПРОВЯЛЕННОЙ ТРАВЫ В ТОНКОМ СЛОЕ.

Кормопроизводство и животноводство являются важнейшими отраслями агропромышленного комплекса Северо-Западной зоны РФ, темпы и научно-технический уровень которых во многом определяют эффективность функционирования сельского хозяйства и конкурентность его продукции. Наиболее затратным, определяющим качество корма и уровень сохранения питательных веществ в выращенном урожае, является уборка трав. Совершенствование заготовки кормов из трав является наиболее актуальной проблемой кормопроизводства.

В настоящее время нашел широкое применение процесс досушивания провяленной травы способом принудительного вентилирования. Применение этого способа позволяет уменьшить потери питательных веществ и витаминов в 1,3-1,5 раза по сравнению с естественной сушкой скошенной травы непосредственно в поле. Но этот способ имеет ряд недостатков. В первую очередь это высокая энергоемкость процесса. При досушивание провяленной растительной массы в погоду с большой влажностью воздуха необходимо осуществлять подогрев теплоносителя. Подогрев осуществляется в основном электрическими калориферами и, вследствие этого идет потребление большого количества электрической энергии. При послойной досушке нижние слои пересыхают, а верхние наоборот не досыхают. И если процесс сушки затягивается, то это приводит к развитию различных гнилостных микроорганизмов и плесневелых грибов в верхних слоях досушиваемой массы. Также не решены вопросы с полной механизацией сенохранилища. Требуется много ручного труда на разравнивание поступающего провяленного сырья, происходит неравномерное уплотнение слоя.

В связи с этим для максимального сохранения питательных веществ в выращенном урожае, уменьшении энергоемкости процесса досушивания провяленной в поле травы, сокращения затрат труда при консервации корма необходимо исследование процесса досушивания провяленной травы с целью его интенсификации.

Данная работа посвящена решению проблемы интенсификации процесса досушивания, механизации погрузочно-разгрузочных работ и сокращению расходов на процесс сушки. В работе предлагается методика расчета, техническое средство получения высококачественного сена путем досушивания провяленной до 40.45% влажности травы в тонком (около 1,5 м) слое на специализированных сушильно-перевалочных площадках, оснащенных вентиляционным оборудованием с последующей перегрузкой готового сена навесными (или прицепными) погрузочными средствами в основной слой высотой 4-6 м для длительного хранения. Сушильно-перевалочная площадка представляет собой воздухораспределительную систему, вентиляционное оборудование, устройства для подогрева теплоносителя. Она может располагаться в сенохранилище или находиться отдельно от него. Процесс досушивания провяленной массы на сушильно-перевалочной площадке имеет особенности и практически не исследован. Поэтому решение вопроса оптимизации параметров и режимов работы сушильно-перевалочной площадки, для получения корма высокого качества, является актуальной задачей.

Работа велась в соответствии с программами: программа интенсификации кормопроизводства Ленинградской области "Корма"; программа "Механизация, электрификация и автоматизация". Научная новизна;

- процесс сушки тонкого слоя растительного сырья;

- теоретическая модель процесса сушки тонкого слоя;

- теоретические предпосылки и зависимости для расчета основных параметров и режимов работы оборудования.

Практическая значимость работы:

- рекомендации по определению режимов работы оборудования, обеспечивающие высокое качество получаемого сена; 9 методика для расчета основных параметров и режимов работы оборудования; параметры и режимы работы оборудования. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на:

Научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии. Межвузовской научно-технической конференции молодых ученых Вологодской государственной молочно-хозяйственной академии. Научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автор работы выражает благодарность: доктору технических наук, старшему научному сотруднику Попову В.Д.; кандидату технических наук старшему научному сотруднику Ахмедову М.Ш.; кандидату технических наук, старшему научному сотруднику Сенику Я.С.; кандидату технических наук, старшему научному сотруднику Гокоеву И. А.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведенные исследования показывают, что в условиях Северо- Западной зоны получить максимальную питательную ценность корма возможно при форсированном досушивание провяленной травы на сушильно- перевалочных площадках, оснащенными оборудованием для подогрева воздуха.

