автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование конструктивных параметров и режимов работы пресс-брикетировщика для утилизации растительных материалов

ТАВРІЙСЬКА ДЕРЖАВНА АГРОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ

• . •. • * ■

■ ,~г •

На прззвх рукопису

БАКАРДЖИЄВ РОМАН ОЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК.631Л63.-636.037:|662510

ОБГРУНТУВАННЯ КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ І РЕЖИМІВ РОБОТИ ПРЕС-БРИКЕТУВАЛЬНИКА ДЛЯ УТИЛІЗАЦІЇ РОСЛИННИХ МАТЕРІАЛІВ

Сиздагьпість 05.20.01 - Механізація сільськогосподарського кфобпнцтез . •

АВТОРЕФЕРАТ

дасертіаді па здобуття паукового ступеня кгздндата техвпшск иау?:

Мелітополь

1997

Дисїртціао с руто гик.

Робота виконана в Таврійській державній агротехнічній акада (ТДАТА) та Інстиіуті механізації тварииющгаа Української акадшй і рарннхнаук (ІМТ УААН).

Науковий керівник кандидат технічних наук,

старший науковий спшробггк Юсшьоо ОагссШ Вепшлеич

Офіційні опоненти: доктор технічнії наук.

старший наукезий спшробпхк ГаріясягиЗ АвгтохіД Дшлрогз

кандидат технічних наук, професор

Роговой ШгіиавДемЧвошч.

Провідна оргадгкщія - Інстнтут исхаккзаий і евекхри-

фікації сільського господарства . Української академії аграрних

■ ' наук (ІМЕСГУААН).

Захист відбудеться ."/ЫЛС 1997 р. гошші і

засіданні спеціалізованої вченої ради КЗЗ.01.01 по прнсудаенню науков го ступеня кандидата технічній наук при Таврійській державній агортс нічній ахадеції (и-Мелітопояь). -

Відгуки ші автореферат дисертації у двох примірниках, завірені і чаїгою, просимо напрашоти вченому секретареві спеціалізованої вчеі ради на адресу: 322339, м.Мелггоооль, пр-т Е^йаельпніського, 18.

З дисертацією ыожна ознайомитися у бібліотеці ТДАТА.

Автореферат розіслано ^ІТр^іесс^ 1997 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Л г ЧеркупВЛО

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальдкть дрслідятвмьюТ ттмглоси полягає у тому, що в сіль-ехопхподжрсиючу вігробнніпві дт скорочення використання дефіцитних «алогічно шкідливих викопних енергоносіїв необхідне залучення у виробництво вторинних матеріалів, зокрема, рослинних, для ефективного спалювання яких необхідна їх відповідна обробка.

Стгпіяь восхіхгжгяя залучення і ефективного використання юс енергоносіїв вторинних рослинних матеріалів, яке можливе лише при їх від* повідній переробці, одніао з них с брикетування, не достатня. На відміну від брикетування рослинних матеріалів ка корми, Ьквченгао виготовлення паливній брикетів уваги майасе не приділллося, Цьому і присвячена представлена робота, в якій вирішуються питання не лише енергозабезпечення а й екологічної проблеми. • -

МЕТА І ОСНОВНІ ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕНЬ Мета доедідасть полягас у виявленні впливу основних кйнструк-тизно-технологічних параметрів і режимів роботи прес-брихеїувальника паливних брикетів із соломи та інших рослинних матеріалів на кількісні та якісні показники брикетування, що характеризують продукцію і роботу машини. '

Для досягнення вказаної мета кесбхідно вирішити такі оскозгі 5«*-

доті:

- визначити і ошимізувати необхідні ^пико-иеханічні харкатери-стики та склад вихідного пресованого матеріалу;

- визначити оптимальні конструктивно-технологічні параметри і режими роботи прес-брнкетувальника для пресування паливних брикетів із рослинних матеріалів;

- розробити методику інженерного розрахунку конструктивно-технологічних параметрів і режимів роботи прес-бркхстувальнхка;

- виковата енергетичну та економічну оцінки внготхїздгння і ви* користання паливша брикетів а роаооаоа шщхліпз.

ОБГРУНТУВАННЯ ТЕОРЕТИЧНОЇІ ПРАКТИЧНОЇ ЦІННОСТІ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ НАУКОВОЇ НОВИЗНИ

Теотжгтчвт іііиякть мають запропонована методика иодслизванна конструктивно-технологічних параметра» і експлуатаційних режимів роботи преса та необхідних харахгеркепк пресоамих матершпз.

Практачда шппкть дослігокгиь в тоиу, шо вперше:

1. Визначені консгруктиЕно-технооопчні параметри і рестшл робо-

ти пресування паливша брихетіз із рослинній матеріалі штемпельним прес-брикеїувальником о застосуванням мінеральних та органічних зв'язуючих, що дозволяє підвищити енергетичну щілигість матеріалу в 8_____10

разів.

2. На основі отрішаних анзлітичшс і експериментальних зал£=ск>-сіей процесу виготовлення палзгвлих брикетів розробляю мегодшсу йпхг-нерного розрахунху прес-брихетувацьника.

