автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии и обоснование параметров устройства для повышения плодородия почв с использованием отработавших газов трактора

МУЧНО-ПРОИЗЗОДСТВЕШОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ '^РЫСЕЛЪХОЗЖХШШЦИЯ"

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ТРАКТОРА

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технически наук

На правах рукописи

ШАХВЕРДЯН РУБЕН АЛЕКСЕЕВИЧ

Ереван - 1992

А,-

Работа выполнена в Армянском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства НПО "Армсельхозмеханизация".

Научный руководитель - член-корреспондент А11 РА,

доктор технических наук, профессор АЛЕКСАНДРИИ К.Ь.

Официальные оппоненты -

доктор.технических наук,

профессор

ГРИГОРЯН ш.м.

- кандидат тохничсскпх наук, старший научный сотрудник МАРУТЯН А.К.

Ведутгее предприятие - Армянская государственная;

зональная машиноиспытательная станция

Еашита диссертации состоится октября 1952г.

з 10 часов на заседании специализированного совета А 132.03.01 по зашкте диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук при научно-производственном объединении "Армсельхозмеханизация" по адресу: 378414, Республика Армения, Наирииский район, пос. Егзард, НПО "Армсельхозмеханизация".

С диссертацией гложно ознакомиться в библиотеке объединения. Автореферат разослан " ¿? " сентября 1392г.

Учений секретарь специализированного совета кандидат технических наук, старший научный сотрудник

л.г.агад:::анян

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема повышения плодородия почв, в ча тности, солонцовых становится одной из наиболее актуальных. Ее разрешение позволит значительно расширять кормовую базу животноводства и увеличить производство других сельскохозяйственных продуктов.

Задача эта в целом весьма сложная, учитывая большое разнообразие солонцов в различных зонах СНГ и большое количество факторов, лимитируюших их плодородие. Тем не менее, важнейшие научно-теоретические предпосылки и методы мелиорации и повышения плодородия почв к настоящему времени получили вполне конкретное освещение и широкое практическое применение.

Наряду с этим важна также задача повышения плодородия других типов почв применением экологически чистых к экономически выгодных методов, одним из которых является использование в качестве мелиоранта углекислого газа, так-_как__наличие его в почве способствует растворению карбонатов к улучшает усваиваемость растениями минеральных удобрений. Наиболее перспективными источниками углекислого газа для использования его в почвообработке являются отработавшие газы трактора. Решение данной задачи введением отработавших газов в почву с предварительной их очисткой будет способствовать и улучшению зашиты окружающей среды.

Повышение плодородия почв к улучшение экологической ситуации особо важное значение приобретают для Армении, где засоленные почвы занимают около 30 тысяч гектаров и распространены в зонах интенсивного земледелия.

6 свете изложенного исследования, посвяшенные совершенствованию технологии и обоснованию оптимальных параметров технических средств для повышения плодородия почв с использованием очищенных отработавших газов трактора, являются актуальными и имеют большое народнохозяйственное и научное значение.

Цель и задача исследований. Целью настоящей работы являете* исследование и совершенствование технологического процесса введения отработавших газов трактора в почву для повышения плодородия, а также разработка и обоснование конструкции устройства для его осуществления.

1> соответствии с поставленной целью выдвинуты следующие задачи исследований:

- разработка и исследование технологического процесса введения отработавших газов трактора в почву;

- разработка технологической схемы устройства;

- проведение теоретических и экспериментальных исследований устройства для введения отработавших газов в почну;

- определение технико-экономических показателей устройства.

Объект» исследований. При обосновании параметров и разработке устройства для повышения плодородия почв с использованием отработавших газов трактора объектом исследований явились:

- экспериментальный образец устройства очистки и введения отработавших газов в почву;

- характерные солонцовые почвы Араратской равнины Армении;

- трехстосчный рыхлитель РНП-50 в компановке с экспериментальным образцом устройства очистки и введения отработавших газов в почву.

