автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технологические решения проблемы рационального применения жидких минеральных удобрений в условиях интенсивного земледелия

Р Г Б ОД ЙШКСТЫХЯЪО СЕЛЬСКОГО ХШЯЙСКД И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ.

РОССИЙСКОЙ

2 В ПОП .199'»

САРАТОВСКИЕ П)СУДЛГ?ЯЕ11>;1Ш АГРОК&ШьРНЫ»! ' УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи ЩцЬНКО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

УдК 631.333

ТглЬОйШЧ'.ЧЫЛШй, РдШЙЯ ПРОЕШЬ РАЦИОНАЛЬНОГО

иишши .1Идкиа ^щеральных удобршм в условиях

ИНТЕНСИВНОГО ЗЕл^Е^И

Специальность:0Ь.20.01-мсхг!!изаиип сельскохозяйственного производства 05.20.ОЗ-эксплуатацня,восстановление и рзмопт сельскохозлПстЕСн:'.сЯ

ДИССЕРТАЦИОННАЯ РАШГА

на соискание ученой степени кандидата'технических наук в форма научного доклада

1994

■ МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САРАТОВСКШ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНМНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

МИЩЕНКО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

УДК 631.333

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕ1ЕЕНИЯ ПРОЕЯЕЬЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ дЦцКИХ МШЕРАЛЬННХ УДОБРЬНИИ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Специальность:05.20.01 —.МвХсШИЗ&Ш^Я ССЛЬ скохозяЯствен-

ного производства 05.'¿0.03-эксплуатация,восстановление я ремонт сельскохозяйственной техники

ДИССЕРТАЦИОННАЯ РАБОТА

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форие научного доклада

/

Т29--

Работа выполнена в Научно-исследовательском,конструкторском . и проектно-технологическом институте жидких удобрений ШШШъ)

Научный руководитель:доктор технических наук,профессор А.А.Артюшин

Официальные оппоненты:доктор технически каук,профессор С.А. Ивженко

кандидат технических наук,профессор Ю.А. Иванов

Ведущее предприятие.-Всероссийский Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения (АО ВИСХОМ)

Защита состоится 'РйубКОоРЯ^ 9Э^г. ъ{2. часов на заседании диссертационного совета Д 120.04.01 в Саратовском Государственном arpoинженерном университете по адресу:410740,г.Саратов,ул. Советская,60.

Отзывы й sft&íé'ií&HHH в двух экземплярах,заверенных гербовой печать»fñpüeííí.f направлять по адресу: 410740,г.Саратов,ул.Со-, ветскай,60,

С Haytáiiií Докладом моги о ознакомиться в библиотеке института

Доклад разослан " /6~"НОЯарИ 1994г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.ь профессор

/

ОШАЯ ХАРАКТЕК:С1^{Л РАЬО'Ш

Актуальность габсги. Од»;»« "з путей зйсдрения рзсуссссбере-ггй"";::'. технолог!*.;'? гялта^ся ясрзтсд на г сельском

:ссзлйст;-о ллд;'их г'-'пет^лъг^гч у,т':"'д'Г'..'..У), ;-:отсг:;о ;;ос.'золя:от

с--":г~.т-о л;-; л--: . : лутд т. ■■ л лт'л—сл; р.

:;';р:.:":.;сс;г ллгл-л "- .....?'~л:т.л лл лллилл лллнсЛ

тле;: :гт..: л ллл;, гДолдуглл ;т " ;д"'Л...... ' , "Л'Л лулгу-е--

е:;т:::л: ^лтглололлл- нот":;::":".-. слсг-л -1ггл.; У"; ллгл лллл ело-

Сйсслолл:-, п енэрлелллрллллг-л': слсл безопюнкх технолог,;;! л: лд>:лг •ги'.эрлч'«^. у/.с^ггиий и

создекло и глхдренле в предзлоделло .'л-"'лз д сбогудеггнкя дл:-;

гэдкк: млдерэлгллсс 27,—л-лл..; с пег-л:лнло

пр0::зз0Л-тг9Л5Н0Сти заполн'.:?;:: »игЕг:- П5зцосссз,

чс.':кэ уро~а"ностл сольс^одсг^г^-.л-дл; -:улллуу дл""^^'! гг.ото--ллгруэлл :1а опу/^дгллД' л-лл'

0бт,ск7-..яс.сл^'юр.ан:^.. лслллл'-л.е тгЗсл! отнсслтл:: к

техиодег-г.п;:, г-'ачнаи к соорудсллнл^ дл:; шудк удоб-

рений. и в т.ч.

Паутвуэ пегазну соетайлгот:

УсоЕсргз::отвовакяаз технология пригото?лекпя различных видов жученх удобрений на основе отеч-зственного сырья - плава нктроажсроса, основным прзкмуцеатвоп которого является более высокая, доля хглуательнкх вз^есть и лиэкая себестоимость, а также стабилязася фюико-шханиаееккг свойств суспензии.

2. Теория л методика расчета параметров смесительных установок для приготовления удобрений, позволяющая определять их 'оптимальные параметры я рег.ила работы.

3. £г ерг-оеборэгахцол технология применения жидкого ангиака, основзакпя на его оглавдзша: до тзшештуры <?40°л при соотаошо-:-и:и -едкой к газообразной сазы 0,65 : С,15, что позволяет снизить глубину Енесе::::л, тегоаое итрогчряенив :» потери удобоений.

4. УсоЕвраокстпсванаис гехнолзпл:, рзгл:>н работы ч конот-руг.тпшнэ параметр« ¿еёоч'х ерггиоь мааил вкуто;-,почвенного внесения удобрений, обеспьЧйвга-зй поЕнгение лаг'вства рабо"? ч надежность тохкологз«зс::о1-о пг-одесса.

о. Развитие теории пропзвэдителыюгт;! ыь^хн длл вкееенчл аделкака с пропюзкроаькие*- огсплуатсодокнЕк показателей, ио-звилякдз? полупить г.£1>ио;:х!-сть ^ре.лзБОДлтельлиСгн :.ллл;л :: привз-декгпг: затрат от ларгпеггг-в, ре:;:}".:': работы й О1ллв;улта1молль'х показателей агрегата, а также определить опт::к:з; г~:з ре-

зервуаров б валлскулагл ст условл?. работы.

Дрстсзстз;:..уг?.- солс^ллл лолехклл, ввводол лллзлвлвеллл подтварлдалтел схед'»:огг2.:/ ргз^в^атов всос.;влл~слл-: ;•: влзп-ул'-мзнталькю; левлздаллклй, .и '¿с^/гьгльнгсл»! р^уль^л-„з: г.с:.Чй.ог"ц.х исгллампй разраб осанны;: ;..ал;:л з: ;:>: '¡алол-.волаллл;.: в

сал^сксг хлзкйс.'^з.

ц-овлтл^авлаг; г-: к-'ог.ть овблт;- 5 _.-лв рабские ?ех-

коло?:ц; пргглзнсаяй гибких «шерадшЕК ¡летеде:* тшгпоча

л гро2кл;роьаж? установо:: гл£. прлгивоглеллл -,глл:л с1ор.'-дованлн д.1л лнссенил м:клралвл::х удобрал;". соысча^дк::

совре^ышкх треиовалиял по ?ву б-зюлкзгг&з сг:::*слэг:;-сок;п: арогосеов г зиолого:, ¿гр21е.;:чХч:оккч •.•ргСсгок;:!., у^тчге-.-'длх сшсеккг эксплуатационных затрат при дссг-.ллрх'к плаллр;/з.;ол урэ-жаклзети, еуузвслвлсстл прлт'овселеллл ¿дсбрз'-:::й с лрвко-лкчестгог; плтг^олоньг: веществ, укзлвленля затрат труда л «оьги-за га с-эт скелсхл-я тягового со.»т}9?пв£сзкяко'-'ер.» удобрвлил и совчегзэниг. операций, въ:полленил агротлхлл'лвсклх прчгкоз, а аа^е разработке те.-::-ш-:зсккх ервдетв для прллстовлеллл суслслллрован-кых удобрэнлй ка сс.чэвв оте-еервеллого сырья, ооеспзхс игззге ешкекие затра1: труда., уаежвзчкке члела проходов ах'рзгатов по • полю к уплопхлля по-лв; за счзт сзг^осткого виеселия удобрений с ыккроздздент&ын и средствами загугаи растений.

Теоретические к экспеспкзнтальккз исследования. выло-лел-нке автором, позволили определить рацаоналышз пути дальнейшего развития технологий магкь и оборудовал::.! для при;,:оиекичя ЪХУ, которые легли ь основу разработки, обоснования и серийного про-

гс^гдсгза '5%~.2С со-ор?г-ккых коче.-ругдзей каска и сйогз7Ч"якпл.

г~ал-:зэп;а; »упудьтатоз осуществлена ^/те:.-;

г-з1 ссго?Ь":~ и со.Г!1г,--:-:-я с^г*.;сс.тно с ксчо^у^о^с.са«: с;ра>

- п'тасьоров :. суспс!;ги1 :-:з ту-с-

с; 1 '.т-г—-за:'; УС—(гу.'.'дс.,"с:-;^Г.