Наукова вовтяа робота полагас у тому, що:

1. Одержано аналітичні залежності процесу пресування паливша брикетів із рослинних матеріалів.

2. Визначено необхідні фізико-мсханішіі і технологічні властивості

пресованих матеріалів. ’ .

3. Одержано експериментальні залежності енергетичної щільності брикетів, енергоємності та продуктивності пресування від конструктивних параметрів і ессплуата цінних режимів робота та храктернсіих пресоваішх матеріалів.

4. Виконано енергетичне обгрунтування доцільності ьиготолення і використання полігоні« брюсгпв о рослинних матеріалів і комплексну та економічну оцінки прес-брихетузадьнизм. '

РІВЕНЬ РЕАЛІЗАЦІЇ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ НАУКОВИХ РОЗРОБОК

Дисертація вігхонувалзсь згідно з Планом науково-дослідних і до-слідно-конструкторсипи робіт ІМТ УААН на 1591...2000 рр. по темі "Розробити безвідхідну типологію і устаткування комплексу для переробки біологічного врожаю на продовольчу частину, корми та виробництво будівельні« і паліпшнх матеріалі”, № державної реєстрації 0193УІШ721.

Результати наукоакх досліджень і розроблена на їх основі технічна документація передані Гупяйпольсьгоиу механічному заводу АТ "Мотор-Січ" для виготовленії* дослідної партії прес-бріисстувгльніжіз. Матеріали досліджень і розробок також використані НВО 'НДІ Ферммаш“ при розробці брикпувальншоа для паливних і корбових повнораціонних брикетів. •

Паливні брикети з соломи та лушпиння соняшника, виготовлені за допомогою прес-брккетувальника, стало і повністю згорали і були використати« для виробничі« і побутових потреб в дх."Світанок” ІМТ УААН. .

АПРОБАЦІЯ ТА ПУБЛІКАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ НАУКОВОГО ДОСЛІДЖЕННЯ. СТРУКТУРА І ОБСЯГ ДИСЕРТАЦІЙНО! РОЮТИ

Апробація роботи. Основні лояозгеннч результатів дисертаційної роботи доповідались і одержали схвалення иг науково-технічних конференціях ІМТ УААН в 1994...1996 рр., ІМЕСГ УААН ? 1895 р„ ТДАТА в

1995... 1997 рр.

ПубдЬтас!. Основні матеріали і позожгиня длссрташї о публікою ію в 7 роботах загальнин обсягом 12 друкованих аркуша.

Обсжг 1 сгрпптрд рдГчгт. Дисертація аслад*сшз із вступу, 5 роз. ділі», висновків, даздг5го і слнсху використаної літератури. Загальний її обсяг 168 машинописних сторінок, ?» 153 з шейх викладено текст роботи і список використаної літератури, ка 15 - додатки. Текст містить 10 таблиць і 29 ілюстрації} (б ссеш. 16 графіт, 7 фотографій). В списку використано« літератури пргівгвсмо 131 наЛіггнуааііне, б т.ч. 27 іноземних.

ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК У РОЗРОБКУ НАУКОВИХ РЕЗУЛЬТАТІВ, ЩО ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ

На захист вкносвтьса такі наукові результати, одержані особисто автором в виконаній роботі:

• аналітичні вирази, які описують процес пресування паливних брикетів із рослинних матеріалів;

- фізико-міхандчкі і технологічні властивості та вихідний склад пресованих матеріалів; . '

- експериментальні дослідження процесу пресування паливних брикетів; .

- оптимальні параметри і режими роботи прес-брикетувальника, енергетичне обгрунтування доцільності виготовлення та використання паливних брикетів із рослинних матеріалів.

ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОЛОГІЇ, МЕТОДУ ДОСЛІДЖЕНЬ, ПРЕДМЕТУ ТА ОБ’ЄКТУ

В методології гкмпяиенвя використовуються методи класичної мг-ханікн і стагиститаоі оцінки стата стичних серсдовнщ.

Метод . «жспериментальні дослідження виконано в лабо-

раторних і виробничих умовах з вмкорисіанкям методів математичного

шпнуваніа сяспсрииеігсу гз обробки результати из ЕОМ по стандартним та оригінальним програ«я!.і. .

Пред^еЗ$Ті_Л^^ІЗ”?гіЬ с аа'яюх иЬх показниками енергетичної щільності палииши брикетів із рослішши матеріалів з параметрами та р«ошамл роботи прсс-брикиуплл),іши, фізик о-'.'гданічннш) і тезноко-пчннии власті шостій, складом пресованих матері гліз.

ОУсггкі лг?лі?гх»~. с штемпельний прсс-ер) охтуяальн) <х і процес одержанім паливних бріоггпп із рослинних матеріалів.

ЗМІСТ РОБОТИ , -

У пстугп обгруїггопзнз актуальність роботи, наукова пробита, нета досліджень, задачі та її загальна характеристика, сформульовано основні положення, ЯКІ ВИНОСЯТЬСЯ ¡12 захист. . .