2. Оптимальные параметры досушивания являются: температура теплоносителя Ъ =25°С (при температуре окружающего воздуха 20 °С, влажности 85%); скорость фильтрации теплоносителя через слой ит =0,25 м/с; влажность материала \ут = 36%

3. При благоприятных погодных условиях (температура окружающего воздуха более 20 °С, влажность меньше 70.75%) скошенная трава может провяливаться в поле до влажности 25%, с последующим досушиванием на сушильно-перевалочной площадке.

4. По результатам исследования процесса досушивания провяленной травы получены математические модели, характеризующие: удельную производительность по съему влаги с учетом энергетических затрат: к=3,46 - 0,005Ью + 0,5и\¥ - 98и2 +34,2и - 0,18ю + 0,6Ь + 0,1И; остаточную неравномерность:

5=4,95 + 0,00033ю11 - 0,0051со + 0,01 Яг2 + 0,25со1) + 0,221 + 15и + 0,01ю + 0,0006711; получаемую питательность корма: р=0,668 + 0,00931 -Ф,005см) + 0,00016са2-0,0154© - 0,0008Ь + 0,375и

5. Приведенные затраты на 1 т сена получаются ниже на 15% в сравнении с досушиванием в толстом слое.

6. Снижение энерго- и металлоемкости технологического процесса заготовки сена путем сокращения количества установленного вентиляционного оборудования на 30.40%.

Ill

7. Более высокое качество полученного корма, вследствие уменьшения потерь питательных веществ и витаминов за счет меньшего времени сушки и равномерного просыхания сена по толщине слоя, возможность заготовки в любых условиях дают основание рекомендовать для Северо-Западной зоны использование сушильно-перевалочных площадок, входящих в состав сенных сараев.

1. Абчук В.А. и др. Справочник по исследованию операций/Под общей редакцией Ф. А. Мотвейчука. -М.: Восиздат, 1979. -368 с.

2. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. «Наука»,-М., 1974.

3. Асанин М.М., Данилов С.С. Качество кормов в зависимости от их приготовления. Труды Чувашской сельскохозяйственной опытной станции, вып. 5, 1972.

4. Ахмедов М.Ш. Потери давления воздуха при сушке травяных брикетов. Труды НИПТИМЭСХ, вып. 16,1974.

5. Ахмедов М. Ш., Сечкин В. С., Сулима А. А. Заготовка высококачественных грубых кормов с использованием высокотемпературной сушки, Методические указания (НИПТИМЭСХ) НЗ-Л. , 1978.-28 с.

6. Бабич A.A. Животноводство: проблемы кормов. -М.: Знание, 1991. 64 с.

7. Бауер Д. и др. О режиме искусственной сушки сена. Сельское хозяйство за рубежом, 1971 N 9, С. 53-55.

8. Беловицки Яцек. Новые направления в технологии уборки и сушки зеленого корма /Международный центр информации в сельском и лесном хозяйстве. -Варшава, 1974.

9. Биологическая оценка сельскохозяйственных технологий и пути экономии энергии: Методические рекомендации. М.: ВАСХНИЛ, 1983.

10. Благовещенский Г.В. Способы приготовления хорошего сена: Тематический подбор информации. N 285/8-71. -ЛенЦНТИиП, 1971. 27 с.

11. Благовещенский Г. В. Сено, сенаж, травяная резка. М., 1980.

12. Бондарев В. А., Асланов И. Е. и др. Полевое кормопроизводство. -М. , Колос, 1981 .

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

14. Бронштейн Я Л Оборудование для сушки сена активным вентилированием У ВС-10. Алма-ата, Кайнар, 1978.

15. Бондарев В.А. Приемы повышения качества кормов //Кормопроизводство.- 1996. N 3. - с.33.,.37.

16. Бутко А.И. Оценка и прогнозирование экономической эффектив ности машин //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1972.-N 1.

17. Валушис В.Ю. Основы высокотемпературной сушки кормов. -JL: Колос, 1977.

18. Валушис В.Ю. Основы высокотемпературной сушки кормов. -Л.: Колос, 1977.

19. Васютин A.C., Новоселов Ю.К. Актуальные проблемы современного кормопроизводства //Кормопроизводство. -1996. -N 2. с.2.,.7.