методика исследований предусматривала разработку теоретических положений и получения на их основе расчетных формул для определения конструктивно-технологических параметров жидкостного нейтрализатора-!! обоснование количества к схемы расстановки рыхляших органов, а также проведение экспериментов с целью проверки основных результатов проведенных теоретических исследований.

Теоретические исследования проводились с использованием известных положений земледельческой механики, гидравлики, математического анализа и теоретической механики. Результаты исследований обрабатывались методом математической статистики, а расчеты проводились на ЭЦВМ "Наири-2".

Научная новизна. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана и предложена технология для внесения отработавших газов тракторного двигателя в почву с целью повышения ее плодородия, а так;-:;е конструкция приспособления для ее осуществления. Получены аналитические зависимости для определения основных параметров устройства; определены и обоснованы его кинематические и конструктивные параметры; выявлены качественные, эксплуатационные и энергетические показатели рабочего процесса.

Предложенные технология и конструкция устройства зашпшены двумя авторскими свидетельствами на изобретение.

Практическая ценность и реализация •результатов гсолрдорч-нип. На основе результатов выполненных исследований в НПО "Арм-сельхозмеханизация" усовершенствована технология и разработано, спроектировано и изготовлено устройство для введения отработавших газов тракторного двигателя в почву. Устройство позволяет газы перед введением в почву подвергнуть очистке от вредных компонентов. Разработка прошла широкие производственные испытания

з Араратском производственном объединении "Плодородие". Основные результаты диссертационной работы приняты к использованы ГСКТБ НПО "Армсельхозмеханизация" при выполнении ОКР по разработке новой технологии и технических средств для введения отработавших газов трактора в почву.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждены на научно-технических конференциях НПО "Армсельхозглеханизация" и АрмНИИ почвоведения и агрохимик в 1S87..,1991гг. и на 3-й Республиканской конференции аспирантов Аргл ССР в г. Ереване /1939г./.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в том числе в двух авторских свидетельствах.

Объем -работы, диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложений и списка литературы. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и 13 таблиц. Список использованной литературы включает 110 наименований, из них 3 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

но введении обоснована актуальность темы и приведены основные, выносимые на защиту, положения.

Ь пепвой главе диссертации на основе изучения научно-технической литературы, информационных и патентных источников, изложено состояние вопроса способов мелиорации и повышения плодородия почв, приведены сведения о существующих технологиях и технических средствах длявведения газов в почву и их очистки от вредных компонентов, изучен состав отработавипхгазов дизельных тракторных двигателей, дан критический анализ конструкций существующих средств очистки и введения газов в почву. Сформулированы цель и задачи исследований.

Исследованию технологий повышения плодородия солонцовых почв посзяшены работы И.Н.Антипов-Каратаева, В.А.Концы, К.П. Пака, А.!'.!.Ыожейко, В.У.Бабушкина, И.М.Панова, С.Ф.Аверьянова, Ji.X.Кима, ¿.Г.Агабабяна, Г.П.Петросяна, А.И.Читчяна и других.

Анализ 'суиествуюших технологий показал, что из перспективных способов мелиорации и повышения плодородия почв является использование углекислого газа.

С точки зрения практического применения, наиболее целесообразным является использование в качестве источника получения углекислого газа отработавших газов двигателей внутреннего сгорания трактора.

Для уменьшения загрязнения почвы но сравнению с известными способами почвообработки одновременно с внесением газов в почву необходимо предусмотреть их очистку. Вопросами очистки и снижения токсичности отработавших газов дизелей занимались П.Л.Варшавский, Н.З.Битколоз, Р.В.йалов, В.И.Смайлис, В.В.Царев, Г.И. Еуков, Р.М.Поповичекко, З.Е.Заськовскпй и другие.

В настоящее время системы снижения токсичности внедрены и эксплуатируются только лишь в горнорудной промышленности. Для тракторных дизелей системы снижения токсичности практически не исследованы.

В целях снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания последние пропускаются через специальные аппараты - нейтрализаторы.

По осуществлению контакта газа с реагентом жидкостные нейтрализаторы можно разделить на пять основных типов:

- барботажного типа,

- с контактом газа по поверхности большого объема'реагента,

- с распиливанием реагента,

- с орошаемыми засыпками,

- комплексные.