В пертому розг.ія "Отої п::тг;г:п. Мета і задачі посгід~^г^>* говориться про кісне відходів рослинництва в загальному матерігло-енер-пгґкчноиу балансі, екологічні« аспектах використання‘Вккопнкх і альтернативній джерел енергії; викладено огляд і аналіз використання від-' ходів і залишків рослинництва для паливно-енергетичних цілей, а також теоретнчннх і експериментальних досліджень брикетування рослинних-матеріалів; викладені вимоги до паливних брикетів з них.

Сучасна енергетика грунтується на використанні непоноплюзаксго викопного палива - вугіллі, нафті і газі, а також ядерній енергії та гідроенергії, що веде до прогресуючої деградації оточуючого середовища. Тому в останній час зріс інтерес до поновлюваних джерел енергії, зокрема, енергії біомаси, річний приріст якої в 9 разів перевиицус геперішне енерговп-хористанш. Причому річний світовий енеріхшміст відходів АПК складає біля 93 ЕДж.

• \

З рослинних залішкнв для кормових цілей необхідно використовувати полову, «акуху, листостеблову масу кукурудзи, які мають найбільшу

поживну цінісгь. Малоцікні « задиижи. зокрсьа солома. теплота згорання «оі 14-3 МДжЛх, (буре вугідам - 14.65 МДж/кг, антрацит - 26 Я МДэк/кг) иожуп. ззсгосовуватаа. дет енергетичних ішгй.

Вадога ьикормсгаши рослинних штсрігліз юс палива с їх низька енергетична иудкикл. Проблема полягас в тону, щоб раціонально атом* центрувати та добути енергію, тобто зробити їх кокхурапиоспроыожнн-мн з швсопіиш палі той. Одним із шляхів рішення цього питання і с брн-кггуеаііия.

Баский шїїсок у вкзчаїна гаті® ущільнення рослинних ьй-теріалт зробили ВЛ.Гсрачхіи, ЄМ-Гугьяр, М.ОЛустипн. ВЛ.Особоз, І.ОДолгоа, ЄШ(рапач, В.ФЛскрашесич, М.ОЛерекопн, О-О-Колотса. ГЛІПуліга, ЧіСанафойсьхія“}. Х.СкадьвсіЬ; Дж.-Л.Ба:пкр. Х.Ф. МакКолл: та ін. На дук^у одних, ззлезсність між тиском пресування і щільністю иатгріалу виражена похізиикоеои функціоо, других - експоненто», гіперболою, логарифмічного або іншою залгхшепо. Цс позсшоаься впливом на процес у.’ульнгина численних факторів, що вяиагае подадилсіо вивчення. •

Огляд і аналіз структури енергозабезпечення, екологічних та господарських проблем, а також стану використання для ці а мети залишків соломи та інших рослинних матеріалів, технологій і технічних засобів під. готовки її до використання та споживання, теоретичних і практичних розробок цього питання, досліджень і випробувань дозволяють визначити мету робота ж підвищення енергетичної щільності пресованих рослинних матеріалів та зниження енергоємності виробництва паливних брикетів шляхом огттимізації параметрів прес-брихетувальника, режниів роботи і характеристик матеріалів, що використовуються.

В другому розділ "Апалггичзі досліджеяня процесу виготовлешгз паливних брикетів із рослинних матеріалів" викладено результати теоретичних досліджень процесу пресування брикетів, огтшізовано вихіддай

стан прасованої суміші: вкконзио теоретичний аналіз основ виготовлення паливних бриг спи і віпизчсно залежності и\п. шільиіспо та питомим тиском пресування; розпинуто процес брикетування рослинні« матеріалів у вілхрітй «мері; розроблено обгрунтування технологічного процесу, будови і принципі’ роботи прес-брнкпувалыгкга поливша бріпгетгз, де виконано теоретичні дослирксішя штемпельного прес-брикяувальника, які містять вибір його типу, кінематичній аналіз, обгрунтування параметрів і резхииш роботи. •

На основі статистичного методу, якиЛ використовується при розгляді пресованої суміші кк дисперсного ссредозиша, одержано залежності змінення тиску р під щільності р при стисненні (І) і ьід деформації а при розширенні (2) брикетованого матеріалу

р=рДохрІ8(р-р0)/р]И}, • (І)

*1), ' (2)

де а, Зі - коефіцієнти пропорційності; р., р» - вихідні тиск і щільність маси; Ртм, рі - максимальний тиск і тиск розвантаження; сі, Си, - поточна та максимальна відносні деформації. •

Коефіцієнти а і а» залежать від фізихо-механічних властивосотсй матеріалу і характеризують його опір стиску, а величини р9 і рв - характеризують внутрішні зв’язки у вихідному матеріалі.

При зворотньому ході поршня відбуззсться розширеній бргсгетя на величину пружної деформації спресованого матеріалу Ір

Ір *Ь(рт»Ір* -1), (3)

де Ь - висота брикету У стисненому стані; р* - щільність бршлу після пружного розширити, що визначасться-виразои

Р* 3 Зор» * РоРтгж * 8і {рт?<' реИ* (4)

■ N

1 - час Еіггрі'.цяі матеріалу пій «'нком; а». Р». »гшгфішенти, що характеризують пресусммй матеріал.