20. Веселов A.B. и др. Питательная ценность и пути высокоэффективного использования хозяйствами Ленинградской области кормов заготовки 1990 года.- Л., ЛОВА. НТО, 1991. 30 с.

21. Вежис И. И. Исследование процесса и технологии досушивания сена методом активного вентилирования в Литовской ССР. Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. канд. техн. наук, Каунас, 1970.

22. Володин Г.И. Сравнительный анализ заготовки грубых кормов //Сборник научных трудов ЦНИИМЭСХ "Механизация процессов заготовки и переработки кормов". Минск, 1986. - с.38.,.42.

23. Габеев H.H., Сергиев М.П. Ускорение сушки и уборки сена. «Наука производству» Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, 1989.

24. Годманс Т. Заготовка кормов из трав в условиях Литовской ССР. «Колос», 1972.

25. Годманис Т.К. Использование некоторых факторов, влияющих на заготовку сена и сенажа в условиях Латвийской ССР. Автореф. на соиск. уч.степени канд.техн.наук. Елгава, 1972. - 16 с.

26. Графт М.Г. Принятие решений при многих критериях. -М.: Знание, 1979. -64 с.

27. Гинзбург A.C. Сушка пищевых продуктов. Пшцепромиздат. -М., 1960.

28. Девяткова A.B., Цветкова Л.А. Агроклиматический атлас Ленинградской области. Гидрометеоиздат,-Л., 1961.

29. Деркачев И.П. Потери давления воздуха при досушивание плющеного сена активным вентилированием. Вопросы механизации и электрификации сельскохозяйственного производства. Зеленоград, вып. 16. 1972.

30. Досушка трав в сенохранилищах. Перевод со шведского под редакцией Бо-риневича В.А. Иностранная литература,-М., 1959.

31. Долгов И.А., Большаков С.И., Тимофеев A.B. Статистическое моделирование технологических процессов кормопроизводства //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1975. N 5.

32. Дравининскас А. М. и др. Механизация заготовки кормов. М. , "Колос", 1983.

33. Дьяков М.Н. Искусственная сушка зеленого корма. Электрификация сельского хозяйсва. №13. 1982.

34. Евреинов М.Г. Искусственная сушка сена. Электрификация сельского хозяйсва. №3.1932.

35. Заготовка и приготовление кормов в Нечерноземье: Справочник (В.С.Сечкин, Л.А.Сулима, В.П.Белов и др.) Л.: Агропромиздат, 1988. - 480 с.

36. Заготовка сена методом принудительного вентилирования (рекомендации) НИПТИИЭСХ .Северо-Запада, -Л., 1970.

37. Зайцев Н.П. Исследование технологических параметров сушки сена вентилированием. Вопросы механизации и электрификации сельскохозяйственного производства. Ростов-Дон, вып. 14. 1971.

38. Зайцев Н.П., Мацуца В.К. Сопротивление слоя движению воздуха при сушке вентилированием. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. Зеленоград, вып.14. 1971

39. Зафрен C.B. Технология приготовления кормов. -М.: Колос, 1977.

40. Зеленко В.И. Исследование процесса сушки льняного вороха с целью его интенсификации. Автореферат диссертации к.т.н., -М., 1972.

41. Зинченко Л.И., Крылов В.М., Толстой А.И. Полноценное кормление коров. -Л.: Агропромиздат, Ленинградское отделение, 1987. 159 с.

42. Каджюлис Л.Ю. Выращивание многолетних трав на корм. -Л,: Колос, 1977.

43. Калинушкин М. П. Вентиляционные установки. М. ."Высшая школа", 1967.

44. Капарулин К.Н. и др. Решение экспериментальных задач при исследовании процесса сушки семян активным вентилированием. Записки Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени с/х института, -Л., вып.1 1974.

45. Коноплев Е.Г., Черноклинов H.A. Заготовка кормов в промышленном скотоводстве. -М., Россельхозиздат, 1973.

46. Конценция развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства России на 1995 год и на период до 2000 года. -М.,РАСХНИЛ, 1992.

47. Лебедев А.Н. Климат СССР. Вып. 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1958.