Анализ технических средств очистки отработавших газов показал, что наиболее эффективными для использования з сельском хозяйстве являются жидкостные нейтрализаторы, основанные на барботанном принципе действия.

На основании анализа состояния вопроса и изложенных выводов сформулирована цель и установлены задачи теоретических и экспериментальных исследований.

Во второй главе диссертации приводятся обоснование к описание конструктивно-технологической схемы устройства для очистки и введения отработавших газов трактора в почву, теоретическое обоснование параметров устройства.

На основании критического анализа недостатков и преимуществ существующих технических средств очистки и введения отработавших газов трактора в почву разработана конструкция устройства для очистки и введения отработавшх газон тсакториого двигателя в ночьу.

Почвообрабатывающий агрегат состоит из энергетического средства - трактора 1 с выхлопной трубой 2, к которой подключена магистраль 3 выпуска отработавших газов; долпзочной емкости

1

/ / А 4 У / Л^ V/1 Л V / А ^УМ Л// - V / А ч V у V1' / Д

Рис.1.Технологическая схема устройства для очистки и введения отработавших газов тракторного двигателя в почву.

для жидкости 4, посредством патрубков соединенной с магистралью 3 и с жидкостным нейтрализатором 5, включающим патрубки 6 подвода газа; трубопровода 7 отвода очишенного газа; перфорированной трубы; волногасителей и шлангов 8 отвода раствора углекислого газа, соединенного с трубопроводом 7, по которому смесь подается к рабочему органу 9 /рис.1/.

Работа устройства осуществляется следукишм образом /рис.2/. При работе трактора отработавшие газы, выходя из выхлопной трубы по трубопроводу, подаются к жидкостному нейтрализатору и к доливочноыу баку. Газы создают давление в баке, частично смешиваются с водой и последняя через патрубок подается в трубопровод, где они смешиваются вторично и в смешанном виде поступают в барботатор нейтрализатора. В полости нейтрализатора газ бар-ботпрует через слой жидкости и уже очишенным по трубопроводу поступает к рабочему органу. Волногасители препятствуют распространению к стенкам нейтрализатора волн, образующихся при барботировании, совместно с вредными примесями. Между волногасителями на поверхности жидкости скапливаются несгоревшке остатки ГСМ, а тяжелые частицы оседают на дно. Зто позволяет по патрубкам, находящимся ниже уровня воды, но выше дна нейтрализатора , отводить насыщенный раствор С02 по трубопроводу к рабочему органу.

От Sbruof^oû rryi&emcfll

-—- ¿cSn.

Рис.2. Принципиальная схема работы устройства.

Труба., вводящая газ и жидкость в почву устроена таким образом, что в нижние слои подается газожпдксстная смесь, а в верхние - жидкость, что поззоляет увеличить количество газов, задерживаемых почвой.

Установка системы выпуска отработавших газов с очисткой связана с увеличением гидравлического сопротивления выхлопного такта двигателя, что в свою очередь может привести к ухудшению его'мошностных и экономических показателей, а также вызвать нежелательные изменения в составе отработавших газов.

Сопротивление жидкостного нейтрализатора барботажного типа выражается формулой:

где лР0- давление, затраченное на образование пузнрь?;ов, Н/м2;

лстатическое давление столба жидкости в нейтрализаторе, Н/м2;

лр - потери давления на преодоление сопротивления поп псэ-

" СОПр I ^ » . _

хождении отверстий барботажного устройства, Н/м ; ff - диаметр пузырьков, м;

с/у-диаметр отверстий барботашого устройства /ci,5-= U,C0ö... 0,Q2ü м/;

высота столба жидкости,, м;

плотность жидкости, для воды - p0ic- SS8,2 кг/м3;

плотность газа, для отработавших газов -= 1,32 кг/м3; - коэффициент сопротивления /трения/, определяется таблично, для гладких стенок - ^ = 0,0164;

1ХГ- линейная скорость газов в отверстиях, м/с.