Оспвдзд лаз ripzaz- з кривошипно-шатунним ишншои вігтрииха при мажсималіноиу тажу відсутня, сяіамноаадиг с«реавД аиразу (4) можна представши у внпнді

®<Ртіг^ s®t І (5)

0

де Є» - коефіцієнт. 12° харостсркзус прессзаішЯ иагероя і процес cntarf, t,, te - час початку і кінця епюсу.

Опаг. шграз (4) uitnsucmtue

Рй = Оо + РоРим + 6. JpCOct-S^t (6)

0

Tcisy шо захон переміщення прссуючого поршня близький до синусоїди, коефіцієнт о* дорівнюватиме

' *Ро«<*е-*о)+и>с=»-Р<Ж

де г, а - радіус і кутова швидкість обертання кригошнпа, k^-^-SsinIі? cosbilk

З рівняння (6) вігпхас, що для збільшення щільності необхідно збільшувати час В"Иґір«№ГН брнкпу під піском t0 4* і функціональну залежність №

Залежність величини £* для бржстсганкл матеріалів від спливаючих факторів оуяо визначено експернментзльшши досліджені шми.

Головним виконавчим механізмом прес-брикетувальшка патеших брикетів приймається шарнірно-важільний (кривошипний з механізмом вирівнювання швидкості).

Для роботи гтрес-бризспулальнюгз слщ узгодити продуктивності подачі маси і брикетування, тобто »«значити тріод, коли вихідне вікио прсс-камери залишається відкритим, ию дозволяє заповнити її порціао заздалегідь уштиіеного матеріалу.

Через те що всю порцію треба вміститись в пресувальній камері, її довжина повинна дорівнювати

1*М/ри), (в)

де сі - діаметри матриці та вхідного отвору в пресувальну камеру. Виходячи з цього, необхідний хід поршня мас бути Б » 8 + <і[1 *8/(3*)] ♦ І,, (9)

де 5 - шлях перебігу поршнем вхідного отвору матриці

ил • •

8 г /УА)*. •

0 ■

Це дас змогу визначити основні параметри пресувальної камери брикетуваЛьннха, узгоджуючи їх з параметрами і режимами роботи живильника та властивостями пресованого матеріалу. .

В третьому розділ "Програми і методики дослілягедь*’ викладено програми і методики лабораторних досліджень процесу виготовлення паливних брикетів з рослинних матеріалів - досліджень технологічних властивостей матеріалів, що пресуються, і режимів виготовлення паливних брикетів; експериментальних досліджень прес-брикетувальнівса; методики обробки записів приладів, планування експериментальних досліджень, обробки і аналізу отриманих результатів.

Для опи<у закономірностей, що досліджуються поверхнями відгуку, представленими поліномами другого порядку, прийшяъся трьохрівнева матриця оптимальні« планів Бокса. '

Параметрами, які впливають на технологічний процес виробництва паливних брикетів, при лабораторній досліджені«* прийняті форма і ко- ' иуснісп» матриці, вологість і ступінь подрібнення маси, вид і вміст зв’язуючої речовини. При цьому середня ■ довжина часток соломи (Si) варіювалась в межах 20_.40 мм, вміст зв'язуючої речовини (Xj) від 0 до 9%, кут конуса матриці (Kj) змінювався від 2.864“ (1:20) до 5.725° (1:10). відношення перетину капала матриці до її периметру (&і) бралися в межах від (Ш до 0.1932.

На базі універсальної випробувальної машини УНМ-2055Р-05. призначеної дня проведення випробувань зразків на розрив і стиск, розроблено лабораторну установку для проведення досліджені, параметрів і режимів виготовлення паливні« брикетів.

Для формування брикету були застосовані матриці з круглим перетином діамггром 70 мм, квадратний зі стороною 62 мм і прямокутним з розміром сторін 36?. 105 мм (з однаковою дяд всіх площею).

Відношення г. ощі перетину каналу до периметра (при одиничному діаметрі) відповідно рівні 0.1932, 0.2216 і 025. Конусна частина мас довжину 150 мм з кутами конусa 2.4S60 (1:20), 4294а і 5.725° ((:10).

. Як зв’язуючими речовинами застосовувались пінна або гній ВРХ вологістю 45-33% в кількості до 91 і від маси паливного брикету.

За критерій оггпімізації при виявленні впливу основних консгрук-•пшно-технолапчннх параметрів і режимів роботи прес-брихетувальншса (рис.І) прийнятий параметр узагальненої оцінки палива, що характеризує його з енергетичної і технологічної точок зору, тобто енергетична щільність, що каляе собою відношення питомої теплоти згорання до щільності.