- "'^эг-^с: . •гс.';:-:-::I :го /.ГГ.-У^О; О,с:;.;

-.3. '.'С : Лг1'.--!; ,: Л" А-ГО ^се ^'л^ гзт?.

...... .... з и . г^зуасзан:;- ( ;=-л'.1 , сзз-

сг: г.- , ;::;'Д:ССГС '.•>--■г:а:,л) Г ^^с-з ^л г..;-;;

сого ^т. г. /Гоагорсд),

- агг.5гасл!л'!Г; по~~р:с!'~ст;:ого гаселлг; р^слсроз ;.:;нераль-ейгс удоброзйП ДО5Р-14 (ШИП/"»);

- устзчозкй длт .пряготослская гзаачной -еда УПАВ (СКПТЗ з!ИКПТИЧ, г. Липецк);

- агрегата для Ечеееш'л ч по^.зу гкдепс ¡данергльных удсЗре-«й с помоги культиватороз УС?Й-Ь,4; крн-4,2; К?Н-2,С1Д (СКПТ5 1ИКПШ,. г. Там5оз);

- склада полевого для хряке«::.«: сси'эка <Ж-?0, СЙ1-50 (Р'у-(аевский и АяехссезсгвШ эасо.гл иакгдсг-сго ;:нз_мостроо1::ш).

Апробация саботк. С«когп:!з масо:/:?." гс.-о;::,-а:-:л работа догадывались на техняпзекчх соьогак КАиС.:! {1677-1933 гг), кэуп-•о-процзводотвекккх кскфаргкцмях(1АА2-ШЗ гг), Н13ПГЛ 1580, ХгЗЗ, 1985), ВДКХ СССР (1920), Г:::ГЗ с2ль"сгг:::—л (1539), ТС йтсельхозкгя (1991), сегсларех Смоленск" (К9С, 1593), на-*чно-прак?:гоской гсонферзгщш? Зераоград (1994), трзгьей каутао-рактичзгкой конференция РАСУЛ (1994), 5сзрсс:;йс?.о1! :то:1ф-зрспцш1 яевск (1594), теоретической конференция. Одесса (1994).

Публикация -результатов работы. Основное содергл:п:а роботы 1убликоваяо в 52 печатных работах и в 8 авторских сзид-этельст-« на изобретение.

На г.а;:у?'у Бгносгпсд:

- комплекс магпн к оборудован::.! для применения разлив;: :х видов додав: >добреик»1 на основе отечественного сь'рья - плаве нитроаммсфоса;

- комплекс >.:ас,1:-. и сбор/догапля для пвнмокелпя '¡садкого аммиака Б с;:ск::;с;:кс:; и о:;лаг:;;%;:ко:.: з::д; чрс: ипссснпи его г почту совместно о другими агротехнически:::: приемам:: (вспашка, поозе, культивация).

А таксе научаю положения:

■. - усовершенствованна." технологи?: пркгогоьлошш различных видое жидких удобрений ¡■•■а оско^о плаза нптрсаммососа, ссаошкк преимуществом которого является бо;;еа высокая дол« питательных веществ к низкая себестоимость, а ';ак./;а стабилизации сизико-ме-ханических свойств суспензии;

- математическое опчеание расчетных параметров емгеительяве установок для получения обоснов&наж наки фкзкко-^ехаааческих свойств суспендированных удобрении;

- оСоснование оптимально параметров технологического оборудования для применения аммиака ■' -'рошозкрованизм их эксплуатационных показателей, поэволлзс-.. .олучить заБпсхкость производительности малин и приведенных затрат от параметров, режима работы агрегата, а такта определить оптимальные разбери емкости резервуара малины;

- усовершенствованные технолог;:»-:, рег.имы и конструктивные параметры рабочих органов маыпк для вкутрипоивенного внесения удобрений, обеспечивающие повьэеько качества работп п. надежность технологического процесса.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЬ

I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМ! И ОБОСНОВАНА ЬАД&Ч ИКЛВДСШШ

Технический прогресс в производстве минеральных удобрений связан не только с расширением их ассортимента и повкаекием качества, но к разработкой и использованием новых наиболее экономичных их форм, основными из которых являются жидкие комплексное удобрения (2КУ), емзеи растворов карбамида и аммиачной селитры (КАС), а также жидкий (безводный) аммиак.

Как показали наши исследования, а также исследования за ру-

беком эксплуатационные оасходы на применение ЕМУ на этапе от глубинного склада до поля примерно на 155 н'сге, чем твердых. Обобщенные данные на оскссз многолетних•исследований показывают, что прибавка урожая от яряг.сяскпл 5~КУ марки 10-34-0 (рис. НАС (табл. I) пызз, ^зи при, применении твердое ккнеплькке удобрений.

3 5 3 7_

п а ч& о!

Рис. I. Увеличение урожая сельскохозяйственных культур при внесении ЖКУ 10-34-0 по сравнении с твердыми минеральными удобрениями на различных типах почв: I - дерново-подзолистые, 2 - серые лесные, 3 -■ дерново-карбонатные, 4 - чернозем оподзоленный, 5 - чернозем обыкновенный, 6 - чернозем карбонатный, 7 - серо-коричневые, 8 - серозем.

ь ,

Таблица I

Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от вида удобрений при основном внесении

Культура Год Почва Фон (P-K-JV) по фону По фону +

ЯШ Мб a* j/fea**

яровая 1985 темно-серая,60 60 60 32,1 оподзоленная средне-суглинистая

40,1

ячмень 1985 1986 1936

1985

серая лесная 90 90 90 21,0 33,5 -"- . 20,5 28,1 детаово-кар- -"- 32,1 44,6 бонатная суглинистая

деряово-под- -"- 24,5 33,5 золистая супесчаная

1986 -"- 51,4 57,5

кукуруза1984 на силос

1934,

19й5

сахарная свекла IS35

1986

торфяно-бо- 92 232 184 320,0 399,0 лотная

чернозем 80 80 160 270,0 340,0

оподзолен-

ный

темно-серая 80 80 150 217,0 302,0 оподзоленная

серая оподзоленная 140 160 160 146,0 230,0

177,0 -238,0

40,5

35,5

27.5

46.6

32,2

59,1 391,0 330,0

226,0 218 0

38,6

34,5 46,4 .

32,8

62,7 265,0 330,0

291,0 312,0

236,0 232,0

Опыты показывают, что тройные тукосмеси, Еключавдие в себя азот, фосфор и калий, также эффективнее твердых туков (табл. 2), а суспендированные удобрение сочетает в себе высокую концентрацию сложных туков и преимущества жидки удобрений.

Б последние годы в СМ получили широкое распространение суспендированные тукосмеси, содержащие иакро- и микроэлементы, рассчитанные на потребности конкретных сельскохозяйственных культур- .

Такие суспензии рекомендуются фирмой TVA . фирма Scne?in<j

хба - безводный аммиак; ^аа - аьалиачная селитра

Таблица 2

Влияние жидких и твердых удобрений на урокайность сельскохозяйственных культур, п/га

Культура Годы Твердые туки Суспензия на основе

лКУ с бентони- аммофоса

товой глиноЛ

никптш

Озимая паеяица 1962-1983 36,9 36,9

Ячмень ЮЫ-1Ш2 27,9 29,1

Однолетние 1981-1983 47,0 51.0

травы

Северо-Кавказский филиал НИКГГЖъ Озимая таешща 1984 - 3ь,0

Белорусский филиал НИКПТШ Озимая роль 1983-1985 35,6 37,5

Ячмень Х982-1984 31,Э 35,6

Картофель 1982-1983 263,0 270,0

Западно-Украинский филиал НЯХПТИЖ Картофель- 1983-1984 261,0 271,0

1982-1984 411,0 460,0

лукуруза на оилос

Однолетнее фравы

1964-1985 425,0

4от,о

37,9 51,0

ЗЬ,8

25,5 34,2 Р.57,0

276,0 490,0

431,0

$РГ изготавливает ыкогочииаенны? гарха суспензии под фариенаиы названием "вуксая"

Приступки к выпуску сусленокП» пизддачначгнньх в основном для некорневых подкормок определенных сельскохозяйственных культур, фирш Жа?1г1эгс1, Ла^еч, и другие.

К настоящему времени, в США. разработана и получили широкое распространение технологии, где в капзсгэе -фосфатного ¡:о:лпо::ента используются соединения - полкфосфаты <ШЮГ) или тсердкз - орго-поллфосфаты (мокоагмонийфосфат - Ш?, диакмсш!£шосфат - ДА5 ч цолифосфат аммония - ПЗД).

Как перспективную рассматривает в США технология приготовления базисных суспензий: азотных 31:0:0; 35:0:0, азотно-фосфор-ных 12:40:0, калийных - 3:10:30, 5:15:30.

Суспендированные удобрения делфОДш распространение и б Англии, где фирмой ОМЕКС с помоиыо 'Дилороь производятся и применяются суспендированные тукосмеси II наименований.

