автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров установки для разделения свиного бесподстилочного навоза на фракции при транспортировании

на правах рукописи

БУЛАЕВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧС%^ с^иД

Обоснование параметров установки

для разделения свиного бесподстилочного навоза на

фракции при транспортировании

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 1997

Работа выполнена в Новосибирском государственном аграрном университете (НГАУ) на кафедре механизации животноводства и кормо произ водства.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент,

старший научный сотрудник Ожигов В.П.

Официальные оппоненты - заслуженный инженер сельского

хозяйства РФ, доктор технических наук,старший научный сотрудник Стремнин В.А.;

кандидат технических наук, доцент Лахонин H.A.

Ведущее предприятие - Сибирский научно-исследовательский

и проектно-технологический институт животноводства (СибНИПТИЖ)

Защита диссертации состоится 1997 г. на

заседании диссертационного совета К 120. 32. 01 при Новосибирском государственном аграрном университете по адресу:

630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета (НГАУ).

Автореферат разослан " а_ .1997 г.

Ученый секретарь Л/1 ___

диссертационного совета sy /г / Р.И. Хусаинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Общий ежегодный выход навоза в РФ составляет около 1 млрд т, в том числе 190 млн т подстилочного навоза,. 410 -полужидкого, 400 - жидкого навоза и навозных стоков. Используется же в качестве удобрений в настоящее время всего 0,5 млрд т. Такое положение в значительной степени объясняется большим выходом -жидкого навоза и навозных стоков, переработка которых на очистных сооружениях или в прифермских цехах затруднена.

В значительной мере это обусловлено наличием в технологических линиях переработки ряда вспомогательных операций, при выполнении которых большая часть энергии идет на увеличение энергии самого навоза.

Между тем, возможно использование этой энергии при выполнении наиболее энергоемкой операции разделения навоза на фракции.

Существующие технические средства для выполнения этой операции имеют недостаточную надежность, низкую производительность, высокую энерго-, материалоемкость.

Поэтому обоснование параметров и разработка высокоэффективных технических средств для разделения навоза на твердую и жидкую фракции представляет собой актуальную научную задачу, имеющую важное народнохозяйственное значение. .-. ,

Цель работы - повышение эффективности использования бесподстилочного навоза за счет интенсификации процесса разделения его на фракции.

Объект исследования. Процесс разделения навозных стоков на фракции при их транспортировании по трубопроводным системам.

Методика исследования. Для решения поставленных задач были разработаны общая и частные методики исследования.

Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях. Проверка на воспроизводимость экспериментов проводилась с помощью критерия Кохрена. Адекватность полученных эмпирических зависимостей оценивалась по критерию Фишера.

Научная новизна. Обоснован новый способ разделения бесподстилочного навоза на твердую и жидкую фракции за счет использования энергии напора навозной массы при транспортировании ее по трубопроводным системам; получены основные математические зависимости описания процесса; обоснованы параметры устройства для практической реализации способа.

Практическая ценность работы. На основании выполненных исследований определены параметры и режимы работы установки для

разделения бесподстилочного свиного навоза на твердую и жидкую фракции, обеспечивающей снижение энерго-, материалоемкости примерно в 3,5 раза и повышение эффективности разделения навоза в 3 раза при значительном снижении капитальных вложений.

Исследования проводились в период с 1990 по 1996 г. в соответствии с целевой научно-технической программой "Развитие машиностроения для АПК России" (тема 27-37-11М.Г.Р. №01.9.30.0086.70.1995).

Реализация результатов исследования. Результаты исследований были использованы при разработке экспериментального образца установки для разделения навозных стоков, производственная проверка которой проводилась на очистных сооружениях АОЗТ "Кудряшовское" Новосибирской области. По результатам исследований получен патент и положительное решение на изобретение. Результаты могут быть использованы в КБ и на заводах-изготовителях при разработке устройств подобного типа.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на:

научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава НГАУ и Шэньянского сельскохозяйственного университета в 1993 г.;

- научно-практической конференции j-ченых НГАУ и Гумбольдтского университета в 1996 г.;

ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава НГАУ в 1992-1996 г.;

- кафедре механизации животноводства и кормопроизводства НГАУ в 1991-1996 г.