Давление, затраченное на образование пузырьков и потери давления на преодоление сопротивления при прохождении отверстий барботажного устройства совместно составляют менее одного процента от статического давления столба жидкости в нейтрачизаторе.

Так как технология предусматривает также введение в почву вместе с газами и воды, то в процессе работы системы уровень жидкости в нейтрализаторе понижается. Кроме того, работа жидкостных нейтрализаторов характеризуется тем, что имеет место капельный вынос жидкости и расход его за счет испарений. Для определения рациональных параметров как додиночного бака, так и жидкостного нейтрализатора, а также выпускных трубопроводов газа и жидкости, необходимо рассмотреть процесс прогрева системы выпуска и тепловой режим работы.

С учетом вышеизложенного был рассмотрен процесс расхода тепла отработавших газов и определены тепловой и материальный балансы системы выпуска. Тепловой баланс системы складывается следующим образом.

Приход тепла: с отработавши.® газами от двигателя - С)ог, который делится на тепло, поступающее в доливочный бак - (?0Г£. и тепло, поступающее в жидкостной нейтрализатор -00гн> то есть

■ /2/

Расход тепла: на нагревание жидкости в доливочном баке -

О. .ь

потери тепла в окружающую среду из доливоч-

кого бака -О.

на нагревание жидкости в нейтрализаторе -0иа<р. на испарение жидкости из нейтрализатора -0иШн потери тепла в окружающую среду из жидкостного нейтрализатора -ОпоГу1<

с отработавшими газами и водой из нейтрализатора - 0ОГ . Уравнение теплового баланса запишется в виде:

Зог+Оог^^О^О^^+О^ + С, /3/

Ооптвнагр+впеге >

подставив ^н?,г.пн:',я Цсг и 0ОГ в /2/, а также учитывая, что коли-

Б ^

чество тепла, отданное отработавшими газами в системе выпуска и очистки 0ОГ=0СГ~0СГ , получим

0ог= 0тгр + 0шгР + 0ис„н+ 0„огн /4/

Теоретические расчеты показали, что при режиме работы тракторного двигателя 11 = 1200 об/мин теплоемкость отработавших газов при температуре порядка tн = 335...342°С равна Сог= 0,252* "4,19 кДж/кг-град. Если массовый расход отработавших газов тог-= 0ДС97 кг/с, температура отработавших газов на выходе из системы £к= 58°С, то 0ОГ= 32,55 кДж.

Исследования показали, что при нормальных условиях работы двигателя в режиме И = 12С0 об/мин, расход тепла отработавних газов в жидкостном нейтрализаторе Она!р= 8,2 кДж, среднее теоретическое значение потери тепла в окружаюшую среду из нейтрализатора QnCrн= кДж, при температуре среды 15...33"С. Расход тепла отработавших газов на испарение жидкости из нейтрализатора определяется по формуле:

/5/

где количество выпариваемой жздкости, кг/с;

- удельная теплота парообразования, кДж/кг;

о - время, с.

Расчеты показали, что 0,си = 23,8 кДж. На основании проведенных исследований, тепло отработавших газов в системе выпуска и очистки для установившегося режима работы двигателя распределится в следующем порядке: на испарение - 73...90^, на нагрев - 20...8%, потери в окружаюшую среду - 7...2,ч.

Для определения объемов жидкостного нейтрализатора и доли-вочного бака рассмотрен материальный баланс системы. Проведены расчеты по определению минимального рабочего количества жидкости в нейтрализаторе. При этом установлено, что с увеличением наружной поверхности нейтрализатора увеличиваются потерн, тепла в окружаюшую среду и понижается температура ;кидкостп, что естественно уменьшает количество испаряемой жидкости. Расход жддкостк приводит к увеличению расхода боды из доливочного бака, так как сравнительно меньшее количество воды требует меньшего тепла на нагревание и испарение. При этом, чем больше расход тепла на потери в окружаюшую среду, тем меньше тепла расходуется на испарение. Таким образом, для достижения микималь-

кого расхода жидкости на испарение нужно иметь максимальную плошадь наружной поверхности нейтрализатора, что в итоге приводит к увеличению продолжительности работы системы очистки газов без доливки жидкости в бак.