Преимущества квдких удобрений полностьп могут б'.ть реализованы на оснзве разработки и внедрения экономически сбалансированных и обосновакньх технологи/! с применением технических средстз. Однако анализ состояния проблем показал несовершенство технологий и технических средств для применения :г.::дких удобрений •

В вопросах технологии применения минеральных удобрений, где несовершенство ма^ин неизменна приводит к ухудаешпо качества получаемой гродукцчи, наруше.чпд экологии окрул:;а;о:дей среды, ухудаенкв услогий труда механизаторов, особенно валнэ использование техни»еск<о: средств, обеспечиваюдпх качественное вшолно-ние технологических процессов.

Применяемые в настоящее время технологии приготовления суспензий базируются на использовании в основном заруболного сырья, что приводит к повышенным энергозатратам трансгортнш расходам:

Применение удобрений сопряжено с необходимостью увеличения числа проходов по полю, дополнительного уплохнения почвы. отсюда возникает необходимость разработки технологий и технических, средстз для совмещения внесения удобрений с другими агротехническими операциями (вспацка, культивация, посев).

При внесении жидкого аммиака в почву наблюдается сто повышенные (до 10%) потери, намерзание на рабочих, органах почль: и растительных остатков,

Изучению технологий и резки для внесения еидких ¿:икераль-ных удобрений посвящены работы академика С.л.Назарова, д.т.;:. К.З.Козловского, Н.М.Марченко, В.А.1Ь.;онина, к.т.н. ¡О.И.Ьлхроме-ева, Ю.В.Иванова, З.И.Пискозуба и др.

Однако, полученных данных недостаточно для отработки новых технологий, оптшяи ьшлх параметров и режимов работы кшкн с учетом появления новых химических средств, а такие ужесточения требований к качеству внесения и защиты окрузкашей среды.

Дандая работа представляет собой обобщение оксперименталь-но-теорет'.ческих исследований, направленных на разработку рациональных технологий и способов внесения л:идки* минеральных удобрений и технических средств, обеспечивающих снижение технической нагрузки на экологию окружающей среды, получение высоких уронаев

ючышение плодородия почвы.

Анализ состояния проблемы позволил сформулировать (иадуга-г задачи исследований:

сбоснога^ь к разработать энергосберегающую технологи» прибавления .тлдчих удобрений на основе отечественного ."-ырья;

обосновать параметры и рыимы работы высокопрсизводитель--с устш-.овок для приготоЕленгл суспендированных удобрений;

обосновать и разработать высокоэффективную технологию при-1ения жидкого а?гмиака;

обосновать параметры рабочих органов для Енесения охла^цен-го аммиака в по-эу;

выявить обп'из закономерности повышения производительности иин и оборудования для применения жидких минеральных удооре-Д, на основе анализа которых определяются оптимально размеры -:остей;

обосновать параметры и ре;ашы работы для совмевгнкя

зраияй внесения жидких минеральных удобрений с различными аг-гехяическими приемами.

2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ &ВДКИХ ТУКОСМЕСЕЙ

2.1. Обоснование технологии применения базисных суспензий

Применение сбалансированных по элементам питания жидких ту-змесчй обеспечивает снижение трудовых и энергетических затрат счет сокращения проходов агрегата по пола и увеличения урсжай-:ти из-за болео полного использования растениями элементов пи-1ия из жидких удобрений по сравнению с /пердыш. Значительно 5растает эффективность применения жидких тукосмесей при исполь-зании их совместно с микроэлементами и средствами защиты расте-

В резул:.?ате многолетних исследований нами разработан единый шцип получения жидких тукосмесей - последовательное дозирова-; в базисный раствор (суспензию) необходимых азот- и калий со-ряащих элементов, их диспергирование и перемешивание, отработа-технологические параметры процессов приготовления растворов :успензий, на базе исходных компонентов базисного раствора жид-'0 полифосфата аммония (10-34-0), азотного компонента-мочевины 1роамида) и калий-содержахдзго (калия хлористого).

1'г

Учитывая, что основной кошеяеит ШУ марки Ю-Зч-0 изготавливается из импортного сырья (ио»!й'фос'форной кислоты) и является дефицитом, разработана технология приготовления базисных суспензий на основе отечественного плава нйтроаммофоса (рис. 2). По сравнению с жидким полифосфатом аммония аммофос как компонент жидких тукосмесей обладает преимуществом, потому что имеет более высокий процент питательных веществ-, а значит дешевле обходится транспортировка, особенно на дальние расстояния.

Суспензии на базе аммофоса имеют более низкую себестоимость (цену реализации). Основные физико-механические свойства базисных суспензий, полученных наш, представлены в таблице 3.

Анализ результатов лабораторных исследований позволил разработать технологический регламент и технологические карты приготовления базисных суспензий и тукосмесей требуемого агрохимического состава путем весового или объемного дозирования и последующего

спеши$ания

Ьис. а. технологическая схема получения жидких минеральных удобрений (¡ШУ) и базисных нидких минеральных удобрений (В®) из плава нйтроаммофоса.

Таблйца 3

Свойства базисных су®зиязий на основе аммофоса

Указатель Марки

13-13-13 3,9-10-= ^0)6,7-20-20 10-30-0 11-33-0

1лотность, 1,31 Уем3

вязкость, мПа.»с 5ерез I сутки 83,0 ¡ерез 7 суток ¡31,2 М суспензии 6,2 Содержанке .ействующего екества, % 39,0 одержание табилизато-а, /о

2,0

1,44-

105,0 107,0 6,35

43,0 1,5

1,48

169,0 184,0 6,10

4о,7

1,0

1,40 1,42

95,0 198,0

100,0 183,0

5,65 5,85

40,0 44,0

3,1Ь 2,0.1

Технологический регламент приготовления суспензий на основе чмофоса включает в себя получение стабилизатора суспензий (155' ^льпы глинопорошка), базисной суспензии с добавлением стабили-1тора_,тройной базисной суспензии.

Технология применения базисных жидких минеральных удобрений 2КМУ) представлена на рис. 3, где на схеме I предусматривается ютавка на прирельсовый склад готовых ЕЫ£/, по схема 2-частично 'Товых БИМУ и'исходных продуктов для приготовления (в этой учае необходима смесительная установка ¿'С-10), а по схеме 3 -нкцию дозирования и перемешивания выполняет смесительная уставка.

Базисные суспензии.производятся централизованно и поставля-ся в места, где изготавливаются жидкие тукосмеси в соответст-;! с заявками потребителей.

2.2. Обоснование конетоу*г?ипво-'гехкологу:ч?.ап1?: пв.оаметрс'1 см.есигвльньрс у т. •■ ■■'я?о-: /II. '

Смесительна ! и технологи--' :огнч2ски:; изо

г: узталсв.1 ■ . ;.4) зкллеьу ози'" комплекс узкого со с; ; :пя, сизс: т^-уулх::-: заааннк'.', -л:;-

ХИШАБСЩ СКЛАД Ш

ЦИСТЕРНА С МЕШАЛКОЙ Г

еэ сф

о

СКЛАД 1МУ

А Д

ПУНКТ ДОЗИРОВАНИЯ

V

д

УСТАНОВКА СМЕСИТЕДШАЯ УС - 10

7Г2Г

Шк Л^Жк

Д л

Рис. 3. Технологии прг-менения жидких тукосмесей.

=зсф - базисных жидких минеральных удобрений, т гаф. - компоненты базисных жидких минеральных удобрений, - готовые тукосмеси.

удобрений.

Технологический процесс тукосмешения включает в себя.следующие операции:

- подача в дозатор-смеситель жидких компонентов;

- подготовка твердых компонентов и подача их в дозатор-смеситель;

- перемешивание и измельчение компонентов;

Рис. 4. Схема смесительной установки: 1-погрузчик;

£-измельчитель; 3-бункер с виброситом; 4-загруз-чик; 5-догатор-смРситель; б-мельнкца; 7-смеситель глинистой пульпы.

- стабилизация суспензий; ' - выгрузка готовой продукции.

Основным оборудованием, выполняющим технологический процесс смешивания компонентов, является дозатор-олеситель (рис. 5).

Теоретическими и экспериментальными исследованиями определены оптимальные параметры технологического процесса перемешивания смесей в дозаторе-смесителе.

В рабЛе смесителя наиболее важное значение имеет тип и конструкция перемешивающего устройства, работа которого заключается в превращении механической энергии вращающихся элементов в тепловую энергию за счет сил сопротивления, создаваемых корпусом мешалки.

В результате этого перемешивающее устройство осуществляет диссипацию энергии в объеме смесителя, величина которой зависят

1с .

У 2. 3

Рис. Ь. Дозатор-смеситель установки УС-10: 1-бак; 2-приьод; мешалки; 3-пульт; 4-центробежный насос; 5-рама; ь-фильтр; 7-ыешалка; Ъ-тензодатчик.

как от конструкции смесителя и характеристик привода, так и от конструкции внутренних устройств.

Бее г>ти характеристики в совокупности определяют моадость переиепивания , которая зависит от режима течения жидкости в смесителе.

Мощность на перемешивание смеси в смесителе можно определить по формуле:

Г>т, ш

где К — критерии мо:пности;

р - плотность жидкости,

П - частота вращения мешалки, с-^; сС - диаметр мешалки, м. Как отмечают Брагинский Л.Н., Васильцов Э.А, Прандтль Л. и др., для смесителей всех типов критерий мощности Кд,определяется центробе::шым критерием Рейнольдса Т3бц , поскольку

При этом = рпс1у^, (2)

где - динамический коэффициент вязкости.