48. Летунов Й.И. Экономические и организационно-технические аспекты повышения устойчивости и эффективности кормопроизводства в Нечерноземной зоне Российской Федерации. С-Пб, СПГАУ, ОНЗ РАСХН, МП "ПиПП", 1994.

49. Леонтьев В.В. Исследование процесса сушки семян активным вентилированием с целью оптимизации параметров в условиях Волго-Вятской зоны. Дисс. к. т. н., Киров, 1972.

50. Лесницкий В. Р. Искусственная сушка трав перспективный способ консервирования кормов. Кормопроизводство: сб. научных работ (ВНИИ кормов), М., 1975, вып. 25, с. 193 -198.

51. Ломакин B.C. Исследование процесса досушивания травяной массы в малогабаритных тюках с целью его интенсификации в условиях Севро-Запада. Дисс. на соиск. уч.степени канд.техн.наук 05.20.01. Л., 1975. - 180 с.

52. Лозебный А.Ф. Теоретические основы и методы проектирования производственного процесса уборки трав на сено. Казань, 1969.

53. Лозебный А.Ф. Теоретические основы и методы проектирования производственного процесса уборки трав на сено. Казань, 1969.

54. Лыков А.М. Кинетика и динамика процессов сушки и увлажнения. Госэнергоиздат,-М. 1946.

55. Лыков A.M., Ауэрман Л.Я. Теория сушки капиллярно-пористых коллоидных материалов пищевой промышленности. .Госэнергоиздат,-М. 1946.

56. Лыков А.М. Теплопроводность нестандартных процессов. Госэнергоиздат, -М. 1948.

57. Лыков A.M. Теория сушки. Госэнергоиздат,-М. 1950.

58. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. «Химия», -М., 1970.

59. Любарский В. М., Лавров А. М. Приготовление сена методом активного вентилирования провяленной травы. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. М:1,1972, С. 12-14.

60. Любарский В. М., Пятрушевичус В. И. и др. Активное вентилирование сельскохозяйственных продуктов. М. /Колос", 1972, 151 с.

61. Любарский В. М. Технология форсированной сушки провяленной травы. В кн.: Пути повышения качества кормов при различных способах заготовки и хранения. Рига 1980. с. 25-30.

62. Математика и кибернетика в экономике. Словарь-справочник. Изд.2. -М.: Экономика, 1975. 700 с.

63. Мамедов M.А. , Ахмедов M. Д., Мюлляр А. Г.,Климов С. В. Рекомендации по заготовке сена активным вентилированием с использованием солнечной энергии. Баку, 1985.

64. Мамедов М. А. и др. Досушивание сена с применением пленочного солнечного коллектора. Кормопроизводство, Н:8,1982.

65. Мамедов М. А. Параметры и режимы работы солнечного коллектора при досушивании сена активным вентилированием. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. JI ,1983.

66. Мамедов М. А. и др. Солнечный воздухонагреватель. Механизация и электрификация сельского хозяйства., М:11,1982, с. 10-11.

67. Монтаков В. А., Дупенко Н. К Использование солнечной энергии для сушки травы. Механизация и электрификация сельского хозяйства, , -М; 1978. -18с.

68. Маркова Е.В., Векслер М.А. Планирование эксперимента при оптимизации процесса изомеризации сульфамиламидного соединения. В сборн. «Планирование эксперимента» под ред. Круга Г.К. «Наука», -М., 1966.

69. Мельников C.B. и др. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. «Колос», 1972.

70. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов.-М., «Наука», 1965.

71. Налимов В.В. Теория эксперимента. -М., «Наука», 1971.

72. Научные труды ВАСХНИЛ. Технология производства, хранения и использования кормов. М.,Колос, 1978.

73. Неш М. Дж. Консервирование и хранение сельскохозяйственных продуктов. Справ, книга. Перевод с английского.-М., Колос, 1981.

74. Петрушявичюс К И. , Любарский В. М. Активное вентилирование травяных кормов. Л., 1986,-96 с.

75. Промышленное производство кормов. Справочная книга; пер. с нем.- И. , 1981.-271 с.