Prc.l. Cxcf-'лі прс<с-брнкетупг,ді-тг':а І • живильник ; 2 - гвинтовий транспортер; 3 -пресувальна камера; 4 - пресуючий поршень; 5 - секція нагріву; б - шмгст втулки; 7 - механізм зажиму; 8 - кулерина; 9 - еясіпродзніук; 10- клинопасова передача; 11 - мгхезнк-шхіз; 12 - зубчата передача; ІЗ - шатун ; 14 - поззун; 15 - крізїоіштний глл

Техгітгтлягліпрсг-бргпігтуеахкппга ' ‘

Продугпяінісіь,т,^под- _ 0Л5

Установлена поіуетисть, хЕт 9-6

вт.ч. нзгрізу матриці 2.0

Температура розігріву матриці, 160...Ш0

Частота ходів поршня, 1/хз 75

Параметри бршгета

діаигтр, ми ■ 70

висота, >,ш . 40...5Ö

щільність, kt/uj 600...70С

Габаритні розміри, ми

дознзіка 4390

ширина 2465

висота 1290

Маса, ist 960

u

В чгтсгртаму pav&d представлені результати лабораторіях досліджень технологічних пластн-Docrcii матеріалів, zxi брикетуються, режимів виготовлення брихтв і рс-зулітати досліджень ирсс-бр»огсіуагльннха.

З&лгсаю від схупска ущільнгиік матеріалу с (Sj=2c-4) і частоти ходів поршіи П (№l2.12n -3.0SJ когфціагг ам що ехсоігп. в ршиякиа (6). визначається шгразоа

у a 0.5ie-lO',-C.173 tO-V«.OOS-J0 ^^О.ОЗгЗ-Ю V- (20)

Пін практично залежить лли;с від ступеня ущільнення иаен, тгх гас трігвалісГг. дії поршня на масу починає віілі-тшіся лише при веліотому ступ:ні у;щ-~‘Нгинд. Тоиу, чим ширше діапазон збільшення щільності иа-си і трїівллісгь Дії поршна, тни більш: коефіцієнт Отже, більшу кінцеву щільність можна од^с.сітн при тій же початковій.

В результаті і.-іораторніїл досгоскет. оаержша залежність енергетичної щільності (ГД-.с/м3) від прийнятих факторів

у =7.16SH.02Xi+0H3Xj+QJ5Xr0.0Sxi+1.42Xr<>.33x,X2*

+С.1 SkiXj-0.1 Sx »Xs+0.1 Sxjxj-0.04x;xi-0.01 хл -О.ІбХзХї-

-O-SCK^I JE2x,4).02Kji-0.01j£tJ-025x4. (II)

й аналіз показує, що максимальну енергетичну щільність можна отримати на матриці круглого перетину з кутом конуса 5.725° (І.іО). При бологісті вище 12% одержуються брикети недостатньої щільносності. Добра їх якість досягається при внесенні 4.5...9.0°/о ппінн або гною від маси

бріосету. Прн температурі ІбО.'.ІЗО’С гиггоинЯ тиск повинен бути в межах

4.50...4.75 МПа. Щільність отриманих бріпсета досягала понад 700 хгіііК

Прн дослідженнях прес-бршсетузальтгеа ріпішшз рсгргс:і енергетичної щільності та щільності брикетів піл пери»« трьох факторіз, представлені« а тзбл.!, макт, иїд

у з7.&-1.0$х<*ОЛ7і:і*<І.О4хт4.'37хЯї*$-22)!Яі*--Н3.15^:Яї^.42х»Хзггг1.01 1^. (12)

у =573.53-30.7а,'ЬМ.1Яг*<52.1Яг3153я^гИ3.23яо<з-8'

•MS.ЗSs>г3■s•31.33жtXзSr71.53x,^^04.32xJ:!+7.31й2,. (13)

Тсггу що кр:птріс.і сггпіміззції конструїгпїпно-тгхнолопчннх пзра-•гггрів і ргзяшіз роботі прийнята енергетична щільність, оггпїизльнсіо для всіх погсазні?хіз і с ця тогжз.

ОітпіалшмЯ рякий роботі і значення фуікції відгуку енергетичній щільності з ньому буде Хв^-0.353; 5?42=:0.С02; ХіЯЗ.714; У0=10.553 ГДл/Г!3.

У з тіїм , ідо стриман; стгпїмалі,нг значення кую. ::с;гуса мат-

рнігі виходить за мскі варіювання фзхтора, приймається Х<я=1, з якому значили футпстіп відгуку складе 3.034 ГД я/м’.

Двовимірні перетини енгргггичної щільності та щільності брихетіи при парних взаємодіях впливу середньої яозжикн частої: солокн і вмісту зз'язуїочоїпри конусі патриці а = 5.724’ наведені нзрис. 2 ІЗ.

З ЇХ аналізу ВИДКО, ЩО ЗМГНШеНІГЯ ДО^ЖН!! 'ІЗСТСЇІ СОЛО!5!і і збІЛІ-

ш::гня вмісту зв'язуючої речовини підвищує енергети'Піу щільність та щільність бриісггіз. Це г;;гг_Л!гсано ¡граіцоїз изаємсзчіплювашсгіо ;і. дрібній часток соломи, а також за рахунок псс:іл:н;ел саїкоїо’иїх алас-~тс£тхй ззязуточоїречззшш.