На основании известных положений о закономерностях движения жидкости в смесителях (А.Н.Плановский, А.Н.Брагинский и др.) нами определены основные характеристики поля скоростей в объеме смесительного бака, глубина воронки и мощность перемешивания в зависимости от плотности,динамической вязкости перемешиваемой жидкости.

Определена глубина воронки 2 :

2= 0,5 пс1г (3)

где В - параметр глубины воронки;

д. - ускорение свободного падения, м/с? Для безопасности работы смесителя необходимо соблюдение условия:

2 ^ И, (4)

где (г, - высота заглубления мешалки в баке, м;

высота установки мешалки, м. Время гомогенизации при смешивании определено по формуле:

т- £ (н,*+, с, (б,

где - критерий Фруца;

Н( - высота жидкости в баке, м; Б - внутренний диаметр бака, м; Ст среднее значение коэффициента турбулентной диффузйи; По Л.Прандтлю X) = ^„V/

где -. длина пути перемешивания, м;

- абсолютное отклонение скорости от среднего значения;

7 - степень неоднородности смеси после перемешивания; ? = 0,95.

Среднее значение коэффициента турбулентного переноса определено по формуле:

Л, = 0,1Б, (6)

где - среднее значение скорости жидкости в смеситель-

ном баке дозатора смесителя;

а, 36 о,оэ

Iг _ 0.5Ь<71 Веи

уО.36 у ,

где 2„ - -число мешалок;

5 - коэффициент сопротивления мешалок;

V3 - параметр высоты заполнения;

Гх - симплекс геометрического подобия.

Расчетная мощность привода мешалки равна:

К°-с = (8)

где - КПД привода.

Экспериментальным и теоретическим путем с учетом особенностей физико-механических свойств применяемых нами растворов жидких минеральных удобрений определены оптимальные параметры смесителя и режим его работы. При диаметре мешалки Ы =0,5 м, высоте ее заглубления в баке Ь, =1,4 ми скорости жидкости в смесительном баке О^ =0,9 м/с время гомогенизации составляет Ьо с, расчетная мощность привода б,2Ь кВт, при емкости смесительного бака б м3.

На основе теоретических исследований и расчетов создан опытный образец установки УС-10, смонтированный в Смоленском филиале НИКИТИЖ. В результате проведенных экспериментов отработаны параметры и режимы работы для получения суспензий заданного состаьа. разработаны и утверждены агротехнические требования, производительность смесительной установки 10 к3/ч при плотности и вязкости смеси до 300 мЛа'с. Смесительная установка прошла госиспытания и рекомендована в производство.

2.3. Обоснование технических средств для транспортировки суспендированных удобрений /5, 7, Т6/

При транспортировке суспендированные удобрения подвергаются механическому воздействию.

Лабораторные исследования суспензии 13:13:13 показали (рис.с),

\

что с увеличением времени воздействия вибрации вязкость суспензии изменяется в зависимости от частоты вибрации.

и

У,нИ,ЪС

300

2 00

400

$

\

а' \ 2 ч

-5

Рис. о. Влияние вибрации на вязкость суспензии 13:13:13:

1-частота вибрации о Гц; 2-частота вибрации 50 Гл.

Для определения характеристик вибрационного воздействия на суспензии ¿1.1У при транспортировка были проведены испытания полуприцепа-цистерны 11ПЦУ-9357-01, Результаты испытаний показал», что при перевозке суспензии по автодорогам сии могут подвергаться вибрации до 50 Гц.

В результате проведения лабоглто что гранулометрический состав твердо:"; являются основными характеристика:: спензий при динамическом воздействии, варьировать в широких пределах пр'! г:о роз.

Суспензии с вязксстыз болге Ь0 :;'а-с и с дяспзрекснностьо частиц ие более 300 мки стабильны и яг подвзргазтел рпзргеезгп при действии вибрации с «статей 50 Гц, суспензии с вгзкостья менее 30 мПа-с, содер^с^яз стяосктольпо крупные частк::ч (более В00 мкм), нестабильны и при действии зкбрацка сазрузг~тся, пг:; этом твердые частицы зтеадаэт в осадок.

Исследования по фоико-кчкснячсск!« свойстз сус-

" исследований ец-.глсно, и вязкость суея-:нзнЛ повегеюю су-вязкостья суспензий ыозно :;:! г-под:-::,огс стабялизато-

пекзий (вязкость, гранулометрический состав твердой -¡¿зы), получаемых на смесительных установках УС-10, легли в основу разработки и обоснования параметров полуприцепа-цистерны 1Ы1|У-93Ь7-01, 1ШЦУ-9370-01. Так как суспензии с вязкостью не менее ЗОчП^с при воздействии вибрации выпадают в осадок, то необходимо постоянное их перемешивание в процессе транспортировки. С этой целью нами предложено перемешивающее устройство на полуприцепы-цистерны. Как показали экспериментальные исследования, под воздействием этих перемешивающих устройств суспензия не оседает на дно, смесь находится во взвешенном состоянии.

Полуприцеп-цистерны прошли государственные испытания, изготавливаются опытными заводами НПО "Жидкие средства химизации", внедряются а сельскохозяйственное производство.

2.4. Обоснование рабочих органов машин и оборудования для внесения суспендированных удобрений в почву

Параметры рабочих органов и способы внесения в почву суспендированных удобрений определяются их физико-механическими свойствами: вязкостью, доходящей до 300 »día с, плотностью - до 1,ог/см? а также минусовой температурой кристаллизации - 1Ь-20°С.

Вязкость суспензий меняется в зависимости от температуры. С изменением вязкости меняется текучесть и, соответственно, г.ро-пускная способность рабочих органов и производительность насоса.

Как показали наши исследования, доза внесения суспензий состава 13:13:13 составляет 2d0-500 кг/га, оптимальная глубина внесения под зерновые на суглинистых дерново-подзолистых почвах составляет 6-10 см, на легких почвах и черноземах 10-12 см, под гропашныэ - до Ib см. Ленты внесения суспендированных удобрений под культуры сплошного сева должны быть шириной 12-17 см, а под гроз&пкце культуры - широкие ленты под рядок семян или клубней картофеля.

Испытания серийных машин IM-2,5, ПдУ-b, ПлУ-9 показали, чго они не приспособлены для внесени? суспензий (протокол Западной MV10 Jí 7-57-89) из-за неработоспособности насосного агрегата гри большой вязкости (до 1000>i!a.c при t =6°С), коррозионной ак-тивностй суспензий и повышенной неравномерности распределения суспензий по рабочим органам.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями опреде;е-ны зависимости гидродинамических показателей насоса от уровня всасывания суспензий из емкостей агрегата.

Установлено, что при всасывании наблюдается разрыв потока, понижается давление, процесс ыодачи суспензии сопровождается гидроударами за счет кавитации.

В процессе экспериментальных исследований изменена высота расположения насоса и угол установки насоса в вертикальной пло- . скости относительно гриводногз Бала ВОМ.

Разработанный на основе экспериментальных исследований коллектор радиального распределения имеет 24 штуцера и осевой подвод удобрений, что предотвращает образование осадков.

Основные рабочие органы изготовлены из антикоррозийного металла, так как скорость коррозии обычной стали (Ст.З) составляет 0,3-0,5 до в год.

На основании проведенных исследований разработаны исходные требования на производство машин для поверхностного и внутрилоч-езнного внесения суспензий.

Теоретическое обоснование и экспериментальные данные по созданию оптимальные условий корневого питания растений показывают, что наиболее эффективен вчутр1.-почвенный способ (шс. 7).

При внутрипочвечном внесении удобрений возможно варьирование глубины их.заделки, степени перевешивания с почвой. Внутри-почвенное внесение удобрений единственно возможный способ при почвозащитных системах земледелия с безотвальной, плоскорезной и нулевой обработках почвы, а таете при внесении кидкого аммиака и аммиачной воды.

При совмещении операций внесения Ж?£У с другими ; гротехни-ческими правками достигается экономия горячего, затрат труда и более рациональное использование энергетических средств.

Агрегаты для внутрипочвенного внесения £МУ при посеве зерновых (СЗ-3,6), кукурузы (СУПН-8), культивации (КПЭ-3,8А) комплектуются приспособлениями, щелочащими распределитель, напорную магистраль и рабочие органы с форсунками.

Вахньи условием, определяющем эффективность применения удобрения, является способ юс заделки в почву.

Экспериментальные исследованиями определено, ото при одновременном посеве и внесении удобрений, расстояние от зерт кукурузы Я? удобрения должно быть 4-5 см, зерновых - 2-3 см.

расходом удобрений через форсунку о,, кг/с, дов<5Г< внесения Н, кг/га, шриной культиватора скоростью движения агрегата О" , м/с существует зависимость:

Где

<t - В„ 1Г-Н/10 m, кг/с, (9)

- количество рабочих органов.

Рис. 7. Способы внесения нидких удобрений

.¡догдадь поперечного сечения канала форсунки £ в зависимости от перепада давления дР определяется по формуле: ' - /г-лг^ 2

£ = Ч,/2, им: Диаметр форсунки Снаходим из выражения:

мм.