Публикация. По теме исследования опубликовано 7 научных работ. Наряду со статьями в число публикаций входят один патент и положительное решение на выдач}' патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы (118 источников), приложений и содержит 127 страниц, включая 24 рисунка и 18 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, дана ее научная новизна и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ существующих способов и устройств для очистки станков, удаления навоза и его переработки, рассмотрены основные физико-механические свойства навоза, сформулированы цель и задачи исследования.

Показано, что наиболее сложной и ответственной операцией в переработке бесподстилочного свиного навоза является разделение его на фракции. При этом установлено, что основным направлением совершенствования устройств для разделения навоза на фракции является снижение их энерго-, материалоемкости с одновременным совершенствованием технологии переработки.

Приведенный в диссертации анализ исследований по переработке навоза позволяет сделать вывод о том, что одним из перспективных направлений является разделение его на фракции в период транспортирования. При этом показано, что возможно разделение навоза на фракции в трубопроводных системах при транспортировании за счет использования энергии напора самого навоза.

По вопросам разработки системы технологий и машин по использованию навоза и технических средств для его разделения работают ученые многих научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, КБ, ВУЗов. Большой вклад в решение этих вопросов внесли: Арпошин А.А., Коваленко В.П., Морозов Н.М., Стремнин В.А.. Цой Ю.А., Андреев В.А., Аксенов Ю.Н., Бацанов И.Н., Гребцов В.А., Гриднев В.П., Дурдыбаев С. Д., Задохин B.C., Игнатов В.В., Капустин В.П., Ктычев В.М., Жужиков В.А., Матяш И.Н.. Ожигов В.П., Письменов В.Н.. Рягин B.C., Супрун В.П., Тройнин В.Е., Утенышев Ю.П.. Хлебников И.К. и др.

Обобщение и систематизация ранее проведенных исследований, а также учет недостатков конструкции современных технических средств для разделения бесподстилочного свиного навоза на фракции при транспортировании по трубопроводным системам позволили сформулировать следующие задачи исследования:

1. Разработать функционально-идеальную модель (ФИМ) процесса разделения бесподстилочного свиного навоза в напорных трубопроводных системах.

2. Обосновать конструктивную схему установки для разделения навоза с использованием энергии напора навозной массы.

3. Обосновать основные параметры разделителя и выбрать режимы его работы .

4. Разработать исходные требования на установку для разделения свиного бесподстилочного навоза на фракции при транспортировании.

5. Проверить работоспособность установки и оценить ее

эффективность.

Во второй главе на основе анализа научного и патентно-информационного материала с использованием теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) приведены результаты исследований по обоснованию функционально-идеальной модели (ФИМ) процесса разделения навоза на фракции (рис. 1).

На основе ее анализа выявлены нежелательные эффекты (НЭ): НЭ-1 - разжижение навоза водой; НЭ-2 - переход коллоидных включений из дисперсной фазы в дисперсионную среду; НЭ-3, НЭ-6, НЭ-7 - измельчение дисперсной фазы стоков и жидкого навоза насосами; НЭ-5 - разрушение осажденного слоя навоза (гомогенизация); НЭ-4, НЭ-8 - рассеивание большей части энергии напора навозной массы в окружающую среду.

При устранении отмеченных НЭ применен метод "свертывания". Поскольку в этом случае разделение навозных стоков осуществляется непосредственно в трубопроводах для подачи их со свинокомплекса, то становятся излишними резервуары-усреднители, устройства для барботажа стоков (насосы) и насосы для их подачи на дуговые сита.

Рис. 1. Структурно-элементные схемы разделения навоза на фракции: а) существующая; б) предлагаемая

В результате перегруппировки оставшихся функций по элементам объекта строится его функционально-идеальная модель (ФИМ). В ФИМ включаем также все НЭ, которые не были устранены при "свертывании". После "свертывания" остается три НЭ против восьми в существующей системе. Устранение первых двух (НЭ) невозможно, так как их устранение потребует полного изменения технологической схемы- удаления навоза. Предложенная модель разделения навозных стоков на фракции существенно упрощена по сравнению с первоначальной.