Количество жидкости, отводящееся к рабочим органам сельскохозяйственной машины язляется регулируемой величиной, так как жидкость из нейтрализатора вытекает через водонапорный краник.

С увеличением количества подаваемой в верхние слои воды улучшается усваиваемость вводимых газов почвой. Однако увеличение количества подаваемой воды ограничено исходя из контруктив-ной и эксплуатационной целесообразности устройства с учетом расходов воды на испарение и капельный вынос. Из вышеуказанного, а также из времени работы устройства без технологических остановок Т , то есть времени истечения жидкости из доли-вочного бака в нейтрализатор, были определены объем доливочного бака и диаметр отверстия трубопровода, соединяющего доливочный бак с нейтрализатором.

Анализ исследований показал, что оптимальным объемом нейтрализатора является VH = С, 16 м-3, обеспечивающий меньшее количество испарения жидкости в течении одного технологического цикла. Из конструктивных соображений было выбрано оптимальное значение диаметра трубопровода dr~ 6 мм, что соответствует

VE = ICO л к Т --Z ч; Уя =150 л и Т =3 ч; Vf=2CG ли Т =

Предложенное устройство по очистке и введению отработавших газов тракторного двигателя может быть скомпановано с большинством серийно выпускаемых мелиоративных машин /плуги, культиваторы, рыхлители, шелеватели и т.д./. Рассмотрен частный случай установки и работы устройства на рыхлителе. Обоснованы количество и схема расстановки рыхляших органов исходя из требований обеспечения качественного рыхления и насыщения отработавшими газами почвы по всей рабочей ширине, при минимальном их количестве.

выбрана схема, при которой три рыхлящих органа установлены в одном ряду, при этом обеспечивается оптимальное соотношение разрыхленности почвы и распределения в ней газожкд-костной смеси.

Получено аналитическое выражение для определения ширины захвата машины - Бсл,м:

=4 ч.

где О - глубина обработки почвы, м;

С - наивысшая от поверхности поля точка подъема почвенных частиц, м;

/6 - ширина рабочих органов, м;

Ир- коэффициент разрыхленностк, зависший от свойств почвы, определяется экспериментально;

с< - угол боковых деформаций, град.

В третьей главе приведены программа и методика проведения экспериментальных исследований.

Целью экспериментальных исследований явились проверка и подтверждение результатов аналитических выкладок и зависимостей, установленных при теоретическом исследовании процессов очистки и введения отработавших газов трактора в почву; выявление эффективности как применения предложенной технологии для повышения плодородия почв, так и жидкостного нейтрализатора; установление оптимальных параметров разработанного устройства.

Б соответствии с поставленными задачами программа экспериментальных исследований предусматривала:

- определение основных характеристик участков проведения экспериментов;

- определение технологических показателей работы системы и обоснование основных параметров устройства;

- сравнительную оценку эффективности различных способов взедения отработавших газов в лабораторных условиях;

- изучение влияния газов на солевой состав почвы экспериментальных участков;

- исследование степени очистки газов от вредных примесей;

- сравнительную оценку влияния отработавших газов на урожайность .

Для осуществления намеченной программы экспериментальных исследований изготовлен экспериментальный образец устройства для очистки и'введения отработавших газов тракторного двигателя в почву, разработанный "на основании проведенных теоретических исследований.

Экспериментальное приспособление состоит из следующих основных узлов /рис.3/: термостойкий трубопровод 1, додиночного бака 2, жидкостного нейтрализатора 3, трубок для введения газо-жидкостнсй смеси 4 в почву, шлангов 5, трубопровода 6. Ь свою очередь жидкостной нейтрализатор состоит из /рис.4/: корпуса А,

и шланги смя/пы

Ркс.З. Конструктивная схема экспериментального устройства для очистки и введения отработавших газов трактора в почву.

входных отверстий Б, выходного патрубка В, барботатора Г, двух волногасителей Д, регулировочных водонапорных краников Е.