(10)

(II)

0 учетом оптимальных конструкторских параметров были спроектированы и изготовлены экспериментальные образцы форсунок с диаметром от 2 до Ь мм, эксперименты проводились на специальном стенде. Цель экспериментальных исследований - установление зависимости расхода удобрений различных марок от давления при разных внутренних диаметрах форсунок.

11 о полученным данным были установлены функциональные зависимости расхода жидких.удобрений (ЙКУ 10-34-0) в зависимости от перепада давлений перед форсункой и диаметра форсунки (рис.8).

г

Рис. Ь. Зависимость расхода Ь-КУ 10-34-0 от давления при

разных внутренних диаметрах форсунки: I - 4 =1 .мм; 2 - в. =2 мм; 3 - с! =3 мм; ч. - с1 =4 мм; 5 - о( =5 мм;

■и - а =и мм.

Теоретические и экспериментальные исследования позволили определить оптимальные размеры форсунки для внесения в почву да при их различных дозах. Для доз жидких суспендированных удобрений от 250 до 1000 кг/га рекомендовано применение форсунок (диаметром 2,5; 3;Ьи 4,5 мм). В процессе исследований был также определен угол факела распыла двфлекторных форсунок, который в зависимости от давления в трубопроводе и диаметра отверстий составляет 140-190°.

Исследования легли в основу разработки конструкции форсунки для внутрипочвенного внесения ЖМУ на сеялках С3-3,и, СУПН-в и культиваторе КЛЭ-3,йА, которые прошли госиспытания и рекомендованы в производство.

Использование технологии внутрипочвенного внесения позволяет увеличить урожай зерновых на 2-5, картофеля - на 20-25, овощных и кормовых культур - на 20-40 ц/га.

3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИМЕНЕНИЯ АШИАКА 3.1. Обоснование технологии применения жидкого аммиака

Анализ затрат на производство й применение различных видов удобрений показал значительное экономическое преимущество жидкого аммиака, содержащего 62,3^ действующего вещества, по сравнению с твердыми удобрениями. При исп ¿льэованод аммиака затраты средств на 20-25% и труда в раза ниже, чем при использовании аммиачной селитры, содержащей 34% действующего вещества.

Основными странами - производителями жидкого аммиака в мире являются США, Россия, Франция и Англия.

Занимая первое место в мирамно производству аммиака, США являются и .самым крупным потребителем его для удобрений сельскохозяйственных культур. Это обусловлено высокой концентрацией азота в аммиаке и более низкими ценами на него по сравнению с другими азотными удобрениями.

В СМ считают, что затраты фермера на применение I кг азота в виде жидкого аммиака на 0% ниже, чем при использовании карбамида и аммиачной селитры.

В России в 80-90£ годы жидкий аммиак применялся очень пиро-ко. В 1966 году, например, промышленностью дал сельского хозяйства было произведено I млн. т гадкого аммиака, который вносился в 42 областях, включая края и автономии. Начиная с 1990 гсда объем поставок снизился на 50?,. Тенденции сог решения приме-

н-зния жидкого аммиака и жидких удибрени", ¡сак и всех удобрений, в настоящее время сохраняется.

Однако по прогнозным данным общемировое потребление минеральных удобрений к 2000 году составит около 300 млн. т и основное количество удобренчй по прежнему будет применяться в промышленно-развитых странах. Анализ прогноза мирового потребления показывает, что азотные удобрения будут преобладать и в 2000 году (табл. 4).

Таблица 4

Прогноз распределения потребления удобрений по видам, млн. тонн действующего вещества

Ьид удобрений I 1985 г. (факт) 2000 г. (прогноз)

развитые i страны | Развивающиеся!Развитые ! страны !стран» Развивающиеся страны

Jf 53 28 101 64

Р2°5 29 13 46 30

KgO 29 17 50 16

Эффективность жидкого аммиака представлена в табл! 5.

Таблица 5

Эффективность применения жидкого аммиака

Почвы

Культура

I Доза (азота, !кг/га

Урожайность, ц/га

Прибавка урожая, ц/га

Дерново- Озимая пшеница 160

подзолистые Озимая рожь 160

ОП'-'С 120

Картоф. ль 160

Кукуруза на силос 160

Подсолнечник на си- 150 лос

Однолетние траьы 120

Кормовые корнеплоды 180

Серье • Ячмень 180

лесные Картофель • 180

Кукуруза на силос ItíO

Чернозем- Озимая пшеница 60

нне Кукуруза на зерно 120

Кукуруза на силос 150

37,0 35,3 25,2 350,0 705,0 460,0

245,0 650,0 30,6 259,0 460,0

55.5

64.6 395,0

16,0 17,5 6,9 135,0 217,0 200,0

122,0 390,0 9,7 127,0 213,0 10,3 11,3 97,0

2о

Экономическая эффективность машин для транспортировки и внесения аммиака в почву в значительной степени обуславливается выбором их оптимальных параметров и режимов работы, емкостью резервуара Q, кг, рабочей шириной захвата Вр,м, рабочей скорость» движения машины 1^,км/ч, дозой вносимого удобрения Н, кг/га.

Оптимальным значением этих параметров соответствует максимальная производительность агрегата.

На основании проведенных исследований получена формула определения сменной производительности агрегата с учетом расстояния переездов машины от места заправки до места внесения S ,км, площади обрабатываемых полей Г , га, времени на повороты t„, ч, длины гона <Х , км, числа заправок за смену ? , расстояния между полями t , км /16/.

Qe

W s-____. rd/A 12)

, ,/IOQj? IQtatn Qt 2j? 4£BP<sP у Л

В,гн + G„ + Q„ +4jsMStir*f+i.2'

где Qb - производительность заправщика, кг/ч;

Vp - транспортная скорость, к?'/ч.

С увеличением производительности агрегата улучшаются его экономические показатели - снижаются эксплуатационные расходы. Критерием, объективно оценивающим оптимальные параметры и режим работы мазин, является минимум приведенных затрат на транспортирование и внесение удобрений,

С учетом значений затрат капитальных вложений,эксплуатационных издержек за час работы агрегата и производительности W см после соответствующих преобразований получена формула определения приведенных затрат на транспортировку и внесение жидкого аммиака:

II , IJ)

ГД5 К„, к„,//т - нормативные коэффициенты;

£ - коэффициент эффективности капитальных вложений,

>1,16;

- эффективная мощность двигателя трактора, кВт; t,. tm, ~ годовая занятость трактора, машины, приспособления для снесения удойронкл,2.

- амортизационные отчисления, %; С - эксплуатационные издержки, руб/ч; Кг - цена горючего, руб/кг; Cj, - удельный расход топлива, кг/кЕт-ч; у - коэффициент средней нагрузки двигателя

Одним из основных параметров машин для внесения аммиака является емкость их резервуаров. Уменьшение резервуаров ведет к сокращению энергоемкости, уменьшению материалоемкости машины и ее веса, что положительно сказывается на таких показателях, как давление на почву, повреждаемость слоев почвы и т.д.

Однако, уменьшение емкости приводит к изменению производительности машины, т.к. небольшие по вместимости резервуары способствуют частым остановкам для дозаправки аммиака, что особенно ощутимо при больших дозах его внесения. Увеличение же емкости резервуара, хотя и улучшает вьше названные показатели, однако приводит к увеличению материалоемкости и энергоемкости.

С учетом значений параметров и режимов работы .s.F, L

установлена, с одной стороны, зависимость производительности и приведенных затрат от технико-экономических показателей, а с другой стороны, выявлена оптимальная величина емкости резервуада Q опт.

L-менная производительность является функцией емкости резервуара, расстояния до заправки и доз вносимого аммиака (рис.9а,б). 1ак, если при Q =1о00 кг сменная производительность падает при увеличении расстояния 5 с I км до Ь км на 3%, то при Q =7Ь0кг сменная производительность уменьшается соответственно на 10,ZÍ.

Как видно из графика (рис. 96), при дозе внесения аммиака 200 и ¿00 кг/га и емкости О^ЬООкг резко падает сменная производительность при увеличени!' расстояния с 1 км до 5-км. йто дает основание предполагать, что при таких параметрах применение этих емкостей не экономично.

График зависимости (рис.9 в) показывает, что при рабочей скорости более 10 км/ч снижения приведенных затрат не происходит, диапазон рабочих скоростей в зависимости от условий работы следует считать Up =6-10 км/ч. При увеличении дозы с Н=100 кг/га до Н-ЬОО кг/га (рис. 9 г) приведенные затраты возрастают, т.к. при той же емкости резервуара вдвое увеличивается число заправок, при этом уменьшается сменная производительность. Получив значение сменной производительности и приведенных затрат как функцию параметров агсегата и условий его эксплуатации с помощью расчетов

2,0

1,0 ■

Р^/Га

2.0

¿о

! ' 1 * 1 ? 3

—г—*

/X'

" ! | --Мс* ----Г)уд

250 500 150 то

¿/см'

5,5-

3:0-

5,5-

Пуд 15 3 Д

г? Но

7 А 6 9

_0/1- • 2_\ •» >•—

1

*

с/

6 8

в

¡0

щ

4,0-

$0-Iв 2,0-

500 1000 /500 ЦсГ

Рис. 9. Зависимость сменкой производительности и приведенных затрат от различных параметров и эксплуатационных показателей агрегата: I -5=1 км; 2- =3 км; 3-Я =Ь км; 4-Н=300 кг/га; 0 =500 кг; 5-Н-200 кг/га; 0=500 кг; 6-гЫОО кг/га; О =500 кг; 7-0=500 кг; 8-0 =750 кг; .9-1000 кг; Ю-Н=300 кг;-П-Н=200 кг; 12-Н=100 кг.