Следующий этап - не менее важный - создание работоспособного устройства для разделения стоков на фракции, встроенного непосредственно в напорный трубопровод. С этой целью были изучены отечественные и зарубежные патентные материалы, а также публикации по вопросу разделения навоза на фракции в отечественных и зарубежных изданиях. В результате для последующего анализа было отобрано семь авторских свидетельств и патентов СССР и РФ, на основе которых можно проследить эволюцию устройств для разделения навоза на фракции (рис.2).

Развитие этих устройств начинается с установки для разделения навоза на фракции путем его сжатия в перфорированном цилиндре шнеком от внешнего энергоисточника. Основной ее недостаток - высокие энергозатраты.

В связи с этим предпринимается попытка использования давления навоза, перекачиваемого по трубопроводам, для его разделения на фракции. Однако, в самой конструкции этого устройства был заложен недостаток, делающий его неработоспособным - потеря проницаемости фильтрующего элемента из-за отложения на его внутренней поверхности слоя густой фракции навоза неконтролируемой толщины. Последующее совершенствование шло путем улучшений конструкции фильтрующего элемента с целью повышения его проницаемости. После исчерпания ресурсов за счет изменения конструкции фильтрующего элемента происходит переход на качественно новый уровень: в устройстве для разделения навоза использовано приспособление для съема осадка с внутренней поверхности фильтрующей перегородки и транспортирования его к выходу. Осуществляется это за счет выполнения фильтрующего элемента в виде пружины с размещенной внутри нее ленточной спиралью, приводимой в движение внешним энергоисточником.

На основе выполненного анализа развития разделителей навоза синтезировано устройство с активным рабочим органом (шнеком) для съема осадка с внутренней поверхности фильтрующего элемента и транспортирования его к выходу, с приводом его за счет энергии напора навоза.

а - давление внутри фильтрующего элемента создается прессующим шнеком с приводом от внешнего энергоисточника

б,в,г-фильтрующие элементы различной конструкции, встроенные непосредственно в напорный навозопровод

д) д-внутренняя поверхность встроенного в навозопровод фильтрующего элемента, очищается с помощью спирали с приводом от внешнего энергоисточника

е\ е,ж-внешняя поверхность встроенного в навозопровод фильтрующего элемента очищается с помощью приспособлений различных ^ конструкций, приводимых в движение напором навоза

з-туроошнековыи разделитель свиного бесподстилочного навоза

Рис^Г Развитие"устройств для разделения навоза на фракции: 1-фильтрующий элемент; 2-привод: 3-прессующий шнек: 4-запорный конус; 5-основной гидроцилиндр; 6-дополнитель-ный гидроцилиндр; 7-напорный навозопровод; 8-патрубок отвода жидкой фракции; 9-спираль; 10-барабан; 11-щетка; 12-турбина: 13-шнек с очищающей лентой для съема осадка.

В предлагаемой конструкции разделителя бесподстилочного свиного навоза основными элементами является осевая-турбина. шнек-т>рбина как транспортирующий орган, фильтрующий элемент для разделения навоза на фракции и очищающая лента для съема осадка с внутренней поверхности фильтрующего элемента (рис. 2з). Шнек-турбина в предложенном устройстве выполняет три функции: съем осадка с внутренней поверхности фильтрующего элемента, транспортирование Осадка к выходу и совместно с турбиной обеспечивает собственное вращение за счет энергии напора навозной массы.

Теоретическое обоснование возможности привода шнека для съема и удаления осадка показало его осуществимость. С этой целью был рассмотрен баланс мощности предложенного устройства:

>И, ' (1)

где К, - мощность, потребляемая осевой гидротурбиной для ее привода, кВт;

- мощность, расходуемая на привод шнека-турбины, кВт;

- мощность на преодоление трения в подшипниках шнека, кВт;

- мощность на перемещение слоя густой фракции навоза, осаждающейся на фильтрующем элементе, кВт.

Для определения мощности шнека, работающего в режиме турбины, определим крутящий момент на его валу от давления навозной массы. Рассмотрим силы, действующие на винтовую поверхность шнека. На бесконечно малую поверхность с1Р винтовой поверхности (рис.3), ограниченную в плане бесконечно близкими радиусами Л и (В.+с1Е.) и бесконечно малым центральным углом с/ср, находящуюся под давлением Н, действует элементарная сила ¿Р=Н ¿Р. Эта сила направлена по нормали к площадке оТ7. Если разложить эту сил}' на осевую с!Р_. радиальную с1Рг и тангенциальную йР1 составляющие, то станет ясно, что крутящий момент создается только тангенциальной составляющей с1Р, равной произведению давления Н на проекцию элементарной площадки с!Г в тангенциальном направлении: ёР=Н йГг

Крутящий момент /±М=Я <1Р=К Н с!Р:.