Pt:':.2. Двоз'.їЛїіраі ncpîTWïH ил лі млу пррннх взаємодій ссредк^ої допхітн часток соломи ! і вмісту ав'изуючої речовині! о пря tsonjà «этрихв «=4.25)4° на енергстнчпу шідьнкть 6{«ікстів (ГДк/м1 )

Fîîc3. ДйОЕіїї.пргі nejíñTíiSK шьтіїву пгоїшх взаа-оді;-: середньо" доеазши часкх: «х:да«з Í і ь чету ігЧізу.очої рсчоипкд S прн коздгсі ьгггр;яд; а=4.234* і,-а щїдьп*л;. Сршсетів (кг&і*}

Енергетичну оцінку виробництва паливних брикетів експериментальний прес-бризсетувальннком виконано шляхом аналізу енегосмності їх виробництва та ефективності виробництва бріосетіл - відношенням теплової енергії, що одержується вія брихсто, до енергії, витраченої на їх виробництво.

Рівняння регресії піергосмносл та ефективності виробництва брикета представлено виразами

у =33.3 5+і3.4х,^7.03Яг1 .^4я^*2.34»Дг3.00хЛг -0.77я>Хг1.45хЛХ*+2.2КіМ.24;г»Ч2. 1 Зх*1, (14)

у * 145.31-12.73Ят-17.93к^25кг043хіНг3.79й»Яг» ♦0.122^,И.21я1*^2.43й,ЧС.25я,,-2.1 Бхз1. (15)

Дял параметри) рякиму, прийнятого з позицій оптимальної енергетичної тільності брикетів, значення цнх функції! зідгуку дорівнює відповідно £0.3 яДі 157.31.

Дгсзішгр'гі пгретгппі пзркія зззсгодіГі довжини часток соломи і вмісту зв'язуючої ргчепшш прн хонусі матриці 4.237° на енергоємність зображено нз рнс.4.

Діплз ркс.4. псхазус, іцо із збільшенням довжини часток соломм зрлстас енергоємність процесу, що пояснюється зростанням зусиль на пресування дсягостеблового матеріалу, причому зллзт цього фактора суттсашілин при більшому змісті зв’язуючої, яхг сприяє кращому ущільненню ігатеріаяу. • _ ■

Прн збільшені вмісту зв'язуючої енергосмність зростає, бо зростаг щільність бріпссгів, а, отже, і зусилля на їх проштовхування по каналу матриці. ' ‘

Істотніш експлуатаційним параметром брихгтіз с & крншеїисз, іі.-яскність жого від фаеторгч, що дослідауготь^я, описується рЬісззиіЯїл

у = 11.73-1.47x^1 63хг0.23к^0.47х^1.з8кіг. (16)

Риє.4. Двовимірні перетини впливу парних взаємодій середньої аоажіиш часток содоми І і вмісту зв’язуючої речштш 5 при конусі матриці а=4.297* кяевергосмшсп» Енробшапва брикетів (кДж/кг) ]

' ‘ І

Двовимірні перетини впливу парних взаємодій середньої довжини часто;: соломи і вмісту зв'язуючого на кришення брикетів приведені на рисЗ, з яхого видно, що потрібне кришіння (менше 45%) немоастнво одержати без зв’язуючоїречовини і довжині часток більше 40 мм„

Досгадякннз показали, їмо солому треба брикеїувати прн високій * температурі ПІДТИСКОМ, оскільки лігнін, що виділяється прн цьому служить зз’язуїочс» речовиною дня брикетів, які мають досягати еисохоі щільності і доброї сипучісгі.

Для досигскень пригатиості брикетів т; паїаша проведено визначення зольності і виходу кяхіії речовин (тгСл).

?:к^5. ДзекЕкіргі гкгргпгти; сплігау пзргягх гзпс'о^іЛ сгргдгьсГаоЕгпг^ї чксгоя соло;-п! ? тп зміїсту *:я'г?утопоТ ргюсиггя 2 па ЕраЕегпз брпггтіз (%)

Таблиця

Рез)сгітг775 спгяюгашіа пзліязннл бргпотів

Склад Сузі бркггпз ргчовнни, % ЗолЛ, % Леткі речозинн, %

Солоіа пшгшпіна 9232 5.03530*) 73.43/7934*)

Соняшникове лушпиння 93.46 3.06/3.27*) 72.01/77.05*)

Солома та 43% гкего 93.93 5.94/536 •> 1633/17.7 Г>

Солома та 43%ппши 31.97 1I.19713.Q5*> 13.93/23.09*)

*) 3- Ч5ссаьвлзу лтгі прекеїзалего * натуралісту ештгст, з зпзнїзссзу - в

г5сошотзо сухій ргпоїзгі. ;

З тгблііці ешзю, що Єрихгти з соломи, соняшникового луцяпппкі і соломи із зв'язуючою у зиглягі шом ВРХ дають менш; зслзі і більїк; лгт-мк речовин, ніж солома з зв'язуючою у вигляга глпни. Зола у всіх зігпад-ках мала добре кришгиня.