а

на оВЫ и последующего анализа результатов могло определить оптимальные значения параметров машин для транспортировки и внесения жидкого аммиака.

Исходя из формулы (13) получена зависимость, определявшая оптимальные значения емкости реэврЕуяра

кг 14)

ГДЙ А0 .„.г А/"

Так, для агрегата АЕА-0,5 А0=0,00010;B0=0,C3ü; co=0,00oU;

Н

До=0,15и;Ео=0,41.

Для агрегата АМ-2 А0=0,С0009; Bo=0,03-¿; Со=9,С036;

до=0,МИ; Е0=1,Ь6.

Результаты расчетов величин оптимальной емкости резервуара на ЬБМ в зависимости от различных параметров работы агрегата представлены на рис. 10.

Пользуясь графиком, можно определить оптимальную емкость резервуара 0о„„.

Так, при дозе внесения 1Ь0 кг/га, ширине захвата о м, рабочей скорости о км/ч, расстоянии до заправки Ъ км (кривая 2) оптимальной является емкость 13вС к: .

Лак видно из графика, емкость ~мзстнмостьга оОС кг рационально применять при расстоянии до изстч j us грузи». !-о хк и дозе внесения 100 кг/га-при ширине захвата м и скорости движения t;-ti км/ч. Емкости вместимостью свыше 6J0 :сг рконокичны при сирине захвата более о м.

С увеличением ширины захвата до 12 м Vr =10 т/Уч соответственно увеличивается размер С/ОПт_ до ¿ЛС,; кг.

При сирине захвата Ь =1; 1 ,Ь г. с- н и скорости от 4 да ü км/ч оптимальными являются емкости от 1о0 до 450 кг.

При внесении аммиака в почву имеет большое значение точность его дозирования и устойчивость подачи аммиака независимо от давления в емкости, (допустимое отклонение фактической дозы от установленной не более 10*0.

йсслед-л-.чиия доказали, что наиболее перспективными для внесения. аь-ким"» яглязтеч д-j- -дторы по плотности потока (рис.II), г.оторк-. • -л?: v>r-vr '.v.' .-.с. ять дозирование с учетом иэмсняпт.ихся

От* то

та

1Ь50

коо

7 оо

ш

С /

/

- ~V «И'■

— 1 !

юо но. гоо

Нкг/га

Рис. 10. Зависимость емкисти резервуара от различных параметров агрегата: 1-В =12 м, =10 км/ч, й =5 км; 2-В =12 м, 2/р= 10 км/ч, 5=1 км; 3-Вр=8 м, 1Г =Ь км/ч, 8=5 км; 4-В =В м, 1Гр=8 км/ч, 5=1 км; Ь-Вр=о м, ХГр=6 км/ч, в =5 км; 6-В =6 м, Г =6 км/ч, с$ =1 км; 7-Вр=2 м, У „=6 км/ч, 5=5 км; 8-Б =2 м, Тп=6 км/ч, 5=1 км;

_ .Г..

р

9-6=1 м, V =6 км/ч,

¡1 т "

6 =1 км.

5 =ь

ю-вр=1

км,

$р=б км/ч,

- - для крупных хозяйств

--- - для фермерских хозяйств

факторов (давление в емкости и сопротивление почвы выходу аммиака из подкормочных трубок). Поддержание перепада давления на диаграмме такого дозатора на одном и том же уровне обеспечивает постоянный расход жидкости 0р, кг/с, который зависит от площади проходного сечения Гс , м*", диафрагмы и расчитывается по формуле:

г = ë Fc y2.

кг/с,

где 0 - когффипкент расхода жидкости;

аР - перепад давления i:a диафрагме, tóila;

(15)

Производительность дозатора зависит от ширины захвата Б

м, дозы внесения Н, кг/га, и скорости движения (7р, м/с:

3=0.0Î2BPUPH, кг/ч.

do)

Рис. II. Принципиальная схема работы дозаюра аммиака по плотности его потока: 1-дозатор: 2-регулировочнкй клапан; 3-регулируемая диафрагма; 4-отверстие, -давление на входе; "р^ - давление после диафрагмы

Экспериментальным путем выявлено влияние основных элементов дозатора (параметры проходного сечения диафрагмы, типа мембраны, натяжения пружины), на режимы его работы с пелью достияегия линейной рабочей расходной характеристики и поддержания постоянного расхода аммиака при уменьшении давления в системе.

Увеличение проходного сечения диафрагмы оказывает влияние на перепад давления дР и рабочую расходную характеристику (табл.6. рис. 12, 13) ( ра=620 кг/м3!

Влияние проходного сечения диафрагмы Г, давления л Р'

Таблица б на перепад

Число делений на кольце диафрагмы,п

мм2

дР, Ша

68 ,кг/ч

Ь 10 15 20 25 30 35 40

17,1

32.4 51,3 ее,4

85.5 102, й 138,8 160,7

0,38 0,22 0,15 0,13 0,07 0,05 0,09 0,02

«38 1568 2064 2384 2552 2616 2748 2882

а

3.000

¡000-■

/ООО

Рис. 12. Рабочая характеристика кольцевой щели

5 ю « го з$ зо зз *о и ¡о п <?с

Рис. 13. Зависимость коэффициента расхода о от проходного сачен::

Ь качестве чувствительного элемента выбрача мембрана из прорезиненной ткани (рис.14).

от-

Л „ ^30%

7 1 1 1 г \ ! X —

У; Л --- . ... 1 - и..

Г -

£ 40 /5 ¿0 25 ¿а -35 МО % 30 Л й*

Рис. 14. Рабочая расходная характеристика дозатора ( --- теоретическая кривая)

Из графика видно, что мембрана (5£. =¿30 кг/ч ^ =^2,5/0 удовлетворительно работает в среднем диапазоне ( П =15 -г 35) проходного сечения. При Л=0 ?• 15 и гь =40 50 разброс значения расхода и перепад давления выходит за пределы допустимого значения ( = 2 120 кг/ч, =- 30*5). Допустимые значения отклонений производительности дозатора согласно агротехническим требованиям составляют 'С^ =- 30 кг/ч и =2-5%.

Как видно из проведенных исследований, первоначальное натяжение пружины влияет на расход дозатора при одинаковом проходном сечении (рис. 15).

На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан дозатор с линейными рабочими характеристиками, что позволило поддержать постоянство расхода аммиака при изменении давления в системе.

Установлено» что оптимальными параметрами дозатора производительностью = 2000 кг/ч являются площади проходного сечения 1"с = Ю-4м2 Й первоначальное натяжение пружины 10-12 Мм.

Согласно этйМ параметрам разработан дозатор, полевые испыта-

ния которого подтвердили результаты экспериментальных исследований.. Производительность дозатора позволяет обеспечить диапазон рабочих доз, предусмотренный агротехническим! требованиями. Дозатор прошел государственные испытания и рекомендован в производство.

Рис. 15. Зависимости расхода дозатора от натяжения пружины

3.2. Обоснование технологии применения охлажденного аммиака /б, 8, 10. 16/

В процессе внесения в почву часть охлажденного аммиака превращается в газ, при этом происходит переохлакдение рабочих органов, намерзание на них почвы и растительных остатков.

Новое направление в технологии применения жидкого аммиака при удобрении сельскохозяйственных культур - охлаждение аммиака до температуры, близкой к температуре его кипения (240°К) и разделение его на жидкую и газообразную фазы.

Разделение аммиака на две фазы происходит в охладителе, откуда по трубопроводам жидкая и газообразная фазы подаются в зону внесения.,

Охладитель (рис.16) служит камерой расширения и разделения аммиака на^ гидкуа и газообразную фазы. Находящийся под давлен :ем жидкий' аммиак входит через дросселирующее отверстие в камеру с давлением, близким атмосферному. В камере происходит расширение жидкого аммиака, т.е. превращение части его в газ. Вследствии ис-

парения жидко: о аммиака и оасширения газообразно! о происходит его сакоохлыздение. Размер камеры определяет производительность охлаждения, b 1 дм3 ооъсма охладителя мокни получить ь час до оО кг аммиак; , охлажденного до -33,4U'J. Необходимый объем охладителя Vw определяется по формуле:

(IV)

где L^oí,, ~ производительность охладителл, ::r/'i-.

Производительность охладителя зависит от сларУслл: агрегата, л;р::н>: захвата, дозы аммиака:

Г i г Р, С~1

где Ge„ - доза внесения аммиака, кг/га.