Так как отношение ^ ~ ^У

(где у - угол подъема винтовой поверхности шнека с шагом г), а

Тогда ¿М = =

2 71 ¿Ж

Р,

Интегрируя это вьфажение получим: М = -— • Рг.

2 я"

(3)

Поскольку (¿Р. = Я-г//; ,то Р2 =Н-Рг, где ^ - площадь проекции винтовой поверхности в осевом направлении на горизонтальную плоскость.

где £> - наружный диаметр шнека, м; й - диаметр вала шнека, м.

(4)

Рис. 3. Силы, действующие на винтовую поверхность шнека-турбины

Подставив выражение (4) в формулу (3) получим: о

Мощность напора на валу шнека, передаваемого за счет давления навозной массы, будет равна:

Ы2=М-со = ——, кВт •. (б)

где / - шаг винтовой поверхности шнека, м; а - угловая скорость шнека, с"1.

Мощность на перемещение осадка (по Александрову М.П.) определяется по формуле:

, т

где Со - коэффициент сопротивления, определяемый эмпирическим путем (0 < С < 1,5); Оос - производительность шнека, т/ч; I - длина транспортирования, м.

Выражая О через расход суспензии О (по Жужикову В.А.) получим:

1= е

~ое {\ + М х0) • (8)

где Хв - отношение объема осадка к объему фильтрата.

В соответствии с формулой (1) получаем развернутое выражение баланса мощности прехчоженного устройства:

р-О-Н Н-(-со-(Р:-с!2) О-Ь

102 7+ 8■ 103 >С°(1 + 1/^о)360 •кВг (9)

где Я- рабочий напор, Па; г) - к.п.д. турбины; р -плотность исходных навозных стоков, кг/м3; О - расход, м3/с.

При работе установки происходит выделение фильтрата, вследствие чего давление внутри разделителя по его длине снижается. Для обеспечения же стабильности процесса разделения необходимо сохранение постоянства давления вдоль фильтрующего элемента. Для сохранения стабильности давления необходимо изменение объема пространства внутри разделителя, что достигается конусным исполнением вала шнека.

По результатам поисковых исследований и исходя из баланса мощности определены параметры рабочих органов экспериментальной установки для разделения навоза: 0=30 м3/ч; ш=7 с'; 0=0,13 м; <1=0,027 м (начальный диаметр вала шнека); Я=105Па; ¿=0,8 м; П'с=98%; П'= 80% (П'с - исходная влажность стоков; IVд -влажность осадка); Хо=0,15; конусность вала шнека - 25°.

В третьей главе изложены программа и методика экспериментальных исследований, при проведении которых необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать закономерности изменения частоты вращения шнека-турбины в зависимости от расхода исходной массы, размеров отверстий фильтрующего элемента и толщины слоя осадка.

2. Исследовать влияние на качественные показатели процесса изменения расхода навоза по длине фильтрующего элемента.

3. Исследовать зависимость изменения влажности осадка и фильтрата от размеров отверстий фильтрующего элемента и расхода суспензии.

Экспериментальные исследования с целью получения достаточно объективных результатов проводились на реальных стоках очистных сооружений при установившемся режиме их течения.

В соответствии с поставленными задачами была разработана экспериментальная установка с разделителем навоза (рис. 4). Установка включает в себя трубопровод 3 для подачи жидкого навоза и разделитель. Согласно ФИМ фильтрующий элемент выполнен в виде перфорированного участка трубопровода. Внутри участка напорного трубопровода 3 перед входом в фильтрующий элемент 7 установлена осевая турбина 1, которая жестко связана с валом шнека-турбины 5. Шнек-турбина 5 изготавливался в двух исполнениях: с цилиндрическим и конусным валом. На внешних кромках витков шнека-турбины 5 устанавливается копирующая его форму лента 8. которая использовалась для съема с внутренней поверхности фильтрующего элемента осадка. Лента 8 закреплялась на витках шнека-турбины 5 с возможностью ее перемещения по ним для изменения его диаметра. Для регу лирования давления внутри разделителя на его выходном конце устанавливался регулятор давления 11. Исследования проводились как с регулятором давления, так и без него. Жидкий навоз насосом подавался по трубопроводу 3 в разделитель. При этом в нем создавался напор, за счет которого происходило вращение осевой турбины 1 и через фильтрующий элемент 7 происходило выделение жидкой фракции (фильтрата). Поскольку осевая турбина жестко связана с валом шнека-турбины 5, то происходит и их синхронное вращение. Дополнительный крутящий момент на валу