76. Раскач М.П. Исследование и оптимизация процесса сушки измельченного зеленого корма в пневмобарабанной сушилке. Дисс. к.т.н., Минск, 1953.81 . Романов O.K. Оптимальные решения.-М.: Статистика, 1976.-96 с.

77. Рузинов А.П. Статистические методы оптимизации химических процессов. «Химия»,-М., 1972.

78. Руа Б. Классификация и выбор при наличии нескольких критериев //Вопросы анализа и процедуры применения решений. Сб. переводов. М.: Мир, 1976. - С.80.108.

79. Сечкин B.C. Прогрессивные технологии и комплексы машин для заготовки и хранения кормов из трав в условиях Нечерноземной зоны РСФСР. Дисс. на соискание уч.степени докг.техн.наук. -JL, 1979. 460 с.

80. Сечкин B.C., Ломакин B.C. Досушивание сена в малогабаритных тюках //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. -1976. N 6. - с.12.,.14.

81. Сенокосы и пастбища Нечерноземья. М.: Россельхозиздат, 1976. - 157 с.

82. Сечкин B.C., Сулима Л.А. Комплексная механизация производства корма. -Л., 1975.

83. Сечкин В. С., Ломакин В. С. Досушивание травы в малогабаритных тюках. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1976, М: 6, с. 12-14.

84. Сечкин В. С. и др. Справочник по заготовке и приготовлению кормов в Нечерноземье. Л., Колос, 1984,271 с.

85. Справочник по кормопроизводству (Состав. Тютюнников А.И.) М., Россельхозиздат, 1982. - 352 с.

86. Скакун В.А. Сушка и активное вентилирование зерна и зеленых кормов. -М.: Колос, 1970.

87. Справочник по климату СССР, вып. 3, Гидрометеогодат, -Л., 1969.

88. Сулима Л. А. и др. Прогрессивная технология заготовки сена. Сельское хозяйство Нечерноземья, М: 7,1980.

89. Тихомиров В.Б. Математические методы планирования эксперимента при изучении нетканых материалов. «Легкая индустрия», -М., 1988.

90. Тюкало в Ю.А. Особенности досушивания сена на сушильно-перевалочных площадках в условиях Северо-Запада// Перспективные направления научных• 119исследований молодых ученых Северо-Запада России. Сб.науч.тр.

91. ВГМХА.-Вологда-Молочное, 1998.-c.33-36.

92. Тюкалов Ю.А. Снижение энергоемкости досушивания провяленной травы // Экология и сельское хозяйство. СПб-Павловск, 1999.-е. 50-52.

93. Тюкалов Ю.А. Досушивание провяленной травы в тонком слое // Перспективные направления научных исследований молодых ученых Северо-Запада России. Сб.науч.тр. ВГМХА.-Вологда-Молочное, 2000 с.22-27.

94. Экономика, методические рекомендации по определению показателей энергоёмкости производства сельскохозяйственной продукции. -М.: ВИЭСХ,1990.

95. Baganz К. Nuschulz A. Analyse über Entwicklungsstand von Teilverfahren auf der Basis von Modeellrechnungen am Beispiel der Welkgutgewinnung. Agrotechnik, 1975,Jg25,H.H.

96. Benea J. Hove technologie ve aklizni krmnych plosin. AGROZET, Koneernovy vyzkumay ustav. zem. atrojo.l985.P.37 Bosma A.H., Vorkaik A.P. Das futter bleit höchstens eine nacht draussen. Langw. Wochenbl. Westfalen-Lippe. 1987 Bd. 144. N19. S. 34-36.

97. Cunney M.B. and Von Bargen, Kennten. Planning haying sustems with maticue models. St.Joseph, Mich, 1972.

98. Frost J.P. Some effects of machinery traffic on grass yeild. Machinary for silage. Assosional simposium.1985 N 17. P. 18-25.

99. Gartner K. Aussichtreiche Gestaltungsvarianten fur künftige Verfahren den Grunfuttersilierung. Agratechnik, 1976, Jg. 26, H. 12.

100. Georg Ulreich.Der Luftbedarf bei Beluftungstrockung von Heu unter Berücksichtigung der Atmungswarme und NahrstoffVerluste. Verlag Eugen Ulmer Stuttgart, 1967.