доливочный бак и жидкостной нейтрализатор крепятся к раме почвообрабатывающей машины посредством специальных скоб. Трубки для введения газокидкостной смеси б почву крепятся к рабочим органам рыхлителя специальными хомутами. Термостойкий трубопровод крепится к выхлопной трубе трактора при помоши съемного приспособления с конической юбкой. Ка все трубопроводы, шланги, прикрепленные к трубам и патрубкам, надеваются хомуты для обеспечения герметичности.

Для наблюдений за уровнем жадности в нейтрализаторе в его стенке устроено окно. Кроме этого, все шланги снабжены водонапорными краниками для регулирования истечения жидкости.

Для определения технологических показателей работы системы очистки предусмотрены ртутные термометры, прикрепляемые к

5 £ в £ £

Крыи/ка А снята. /

1 >°о0о0о0о°<Ж£ ' / о в о в о о

| / Ж , >

1 \' V-у <

1

\

г

Рис.4. Конструктивная схема жидкостного нейтрализатора.

стенкагл нейтрализатора и трубопроводам, а также мерные сосуды для жидкости.

С целью оценки эффективности применения устройства для очистки и введения отработавших газов трактора в почзу был составлен почвообрабатывающий агрегат из трактора К-7С1, навесного трехстоечного рыхлителя к экспериментального устройства.

На выбранный участок составляется характеристика, то есть определяется тип почвы, рельеф и микрорельеф поверхности, твердость почвы, степень засоренности,камнями и покрытия растительными остатками. Влажность почвы определялась весовым методом.

С целью* сравнительно!! оценки эффективности различных способов введения газов с точки зрения наилучшего задержания С02 в почве проводились серии лабораторных экспериментов.

для изучения влияния отработавших газов на химический состав почвы была проведена солевая съемка участков экспериментальных исследований. Солевая съемка проводилась дважды: до и после введения газов в почву. Экспериментальное поле было разделено на три участка: на первом участке проводилось четырехкратное газирование почвы, на втором - двухкратное, а третий участок был оставлен на контроль. Анализы проб почвы были сданы в химическую лабораторию научно-исследовательского инсти-

тута водных проблем и гидротехники РНПО "Армводхоз", где определялось содержание ионов карбоната, бикарбоната, хлора, сульфата, кальция, магния, натрия.

Для сравнительной оценки влияния отработавших газов на урожайность сельскохозяйственной культуры, после введения очищенных газов в почву, участки были засеяны кукурузой на силос. При уборке урожая бы.ли собраны образцы растений для проведения окончательных сравнительных анализов.

По задержанию сажи в нейтрализаторе можно судить об очистке отработавших газов от канцерогенного углеводорода - бензпи-рена, так как этот компонент содержится в адсорбированной на саже форме.

Кроме вышеописанных экспериментов, проводились также химические анализы на обнаружение бензпирена или его следов в сельскохозяйственной культуре, выращенной на опытных участках. Экстракты, полученные из початков и зеленой массы кукурузы, были сданы на ЯМР-спектр в институт тонкой ирганической химии АН РА.

Исследования работы системы очистки проводились как в стационарных, так и в полевых условиях при номинальной нагрузке и холостом ходу. Производились замеры температур отработавших газов до к после жидкостного нейтрализатора, боковой и верхней стенок нейтрализатора. Замеры уровня воды через окно в жидкостном нейтрализаторе производились только на остановках, после прекращения колебаний поверхности воды.Производились также замеры количества воды, вынесенной из нейтрализатора в зависимости от времени, нагрузки двигателя, высоты от верхней стенки до поверхности воды.

Результаты испытаний обрабатывались методами математической статистики на ЭЦБМ "Наири-2".

В четвертой главе диссертации изложены результаты и анализ экспериментальных исследований.

Полевые.экспериментальные исследования проводились на производственных участках орошаемых земель Араратского производственного объединения "Плодородие" Республики Армения,

Составлены характеристики экспериментальных участков. Выбранные участки характеризовались следующими данными: культурная орошаемая зе:/.чя, почва однородная по механическому составу и характерная для данной зоны. Почва на участках слабокамекистая, в пределах почвенного профиля крупных каменистых включений не наблюдалось.