шнека-турбины 5 появляется также за счет напора навоза на его витках. При вращении шнека происходит съем слоя осадка навоза с фильтрующего элемента 7 и его продвижение к выход)' из разделителя. '

Исследования проводились на экспериментальной установке с соответствующим приборным обеспечением (рис. 5) на реальных стоках в условиях очистных сооружений свинокомплекса АОЗТ "Кудряшовское" Новосибирской области.

Применялись фильтрующие элементы с круглыми отверстиями (диаметром 1,5 и 3,5 мм) и с отверстиями ячеистого типа (размером 1x20мм, 2x20 мм и 4x25 мм). Число отверстий на фильтрующем элементе с диаметром 3,5 мм равнялась 420 на дм 2, а с отверстиями ячеистого типа размером 2x20 мм - 100 на дм Зазор между витками шнека-турбины и внутренней поверхностью фильтрующего элемента изменялся в пределах 2-10 мм с интервалом в 2 мм. Регулировка зазора в пределах 2-6 мм осуществлялась с помощью прокладок различной толщины, устанавливаемых под внутренние поверхности краев фильтрующего элемента, а зазор до 10 мм - с помощью копирующей ленты, закрепленной на витках шнека-турбины.

С помощью камерной диафрагмы установка соединялась с напорным трубопроводом. Расход суспензии в процессе проведения экспериментов регулировался шиберной задвижкой, установленной в напорном трубопроводе, и изменялся от 5 до 70 м3/ч (имитация реальных условий). Контролировался перепад давления с помощью дифманометра ДТ-5, соединенного с камерной диафрагмой.

Рис. 4. Разделитель навоза с конусным шнеком турбиной: 1-осевая турбина: 2-крестовина с подшипником; 3-впускной трубопровод: 4-труба: 5-шнек-турбина: 6-уголок; 7-фильтрующий элемент: 8-лента копирующая; 9-прокладка регулировочная: 10-выпускной трубопровод: I ¡-конус: 12-пружина: 13-крестовина подшипника.

Выход густой фракции измерялся с помощью мерного бака, устанавливаемого за фильтрующим элементом. Эффективность разделения определялась по формуле:

к=

(100— Wc) - (100- 1Уф)

100-ж

(10)

где W - влажность жидкой фракции, полученной в процессе обезвоживания.

В процессе исследований фиксировались также: частота вращения шнека турбины (тахометром ТМ-1) и давление навозной массы на входе в фильтрующий элемент и выходе из него (манометром МЗМ).

Отбор проб суспензии, фильтрата и осадка осуществлялся на каждом режиме работы установки в трехкратной повторности. Обработка результатов экспериментов осуществлялась с помощью общепринятых методов математической статистики.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований. Установлено, что при выполнении вала шнека-турбины цилиндрическим, из-за изменения объема, обрабатываемой массы вследствие выделения фильтрата внутри фильтрующего элемента по его длине, происходит неконтролируемое изменение давления. А это ведет к дестабилизации процесса разделения навоза, смешиванию исходной массы с появляющимся осадком. При этом частота вращения шнека-турбины зависит в основном от подачи навозной массы, составляя 40-60 об/мин при расходе 5-15 м3/ч, а давление пропорционально расходу. При увеличении подачи частота вращения линейно растет, составляя 250 об/ мин при расходе 70 м3/ч. Зависимость числа оборотов шнека-турбины от размеров отверстий фильтрующего элемента и зазора между его внутренней поверхностью и витками шнека-турбины незначительна. В связи с переменным давлением по длине фильтрующего элемента шнек-турбина вращается нестабильно.

В связи с этим последующие исследования велись со шнеком-турбиной, имеющим конусный вал (25°).