(¿У)

ОГК

Рис.lo. Схема устройства

охладителя: I-газовый патрубок; 2-сепа-ратор; b-пструоок для манометра ; ч-корпус; э-отраяа-тель: и-кицкостный патрубок; '/-распределитель ?.;ид-;.ой хазы; d-ввод аммиака.

На основании исследований и расчетов было разработано обо-зудование для охлаждения аммиака, которое включает охладитель, дозатор, распределитель, коллекторы и подкормочные трубки. Пред-юженная схема признана .-«обретением /19/ и реализована в конструкциях, которыми снабжаются серийные машины АБА-0,5; АКА-0,75; •

АБА-1 и ЛМ-2. По данным испытаний применение оборудования для охлажденного аммиака на серийных машинах за счет уменьшения глу^ бины внесения обеспечило снижение тягового сопротивления в.1.7 -раза и расход топлива на 14-31®

Разработанное оборудование позволило впервые для внесения аммиака использовать комбинированные орудия, что позволило пос-* тавить на производство агрегаты АБА-1 + РВК-3.6 (5,4) и АьА-2 РВК-7,2.

При внесении в почву жидкого и охлажденного аммиака наблю-^ дается различная закономерность его распределения по почвенным слоям и испарения из почвы.

Так как в охлажденном аммиаке газообразная фаза составляет

всего 15%, то он выделяется из почвы менее интенсивно, что уменьшает его потери при внесении в почву.

Эксперименты по определению распространения ьидкего и охлажденного аммиака в почвах с различными физикс-механичзским: свойствами показали, что как в супесчаной, так и в суглинистой почве охлаждзнный аммиак при Енесении в почву локализуется в месте внесения, интенсивнее связывается с влагой, задерживается в почве, что способствует его небольшому испарению, а жидкий аммиак концентрируется у поверхности почвы, что приводит к его активному испарению (рис. 17).

<4 у $ о з <о ятМЗсм <з<а з о <Р

Рис. 17. Распространение жидкого и охлажденного аммиака

в почве: а - жидкий аммиак, б-охлажденный аммиак. Концентрация ионов аммония представлены в рЯИН) , где - концентрация ионов

аммония.

Картина распространения жидкого и охлажденного аммиака в почве подтверждается опытами по определению его потерь при внесе-

нки б различные типы почв.

Испытания показали, что при внесении жидкого аммиака на глубину о ом в дозе 220-250 к1/га его потери как на супесчаных, так и на суглинистых псчвах в первые 3-5 часов были примерно в три, .а через сутки в 2 раза выше, чем охлажденного аьмиака (рис.18).

Рис. 18. Зависимость потерь жидкого (- - -}

и охлажденного (-)

аммиака от времени после внесения в почву: 1,3 - на суглинистой почве; 2,4 -на супесчаноЛ почве.

В результате иог.'яо сделать вывод, что глубина внесения жидкого аммиака в почву должна составлять 10-15 см, а схлакден-ного-8-10 см.

По результатам трехлетних полевых опытов на карбонатных -'черноземных почвах Ставропольского края установлено, что при уменьшении глубины внесения жидкого аммиака с 12-14 до о-8 см за счет потерь питательных веществ урожайность озимой пшеницы и кукурузы нак силос снизилась соответственно на 2,9 и оо ц/га, а при внесении охлажденного аммиака на глубину 6-8 см - не уменьшилась .

Эффективность технологии внесения охлажденного аммиака увеличивается за счет расширения зоны его применения, в частности при подкормке пропашных культур с помощью культиваторов - расте-киепитателей (КРН-4,2; КРН-5,'6 и др.), при посеве (СУПН-8; С3-3,6 и др.) и предпосевной обработке комбинированным! орудиями (РВК-3,6; РВК-5,4 и др.), что удалось решить впервые.

Применение приспособлений для охлаждения аммиака при подкорке позволяет увеличить годовую загрузку машин типа А£Д.-0,5 на'39?/.

|

* <• 3

/'1 \

г 7 I ^

// -Н /

/V 1 1 1 I 1 ! ! 1

___I_!__

Ч в 12 <€ 20 £кТ,1

КЛС-4

:удн-8 C3-3SA

РВЧ-З б P6i<-b' 4 Ж-7' а

~"ТГ1"

[суш..8

СЗ .3,6/1

п

JÜLV

-А......./ ^

/ ОХЛАДЧТыШ

Лй/\_ I

УЛП_8

V

XlJIH-tóLj i___Í

I

I i

Рис. 19. Функциональные схемы применения различи;« м:яш:н при снесении жидкого аммиака

на глубину 10-15 см ( -«— ), охляздонного ска-лака па глубину tí-10 см

( — ■ ■ i». ■ ) и внедрения новой технологии за счет охлаждения аммиака на глубину 6-8 см ( г=£>. ).

основании исследовании на:.-:: рвеработанк агтзэтехнлъеспие требования ка применение -валкого охламлаллово лм: лака, совместно с ллалсаевслвм заводе:.: "Хллмлл" рзрабсл; лл л поставлен:-! на лро-иаволетво агрегат:.; для внесения л-идлело и еллалл^нного аммиака, .л регаты лч:Л-0.о; --.Ьа.-О./Ь лрл апеозллл - л,"1, "его л охл;л:деккего аммналл (рлс. 19) работалт г: культиватор:-,.; и KFri-o.ó при

влево:::;:: а:а:алол:а совместно с лезлаем-а салавл'а: u/iiK-й и Ui-3,c.

лелтлр/емкл на трактор T-I5CK агрзглт наряду с други-

ми опаралилм:: мелет ярлмеллтвел при вспал.лв. .vbi-I по срлвлен:во с arpoi'то:.: ЛлЛ-2 об&сплчлвллт умочвлелле маач:ллзл0емлссти в 1,7 раза :ва: одновременно:: левкволли лрсходнместн л : вловсенпссти, а та::ле сн:а.:аллз лгела греходэз колес во полл л уплотнения почвл.

Ле..ела:; на на. р.: .ргооаора:"л.лу.) теалелаллл внесения аммиака позволяет уменьшить глубину его внесение в 1,5-2,0 раза, снизить расход топлива л внергсемвоеть в 1,2-1,5 газа л улучалить условия труда механизаторов.

ОЩКЕ ВШОдЫ

1. Комллехское изучение применения лидких минеральных удобрений в услозиях ллтенсив:-!ого земледелия и совершенствование технологии приготовления удобрении на смесительные установках позволило разработать агротехнические требования, учитывавшие снижение зкеплуатанконных ватрат при достижении планируемой >ро:::ай-ностн, зфгектпвность приготовления удобрений с требуеквм количеством. питательна веш-зств, уменьшение затрат труда и топлива за счет снижения тягового сопротивления, потерь удобрений и согме-ления операций, а также соразмерности и пропорциональности параметров мавлвл и агрегатов для внесения удобрений, структурного и количественного состава комплекса технических средств для приготовления Cjij .

2. комплекс технических средств для приготовления суспендированные удобрений на основе отечественного сырья обеспечивает снижение затрат труда и возможность внесения удобрений с требуемым соотношением питательна; веществ, уменьшения числа проходов авсегатов по поло и уплотнения почвы, а такв;о внесение удобрений совместно с микроэлементами и средствами зашиты растений.

3. Совокупность преимуществ жидких минеральных удобрений nG сравнения с тверд!™::! позволяет характеризовать их как экологически безопасные и ресурсосберегающие за счет возиогшости кеханиза-

ш и автоматизации все^о технологического пр^нссса, сникенпл потере удобрзн.'.п и гс-Вгленля равномерности внееенкл, тяо сокращаем сроки скупаэмосгп и прагодкг к повь^знид урванноесоритьг: на картофеля - -:а 20-25, овоцнь:' >; кор>,:св;к культур :ia 20-40 ц/га.

Устазсвлежи:- сохколсгпчезкпх и тчгзгьл

показателей при в:лоп.с.:п: ъ почгу аммхс-Бг. з за^:зн:..ости ст тс:..-пзратурь; к "Jiy6î2îs заде:;;-:::, nzy.xîro"^ спхс-ш и типа почв;... s.o-Kas-iPaioT, vto л;;л;г_го а;*:':та:сз. позволяет

глубину вноое.чпк с 10-Ib з;; до 3-Î0 с:,:, уводпчлть пр:; это;: п;;р::~ • ну злхвлта в 1,3-1,о рьза г.р;: спи у/хСр-л;;::: з 2-5

CciOa,

jст;-нов:-:а чрк^чосе5ле;::.й ,3лг. схлз.'."Д-з.-:.-:о.! о г.:::.:;:-;:::; поззоЛ/:;! прк:.;2Н£3^ наиболее колвечтрирсгсн^се удеорзк:-.е ;;а прсдпосогно-;! оора'_*ст::г почв и подкг.рясс пр о п культур пскго7-::.п о~огп р&-стенпГ;. снерлзтпг^ские озтрати нз гкзсенлз о-;лг-,;де-::-лго в I,<-i,7 раза н;г::е, -~з:: гидкого а:,::.-иска. все ото свидетельствует о тог.', что випг;оог.рзкт!!вк::е азотные удоо'рзнкя когно применять как при основном внесении, тек и при годкоркке.