С целью определения технологических показателей работы сис-

теш очистки отработавших газов были проведены полевые исследования. В процессе исследований определялись зависимости сопротивления жидкостного нейтрализатора от толшины слоя жидкости.

В результате опытов полугены данные об изменении толщины слоя жидкости и по результатам построен график /рис.5/. Из анализа графического материала следует, что увеличение толшины слоя жидкости приводит к возрастанию сопротивления жидкостного нейтрализатора, причем по мере возрастания Ь0,с до значений 0,33... 0,35 м не происходит резкого увеличения Р , однако дальнейшее возрастание Иж приводит к более интенсивному увеличению сопротивления нейтрализатора Р . Сопротивление уменьшается также при увеличении деаметра отверстий барботатора. Полученные экспериментальные зависимости по определению сопротивления жидкостного нейтрализатора согласуются с данными теоретических исследований.

Для определения оптимальной влажности почвы при введении отработавших газов проводились лабораторные эксперименты с целью сравнительной оценки эффективности различных способов введения газов с точки зрения наилучшего задержания СО, в почве. Проводились две серии опытов: I серия - введение отработавших газов в почву без влаги; 1Г серия - введение отработавших газов с одновременным введением воды. Результаты лабораторных исследовании показали,-чте-оптимальной является наибольшая разность между начальной и конечной влажностями, то есть 30 % содержание в надпочвенном слое воздуха при увеличении влажности с 12 % до 30,6 %. То есть наилучшее задержание газа, имеет место при введении в почву с одновременным введением воды.

Результаты химических анализов почв, собранных с экспериментальных участков до введения газов и после свидетельствуют об изменении солевого состава почв. При этом на участке, где проводились четырехкратные введения газов в почву, наблюдается более интенсивный процесс рассоления.

При исследовании степени очистки отработавших газов от вредных примесей получены зависимости, позволяющие произвести сравнительную оценку. Анализ данных, полученных при экспериментах, показывает, что количество бензпирена, обнаруженное в нейтрализаторе, существенно зависит от нагрузки, двигателя, от времени работы и объемной скорости. Результатами анализ на содержание бензпирена в гщщкостп нейтрализатора подтверждается факт задержания этого канцерогенного углеводорода в нейтрализаторе.

Рис.5. Зависимости Р ст НЛс. —о—- df= 0,015 м, ds = 0,010 м.

для исследования степени накопления бензпирена сельскохозяйственными культурами был проведен анализ зеленой массы к початков кукурузы. На анализ по определению следов бензпирена были сданы три пробы экстрагированных веществ: початки, контроль и зеленая масса. Контрольными веществами являлись экстракты, полученные из зеленой массы и початков кукурузы, выращенных на контрольных участках опытного поля. Анализируя графический материал, пришли к выводу, что бензпирен не содержится ни в одной из проб.

После проведения солевых съемок поля был проведен посев кукурузы на силос. Технология возделывания сельскохозяйственной культуры не изменялась. Перед уборкой уролсая были взяты образцы растений для сравнительных анализов. На рис. 6 приведен график зависимостей урожайности кукурузы на силос и сухого остатка на участках четырехкратного и двухкратного газирования. Как видно из графика, урожайность кукурузы повысилась вне зависимости от солевого состава почвы. На участках урожайность повысилась: при двухкратном газировании на 5%, при четырехкратном - до 20%.

В пятой главе приведены данные об экономической эффективности; применения устройства для повышения плодородия почв с

01

с

ГО 9 д 7 6

5 ' «

3

г /

/ *

/ /

о о ! / о

/ о

1 О

Г

/ О

/ /

/ /

/ У ■

с

Рис.6. Зависимости и .

, - урожайности экспериментальных участков, отнесенные к урожайности контрольного участка, С - сухой остаток, мг/1С0гр.