. 20

В п*сто5йу розійлі иавеагмо ¿¿ч-

тоднку іт^нерного розрахунку пргс-бржггуьаліннка, а також енергетичний розрахунок доцільності шфобиицтва паливних бріогсгш із соло ми. ко^пл^ссігу та сі.'ономіччу сцііг>;и устаткувані».

Проведені теоретичні і еь'спфішеятальні достдхгети: по иі> ішченша фізіко-лісхаїачнііх 7а технологічні« властивостей пресованого катер і^::у і процесу бріпсетувашш-дозволяк/гь визнзчит оптимальні ші-г.огіі до нього, хонсгрукт!тно-теянолопчн1 параметри і режими роботн-нрес-5рягеіувальнт:а для внготошіення пааквннх брикетів п рослинних матеріалів. '

Віїхідішмн умовами для їх розрахунку с одержання брикетів заданої щільності при необхіднії! продукптносгі. Знайдені оснозні конструстиг.-но-технояопчт параметри і режими роботи прес-бріохтувальніиса ^тока швидкість і радіус кривошипа, хід поршня і ін. можуть спухати основою мри розробці пресів. !

Визначення економічної доцільності виробництва гшоюнш брикетів із рослиншід матеріалів групується на комплексній енергетичній сиіниі технологій і технічних засобів. Воно показало, що брикети із соломи, еігготозлїк! из запропонованому просі, вигідніше вжорнстовтаатн для опял&шз, чек гяалроенергію, сланці, дрова. Бонн лише трохи поступаються торфу і кам’яному вугіллю. • ■

Коефіцієнт технічного різня в порівнянні з устаткуванням д®і гранулювання та ррнхетуванда кормів ОПК-З.О-2 і мобільним прес-брикезувальшкои паливних брішггів "НіоЬгиск 2000" (Німеччина), вихованні; га кошикксиско сціш:оа нідпозіяно г.орівшос К = 1.61В і К = 1.455, тобто його тонічний рівень ваше.

РІЧНИЙ ехеНОШЧНІШЙ ефект Пр£С-брШ:СТуЕгЛЬ.ЧІіКа І! порівнянні з ОЇ1ІС*3.0-2 ослддос І6225 іра., або 6А1 іта нг тонну брикетів.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ І ПРОПОЗИЦІЇ

На основі виконаної роботи, присвяченої брикетуванню рослинних иатеріалга для використання їх як енергоносія для онробничіх і побутових потреб, можна зробити такі висновки:

1. Мзщішт^асі пресуються, с асягдши середсаищем по складу і фоихо-иеханічних влісп тостах. При бр:пс«ундині відбупзсп»ся процес пгрсходу суцільного дисперсного сипучого середопнщз, яке с статис-тнчиин, у суцшьнс з власгнзосгяии монолітного тіла. Застосований дня ош:су цього процесу статистичний метод виявш експоненційну залежність союзного зі sc ну стиску ущіяьгаоааііої масі.

2. Фпкко-иеханічні елзстїшості зв'язуздчіх речовин і основної маси, .тп характеризуються индом, фракційним складом, пологістю і змістом, з таксг.т; конструктивно-технологічні параметри і ре;:аіии роботи преса, вплигаготь на енергетичні показники процесу і на якісні паливних бри-кгпз.

3. Дослідагеяо закономірність гтресузання стеблових. матеріалів шгеипельним пресом. Знайдено значення величніш 2, - одного з коефіці-апів, що характеризують розширення ущільненого матеріалу прн відсут-носгі втримання брнхсга під постійніш тиском. Він залггкшь.від вихідної і кінцезої шільиостей пресованого матеріалу, зростаючи зі збільшенням ступеня ущільнення та частотою ходів поршня.

• 4. Виявлено вплив конструктивно-технологічних параметрів та per

жимів- роботи, фізико- механічних і технологічних влзстгївостей ущільіпо-ваного матеріалу на процес та параметри брикетів. Для. забезпечення одержання брикетів щільністю понад G00 кг/м* як із зв'язуючою речовиною, так і без неї, необхідна кругла матриця.

5. Отримано і підтверджено експериментами оптимальне сполучення головних факторів, які впливають на енсргеїнчну щільність брикетів і ви-

зна чають роботи прїс-бріагпусгги.яіага. Це довжина часток соло-

мк 21.3 єй:і, емісп зв'язуючої речовини (глини або гною ВРХ) 4.61%, ко-нугнісгь матриці 1:10. Енергетична тільність брикетів, виготовленій у цьому рикни! -1.034 ТТЬЛ'Л інші показники становлять: продуктивність пргс-брнкгтувсльміига - 274 кп'год при щільності брикетів - С43 гтій*, егггргеег.шігл. виробництва бряьсгів - S0.fi к^ж/кг, ефективність їх внроб-Н!;«п>:’ -1С7.2.