о. Оборудование доя охлажденного аммиака, устанвливаемсе на серийно выпускаемые агрегаты и катины, обеспечивает равномерное распределение удобрений по ширине захвата, соответствующее агротехническим требованиям, уменьшение глубины внесения до о-Ю см, снижение тягового сопротивления на Ю-15Й и увеличение производительности труда на 10-12%.

о. В г.о:шлексе-мероприятий пс повшению эффективности удоб-т рений и плодородия почьы нах.одят применение разработчике с участием автора оборудование, агрегаты и рабочие органа для приго-т тоБдения и внесения суспендировать удобрений:

- смесительные устьловки УС—10 для приготовления жидки удобрений ка отечественно« сырье, позволившие повысить урожайность сельскохозяйственных культур по сравнении с твердыми удо-оренйя«« ;

- рабочие органы и оборудование для внесения в почву суспендированных удобрений, позволившие снизить количество проходор агрегатов по полю, минимизировать энергоемкость процесса внесе-

кил удосре.чнп, псь-еит- урсгг».«»^ сзльслсхазллсглеллдх куль-аур грв »чтении удобрений лен-oi: 12-17 см;

- технология лрлнзлслла ахласлделляго а:.::.'.«.-,-а, исоЕаднддал онкзкть лнергсзаграт.л, у^ольгить дотеол а..л:лала ч загрязнение олрудаюдзл срздг;;

- сблрудгзглле для лло^еялл с-.-ла^дг'могс. awra-.a, еб?спе"л-вкакее Bf.scsHtis псг.дккх £зо*л;ь-: удобрений на пр-здпосзв.чсй i: гег,-дурядкоГ. о5р?-оггл (НЧ'-х: .IPii-o,";; Kr;i~a,4), по еле (СЗ-З.Ь; СУШ'.-S), з талало о лопиль'-гланлел л^.блнлгеглн:;:;: агпагат_д

( Рл;г-3. о ; ПР-з,:; ?г.,Ч-7 2).

7. Раос лтллсс: л: л г "зл:,рл'.хлталько обг-елозалд лар.д.:отрч и pe:;:;r.'bî работн дог- дллгад : г: .уотролств. лизволлдллс оосгновать мысины ллл 7ранс::ор'~иро~дн ::л:лл'к ^чбрелил .ДГ7-93'/л-GI л iiiii!>'-93o7-0I.

6. л; саллг.лллл ргс-хтоз лглст'руктлгча--технолсглчсекл:с рзд'етрог емлостлГ определил!; л:л:снс<.ьнда рсллл."! р_лбст агдлгд-тов л зл2лс:л-еетх о? р; бохзл ¡ялрхлд аахгата, раестоллля дсотал-ки удобрения, дсзл "лсасллл л лр.

Содзрлсдл; д:.оолрллллл огр--г.око л лледу-'ллх оалоллкл работал :

1. -ллрелелл^лалло лсплладхя лолллзла.:л ладлн до лрллгна;л:;з кнпкогс а:'л:ала ;:<?:: удчорллля. 'Гсзлод на; --лс-те слл^лского ьл д:-нара эллх л;осч-ь гр л^лаллл ■;: длсгс ау.ллча ;; друл;,.; ;.:;:д;-лл: удобсгг-жЯ по:; о.-г хультуры в разлдллл: зонах cvc^'m", LS.,

bilriO "Рс!азсзлз::сз::лллл". 1977. 2с. (соавтор солсл А.Б.5.

2. Агрегат для сбрасо?:::; груб;д: хорл.ов лл.дллм аммиаке:.; /'/Химия з сзльсхо:: хозяйстве. 19а.5 .'."il. G.40.

3. Мздлки для внссолля :л;:д:л.х колплзлсндс удобгьклл //ликия в сельском чосгЯстге. M. З.Зо.

4. йгдлш! для транспортиров:-:.' л алесолпл ;;лдло"о аг.адд.лд /'/Химия в зельско:.: хозялсгле. 1Ссг£. ГП. 0.3d.

Ь. ТрплспортлраЕлнк:: я^гг'ьгссяагс удлбганхл //Лилия

в сельском хозяйство. 19ак. "11. 3.37.

о. .'сэлчлна для злосенлл :ллдксто а.\п.:пака в садах

//Химия в сельском хозяйстве. 1988. ."'I С.55-56.

7. СборудоБо.чно зля проседания про.: лллкпглаокс-^згдамеитнкх забот па аммлгчнс^ тлхняко //Уимия : сельском хосяйзте-з. 1933.

.VС.2о-26.

а. Ьезводьый аммигх для обработки грубих кормов //Нз-*еряо-

земье. I9b9. Ш. С.47-4Э.

9. Временнке рекомендации по технологии совместного применения ингибцторэз нитрификации с безводным аммиаком. N.., Колос. 19ЭЗ. С.20 (соавтор Костенко К.Д.).

10. Рекомендации механизаторам по приготовления и применение лпдкнх минеральна удобрений, :¡v емсеэй, растворов h суса^н-эиЯ ХСХ Ру, 1У54. 30с (соавторы Колесникова К.А,, Костенко ¡i.;:,,).

11. í'o.:o:.:;Hrлини по чримене:;::э уллли для генераллнлл удобрений. MC л ?í.->. VC-J-í. Зое (сзлелоль: Колесникова Ь.А., ллфолнх A.:í. и др.).

12. Тганенср: ¡'ровна жпдкич лннц;дллн1"л у.лллрклн / сэльскс.-.: нсзяйстл... is ; ci с г,-: К-^.лнс • ; о';. • — нос Г.В.).

ö. лслсп^лснлл и /елннчлел^л z^z',:-.:. :;л:•" :v.. ,.....:-

л,.налальнг; .удел с-чий. лолсл, 1л.'л. п.л. -елл/лелл

:;03Cí:i:íí л.л. , ьолесниновл :;.Д,)

14. ¡¡еросоорудовлнпе лл :.: . аллллиоло .нллили. /лг ; ; лл НиН>.л жидких ¡-.пнорг.льни.с удобсен::/.. i:.., .чалое. 1п.л. \ссллтср:! Колесникова л.д., Коеглнлс К.д., ^зчхоза !..->.}.

Ib. обоснование ¡параметров ма^ин для снесения зшдого а>.<-миакл в почву //Техника б сельском хозяйство. 1934. 2с (соавтор Колесникова Б.А.), (в печати).

Id. Новые технические средства для применения жидких средств химизации //Хиг.яя в сельском хозяйства. 1994. 2с (соавтор Колесникова В.А.), (в печати).

17. вашими к оборудование для- ссвкестчого внесения кпдких средств химизации //Хаты в сельском козлйотгз. 1994. 1с (соавтор Колесникова В.А.), (з печати).

Iö. A.C. K9I77Ö2. Распределители жидкого аммиака /соавтора Сафонов il.fi., Петров И.!.1., Погорельский; о.Г. - Опубл. в Ь.И. 07.04.02, VI3.

19.А.С. FIO07571. Ленный маркер /соавторы Марченко Л.А., Смирнов Г.М., Клюев O.K., Степанов Ь.Е. - Опубл. в Б.И. ЗО.ОЗ.ЬЗ, Jf 12. ,

20. Положительное решение по заявке №92-011ЪЬ1/1Ь (0Ьо932) от 22.12.93 на "Распылитель .суспензий" /соавторы Романов Г.В., Степанов Ь.Е., Костенко К.Д., liaran Я.В., Калчмин Е.А.

21. Ислот-ительнсе репейке по заявке 1"93-СЪ3269/20 (052601) от 07.04.94 па "Способ получения устойчивого суспендированного удобрения с высоким содержанием питательных Еешлств" /соавторы Пакшвер С.13., Романов Г.Ь., Костенно К.Д.. 11:агин JJ.H., Ьочкова Т.В.

22. Положительное решение по заявке )Г53-047776/15 (047Ьи7) от 27.05.94 к:е "Роторное устройство для внесения безводного аммиака" /соавтора йучков- H.A., Костекко К.Д., Романов Г.В., Ша-гин iJ.B.-, Калгл.'.лн S.A., Степанов Б.Е.

23. Положительное решение по заявке JT94-011930/20 (0II69I) от Ob.04.94 на "Способ получения стартового мелиоранта почвы" /соавтор-л Романов Г.В., Шагга Ü.B., Костенно К.Д., Мочкова Т.В., Иакшвер С,Э.

24. Положительное решение по заявке .V93-0I950S/I3 (0I9I39) от 14.04.93 на "Цистерна для перевозки суспендированных жидких минеральных удобрений" /соавторы Романов Г.В., Степанов Ь.й., Костеько К.Д., Шагкн Й.В., Кал ямин Е.А., Пакшвер С.Э., й.учкоЕ Б.А.

25. Положительное решение по заявке I,"94-022659/20 (021562) от 14.06.94 на "Способ хранения и транспортировки кормовых организмов для рыб" /соавторы Пакшвер С.Э., Романов F.B., Костекко К.Д., Шагин ij.B., Мочкова Т.В.

Подл :с-:о к леч-тл CC-.I3 .i'4r. $ор.7.ат бук. 60*S0 I/I6 Тлв:я ICC. Г-глв 2:.

__ EH7IT.E