использованием отработавших газов трактора. Но учитывал создавшуюся в настоящее время неопределенность и нестабильность в ценообразовании, отсутствие единой •устойчивой валютной единицы в границах; СНГ, при оценке эффективности научных разработок исключили из рассмотрения прямые эксплуатационные затраты. Осуществление очистки и введения отработавших газов трактора в почву приводит к увеличению затрат, однако эти затраты окупаютс за счет повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения экологии.

ОЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенные экспериментально-теоретические исследования по совершенствованию технологии и обоснованию параметров устройства для повышения плодородия почв с использованием отработавших газов трактора позволяют сделать следующие обане выводы и рекомендации :

1.Одним из наиболее перспективных способов мелиорации и повышения плодородия почв является использование углекислого газа.

2.Наиболее эффективными для использования в сельском хозяйстве являются жидкостные нейтрализаторы, основанные на барботаж-ном принципе действия.

3.Разработанные элементы технологии и устройства для ее осуществления обеспечивают повышение плодородия и уменьшение загрязнения почвы. При этом повышается эффективность утилизации отработавших газов за счет создания возможностей многократного взаимодействия газов с жидкостью, что в свою очередь значительно уменьшает вредные выбросы в атмосферу и особенно углекислого газа. Новизна способа и конструктивного решения защищена 2 авторскими свидетельствами.

4.Основным параметром, определяющим гидравлическое сопротивление жидкостного нейтратизатора, является статическое давление столба жидкости, обеспечивающее минимальные потери мощности двигателя в пределах 4...5%.

5.Расход воды из жидкостного нейтрализатора зависит в основном от количества жидкости в нейтрализаторе и площади наружной поверхности, с увеличением которых уменьшается-количество расходуемой воды. Количество жидкости, выносимое потоком газа из нейтрализатора, увеличивается с возрастанием нагрузки, то есть с увеличением количества отработавших газов.

6.Анализ результатов исследований показал, что расход жидкости из нейтрализатора путем испарения и капельного выноса достаточен для осуществления предложенной технологии без дополнительного отвода воды к рабочим органам. Это позволит значительно упростить и конструкцию устройства, и его эксплуатацию.

7.Получены аналитические выражения для определения конструктивных параметров устройства для очистки к введения отработавших газов трактора. Экспериментально обоснованные1объемы нейтрализатора и доливочного бака - 40л и 100л для исследованного почвообрабатывающего агрегата, диаметр трубопровода, соединяющего нейтрализатор и доливочнкй бак - С¡г- 6мм.

8.Результаты проведенных опытов подтверждают, что внесение в почву отработавших очищенных газов трактора на орошаемых почвах увеличивает их урожайность на 5...в зависимости от дозы внесения.

9.Осуществление очистки и введения отработавших газов трактора в почву приводит к увеличению затрат, однако эти затраты окупаются за счет повышения урожайности сельскохозяйственных

культур и улучшения экологии.

10.Результаты исследований были приняты и использованы ГСКТБ НПО "Армсельхозмеханизацня" при выполнении ОКР по разработке новой технологии и технических средств для введения отработавших газов трактора в почву.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.К вопросу повышения плодородия почв, подверженных засорению. Тезисы докладов научной конференции: молодые ученые -развитию агропромышленного комплекса, Ереван, 1968г.

¿.^опросы совершенствования способов повышения плодородия почв. Тезисы докладов 3-й Республиканской конференции аспирантов Армянской ССР, часть П, Ереван, 1989г./в соавторстве/.

3.Новый способ повышения плодородия почв. Журнал "Агропро: наука к производство", !Ъ 5, Ереван, 1990г./в соавторстве/.

4.Способ мелиорации почв. Авторское свидетельство СССР 1655322 ЕИ !Ь 22 от 15.06.91г./ в соавторстве/.

5.Приспособление к почвообрабатывающим орудиям для повышения плодородия почв. Информационный листок АрмНИИНТИ, Ереван, 1991г.

6.Почвообрабатывающий агрегат. Положительное решение на изобретение :,« 4801838/15/029796 от 14.03.9Сг./в соавторстве/.

7.Жидкостной нейтрализатор для очистки отработавших газов трактора. Информационный листок АрмЖИНТИ, Ереван, 1591г.