Проведенными исследованиями также установлено, что давление внутри фильтрующего элемента по его длине при выполнении вала шнека-турбины конусным остается практически неизменным, как при установке запорного конуса, так и без него, частота вращения шнека-турбины также постоянна. В связи с этим последующие эксперименты проводились без запорного конуса.

Эксперименты также показали, что на фильтрующих элементах с

Рис.5. Схема экспериментальной установки.

1-погружной фекальный насос; 2-задвижка;; 3-напорный трубопровод; 4-камерная диафрагма; 5-соедннительные трубки; 6,8-манометры; 7-разделитель навоза в сборе; 9-конус; 10-тахомстр; 11-мерный бак; 12-дифманометр.

круглыми отверстиями диаметром 1.5 мм и отверстиями ячеистого типа размером 1x20 мм, независимо от зазора между внутренней поверхностью фильтрующего элемента и витками шнека-турбины, разделения суспензии не происходит. При этом до производительности 30 м3/ч вся масса транзитом проходит через разделитель и фильтрования суспензии через фильтрующий элемент практически не происходит. С ростом производительности выше 30 м3/ч увеличивается давление внутри фильтрующего элемента и по достижению его значения 0,25 МПа, происходит разрушение слоя осадка на внутренней поверхности фильтрующего элемента, после чего весь объем суспензии проходит через фильтрующий элемент.

Значительно эффективнее процесс разделения жидкого навоза и навозных стоков происходит на фильтрующих элементах с круглыми отверстиями диаметром 3,5 мм и отверстиями ячеистого типа размером 2x20 мм при зазоре между фильтрующим элементом и витками шнека-турбины равном 8 мм (рис.б).Эффективность разделения бесподстилочного свиного навоза влажностью 96 % на фильтрующем элементе с размером отверстий 3,5 мм при производительности 5-20 м3/ч составляет около 75%, при 30 м 3 /ч - около 65%. С отверстиями ячеистого типа размером 2x20 мм при производительности 5-15 м 3/ч эффективность разделения составляет около 60%, при производительности 35 м'/ч - около 50%.

95

9С

85 80 75

0 10 20 X" 40

Рис. 6. Зависимость влажности густой фракции навоза \Ус от производительности разделителя 0 при различной исходной влажности: о-на решетах с круглыми отверстиями диаметром 3.5 мм:х-на решетах с ячеистыми отверстиями размером 2x20 мм.

При повышении влажности исходного навоза до 99% эффективность разделения снижается.

На фильтрующем элементе с отверстиями ячеистого типа размером 4x25 вся масса суспензии, независимо от ее расхода, проходит через фильтрующий элемент и независимо от зазора между внутренней поверхностью фильтрующего элемента и витками шнека-турбины разделение суспензии не происходит.

В пятой главе приведена технико-экономическая оценка результатов проведенных исследований, что позволило по-другому подойти к технологическим процессам разделения бесподстилочного свиного навоза на фракции.

Существующие в настоящее время технологические процессы разделения навоза на фракции представляют собой развернутые системы с энергоемким, неэффективным и дорогостоящим оборудованием. Во многих случаях это приводит к неоправданно высоким капитальным и эксплуатационным издержкам.

Предложенная в результате исследований функционально-идеальная (экспериментальная) модель с установкой для разделения навоза в напорных навозопроводных системах позволяет отказаться от приемников-усреднителей и сократить протяженность трубопроводных систем (рис.1). Применение предлагаемого разделителя навозных стоков в функционально-идеальной модели позволяет примерно втрое повысить эффективность разделения по сравнению с дуговыми ситами СД-Ф-50.

Таблица

Показатели сравнительной экономической эффективности установки для разделения свиного бесподстилочного навоза

на фракции

Значения показателей Степень

№ Показатель технического средства снижения

базового нового штрат, %

1. Суммарные годовые затраты 8869,7 6935,5 20 на эксплуатацию комплекта,

чел.-ч

2. Удельные эксплуатационные 56121 34709 39 затраты, тыс. руб.

3. Удельные капвложения, тыс. руб. 60196 34917 42

4. Годовой экон. эффект, тыс. руб. - 25278

При этом в 3.5 раза снижается энерго-, материалоемкость установки за счет использования энергии напора навозной массы, исключения промежуточных емкостей и уменьшения числа электродвигателей, также в 1,7 раза уменьшаются капитальные вложения за счет совмещения операции транспортирования и разделения на фракции.