6. Визначено, ідо оптимальною температурою нагріву матриці у _ \

процесі пресування с Ю0...1СО‘С. причому у випадку подрібнення соломи до 20 ми брикетування може здійснюватися без зв'язуючої речовини.

7. Перевірено, що брикети стійко і повністю згорають з питомою

теплотою згорання 11.3...14.2 ГіЯДхс/кг. їх вигідніше використовувати нік: саектроснерію, сланці і дрова. Брикети з соломи, дакггь менше золи та більш? латких ргчовнн, ніх: з соломи з негорючим зв'язуючим. Зола у всіх випадках мас добре кришення. :

8. Запропоновано теоретично обгрунтовані і підтверджені експериментами формули, які с основою розробленої методики інженерного розрахунку їірес-брнхгтувальннка. Вона х:о>::е використовуватися при розробці пргсіз для стеблових та волокнистих матеріалів для визначення го-яозних конярустивно-технологі'іннх параметрів і режимів роботи.

9. Виконано комплексну оцінку' прес-брнкетувальннка, яка показала, що в порівнянні з устаткуванням для гранулювання та бріогетування кормів ОПК-З.О-2 і мобільним прсс-брнкетувальннком паливних брикетів "ВІОІшск 2000* (Німеччина) його коефіцієнт технічного рівня складає відповідно К = 1.618 і К и 1.455 обто його технічний рівень вище.

10. Проведено енергетичну оцінку палі ти их брикетів з рослинних матеріалів, де підтверджено доцільність їх виробництва та застосування. Річна економічна ефективність прсс-брнхетувальниха в порівнянні з ус-

гатеуваніош ОПК-З.О-2 ssr* сгреяньосгатистмчного господарства складає 16225 фн., або 0.47 грм. на тонну брикетів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ, В ЯКИХ ВИСВІТЛЮЄТЬСЯ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Баварджиса P.O. Кращі режими виготовлення паливних брикетів //Тинка АПК,Mil. 1997, С. 18-19.

2. Бакардаиез P.O. Визначення властивостей брикетованих матеріалів //Техніка АП К, № 1, 1997, С20..21. _

3. Бахардаомз P.O. Як розрахувати прес-брнхетувальник паливних брикетів з втоодш/ЛГехніка АПК, ІЬ 1,1997, С.21...22.

4. Kiselev A.V., Bakardzicv RA. Eksрегуліentalns wyznachenie para-meirте pracy btyfetdarici do s!omy. Ekologichne aspekty mechanizacji na-wozenia ochrony rcwlrn і uprawi g!iba. III Miedzynarodowe jitnpozjum. Warszawa, I9S6.S.235-229.

5. Кисеяез A3., Бгжпрдагмеэ PA. Выбор типа пресс-брекігтеровщн-ка и его кинематический анализ. Сборки« трудов III Международной научно-практической конференции "Современные проблемы геометрического моделирования“. ч.Н. - Мелитополь, 1996, С.234.

б Забугггекко В.Н., Базсардаз-кз РА-ДСиссяев A.B. Иггготовление н использование топливных брнкетоз га растительных материалов. НозыЬ технологии и техника дли механизации и электрификации процессов в животаоводстве. Тезисы докладов международной научно-технической конференции ИМЖ, Запорет«, і 994, - С.103... 104.

' 7. Киселев А.В., Баїкірдаотев PA.. Исследование процесса изготов-

ления топливных брихетоз из солоны. Современные проблемі геометрического моделирования. Тезисы докладов международной научнопрактической конференции, посшпцгиноЯ 200-лстню качгртатег&коЯ геометрии. Мелитополь, і995, С.101.

SUMMARY

Bakardjisv R.A. FEASIBILITY OF DESING VARIABLES AND

OPERATING CONDITIONS OF PRESS-BRIQUETTER TOR REICLAMING VEGETABLE WASTES

Thesis submitted for candidate'» degree on speciality 05.20.01 - Tavna State Agrotcchnical Acadcmy (Melitopol), 1997.

Scientific "work ■which contain the results of theoretical and expenmental researches in determination and optimization ters and operating regime of stamp press-briquîtter of fuel briquettes from vegetable matenals and necessary demands to pressing bulk, are defended.

The main pressing regularities of vegetable matenals info fuel briquettes by stamp presser, using minera! and organic binders are determined. Joking this into account, the methods of engineering calculation of press-bnguetter arc worced out. .

АННОТАЦИЯ

Бекардзимі P.A. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПРЕСС-БРИКЕТИРОВЩИКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ , РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства, Таврическая государственная агротехническая академия, Мелитополь, 1997. ' .

Защищается диссертационная робота, в которой изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению и • оптимизации основных конструкционно-технологических параметров и эксплуатационных режимов работы штемпельного пресс-брикетарОЕ-шиха топливных -брикетов из растительных материалов и необходимых требований к прессуемой массе.

Определены основные закономерности прессования растительных материалов в топливные брикеты штемпельным прессом с применением минеральных и органических связу_ лих, на основании чего разработана методика инженерного расчета пресс-брикетнровщика.

Ключові слова: брикетування, паливні брикети, рослинні матеріали, енергозабезпечення