По результатам исследования разработаны исходные требования на установку для разделения свиного бесподстилочного навоза на фракции при транспортировании. Исходные требования рассмотрены и утверждены ученым советом института механизации сельского хозяйства (НГАУ) и переданы Главному- Управлению ВУЗов Министерства сельского хозяйства РФ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

1. Установлено, что основным направлением повышения эффективности разделения навоза на фракции является снижение энерго-, материалоемкости с одновременным упрощением технологического процесса.

2. Наиболее эффективным процессом следует считать разделение навоза на фракции при транспортировании непосредственно в напорных трубопроводных системах.

3. Разработанная функционально - идеальная модель разделения навозных стоков на фракции за счет использования энергии напора при транспортировании по трубопроводным системам позволяет существенно упростить технологическую схему их обработки с одновременным снижением энерго-, материалоемкости процесса.

4. Получена математическая модель энергетического баланса разделения навозных стоков на фракции, связывающая конструктивные параметры рабочих органов установки с качественными показателями процесса разделения.

5. Теоретически и экспериментально обоснована конструктивная схема и параметры рабочих органов установки для разделения навоза с приводом его активных элементов за счет использования энергии напора навозной массы.

6. Обоснованы конструктивно- режимные параметры разделителя навозных стоков установки: диаметр фильтрующего элемента 200 мм; длина разделителя - 1950 мм; конусность вала шнека - 25 0 ; частота вращения шнека-турбины - 60 об/мин; размер ячеек фильтрующего элемента (круглых диаметром 3,5 мм и ячеистых 2x20 мм); зазор между витками шнека-турбины и внутренней поверхности фильтрующего элемента - 8 мм.

7. Экспериментальными исследованиями и производственной проверкой установлено, что установка обеспечивает производительность от 5 до 20 м 3 /ч при влажности исходной массы 96-99% и эффективности разделения навоза 60-75%.

8. Применение разделителя бесподстилочных свиных навозных стоков в составе разработанной технологической схемы разделения навоза позволяет в 3,5 раза снизить энерго-, материалоемкость установки, примерно в 1,7 раза уменьшить капитальные вложения за счет совмещения операции транспортирования и разделения.

9. Годовой экономический эффект от использования установки для разделения бесподстилочного навоза на фракции составит 25 248 тыс.руб.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Патент №1687153(РФ). Устройство для разделения навоза на фракции при транспортировании /В.П.Ожигов, Е.А.Булаев,-Опубл. в Б.И.-№40.-1991.

2. Ожигов В.П., Булаев Е.А. Теоретическое обоснование бесприводных устройств для разделения навоза на фракции в период транспортирования // Проблемы науки и производства в условиях аграрной реформы / Тезисы докладов научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава НГАУ, - Новосибирск. - 1993,-С. 205-207.

3. Ожигов В.П., Булаев Е.А. Теоретическое обоснование турбошнекового устройства для разделения навоза на фракции в период транспортирования // Проблемы науки и производства в условиях аграрной реформы / Материалы научно-практической конференции НГАУ,-Новосибирск.-1994.-С.86-93.

4. Ожигов В.П., Булаев Е.А. Разработка технических средств для разделения навоза на фракции в период транспортирования.: Отчет о НИР, ГР №01.9.30.008670.1995.

5. Ожигов В.П., Булаев Е.А. Обоснование конструктивно - режимных параметров рекуперативного разделителя навоза // Проблемы АПК в условиях рыночной экономики / Региональная научно-практическая конференция НГАУ,-Новосибирск.-1996.-С. 198-199.

6. Ожигов В.П., Булаев Е.А. Совершенствование устройств для разделения навоза на фракции за счет его напора // Техника в сельском хозяйстве.-1996.-№4,- С. 11-13.

7. Решение ВНИИГПЭ от 28.05.96 г. о выдаче патента по заявке №93035103/13 "Устройство для разделения навоза на фракции при транспоргировании"/В.П.Ожигов, Е.А.Булаев.

Подписано к печати 10.02.97. Формат 60x84 1/16 Объем 1,2 усл.п.л. Тираж 100 экз. Заказ №70

Ротапринт НГАУ