автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технологии и технические средства интенсификации производства органических удобрений на фермах крупного рогатого скота

Направах рукописи

тЁГТ1

МИРОНОВ Владимир Витальевич

ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА ФЕРМАХ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 8 НОЯ 2010

Мичуринск - Наукоград РФ, 2010

004612990

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» на кафедре «Прикладная механика и конструирование машин»

Научный консультант доктор технических наук, профессор академик РАСХН Завражнов Анатолий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук Грнднев Павел Иванович

доктор технических наук, профессор Бондаренко Анатолий Михайлович

доктор технических наук, профессор Булавин Станислав Антонович

Ведущая организация - Государственное научно-исследовательское учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ).

Защита состоится «25» ноября 2010 г. в 10® часов на заседании Диссертационного совета ДМ 220.041.03 в Федеральном государственном образовательном учреяедении высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» по адресу: 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, д. 101, зал заседаний диссертационных советов.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «МичГАУ».

Автореферат разослан «Ш>> октября 2010 г. и размещен на сайте ВАК www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Н.В.Михеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Навоз является важнейшим сырьем для производства органических удобрений, необходимых для сохранения и повышения плодородия почвы. Ежегодный выход навоза в России составляет около 250 млн. тонн и ожидается его увеличение к 2020 году за счет реконструкции существующих и строительства новых ферм и комплексов. Вместе с тем, переработка навоза требует значительных энергозатрат, а получаемые органические удобрения должны быть полностью обеззаражены от всхожих семян сорняков, патогенной микрофлоры и личинок гельминтов, а также, в сравнении с исходным сырьем, характеризоваться пониженной влажностью и увеличенной концентрацией питательных элементов растений.

Решение этого вопроса возможно осуществить за счет внедрения высокотехнологичных линий и цехов переработки навоза в качественное органическое удобрение. В тоже время применение таких энерговооруженных технических систем приводит к увеличению затрат на производство удобрений в 3-5 раз, что в свою очередь ведет к убыточности их использования, так как прибавочный продукт сельскохозяйственных культур не окупает произведенные затраты.

Таким образом сложилась проблемная ситуация: с одной стороны качественные органические удобрения необходимы для повышения плодородия почвы, с другой стороны их производство старыми способами и средствами требует увеличения затрат, что не окупается прибавкой урожайности от их использования.

В связи с создавшейся ситуацией возникает актуальная научная проблема разработки ресурсосберегающих технологий производства органических удобрений на базе новых более эффективных средств механизации процесса с оптимальными, научно обоснованными конструктивно-режимными параметрами.

Работа выполнена в соответствии с:

- планом НИР ФГОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет» по теме «Разработать рациональные технологии производства и использования сельскохозяйственного сырья» на 2000-2005 гг.;

- программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 20062010 гг.: шифр 09.01.04 - Разработать высокопроизводительную технику нового поколения для производства конкурентоспособной продукции животноводства и птицеводства, производства комбикормов в хозяйствах, уборки, переработки навоза и подготовки высококачественных органических удобрений;

- государственными контрактами на выполнение НИОКР с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере: №2901р/5352 от 31.01.2005 на тему «Разработка и создание аэрационного биореактора для переработки отходов животноводства в органическое удобрение», срок выполнения 31.01.2006; №4267р/5352 от 26.06.2006 на тему «Разработка и создание комплекта машин и оборудования для переработки отходов животноводства в органическое удобрение», срок выполнения 01.07.2007; №5394р/5352 от 01.10.2007 на тему «Разработка и создание поточной технологической линии переработки отходов животноводства в органическое удобрение», срок выполнения 01.10.2008.

Цель исследований. Снижение энергозатрат при производстве высококачественных органических удобрений путем совершенствования технологии и технических средств ускоренного компостирования.

Объект исследований. Технологический процесс производства органических удобрений и средства его обеспечения.

Предмет исследований. Закономерности взаимодействия рабочих органов машин и устройств с сырьем и готовым продуктом. Физико-механические, теп-лофизические и агрохимические свойства соломонавозной смеси и готового удобрения.

Методика исследований. Методологической основой явились системный подход, математическое и физическое моделирование. Исследования базируются на теории сложных систем, теории тепломассопереноса, законах сохранения массы и энергии, теории фильтрации. При экспериментальных исследованиях использованы методика планирования экспериментов, частные методики, стандартные измерительные приборы, оригинальные лабораторные установки.

Научная новизна. На основе рассмотрения взаимодействия объектов «Человек - машина - растение - животное - продукт - окружающая среда» разработана биотехнологическая система производства органических удобрений (БТС ПОУ).

Предложен новый поточно-непрерывный способ производства органических удобрений методом ускоренного компостирования, включающий: подготовку компостной смеси машиной, биотермическое обеззараживание смеси в установке и созревание компоста в буртах.

Разработан комплекс математических моделей, описывающих процессы БТС ПОУ и включающий: модель взаимодействия рабочих органов машины для приготовления компостов с компостируемым материалом; модель термодинамического процесса биохимического разложения органического вещества в вертикальной компостирующей установке; модель фильтрации газов в компостируемом материале; модели сводообразования и сводоразрушения в корпусе установки; модели взаимодействия рабочих органов устройств снижения уплотнения и разгрузки с компостируемым материалом; энергетические модели технологических процессов работы машины и устройств.

Получены количественные характеристики физико-механических, теплофи-зических и агрохимических свойств соломонавозной смеси и готового органического удобрения.

Практическая ценность. Результаты исследований являются основой для совершенствования существующих и создания новых способов и средств производства органических удобрений из навоза.

Разработаны технические условия ТУ 9816-001-71254916-2006 на органическое удобрение «Компост из навоза КРС и соломы» и технологическая инструкция на его производство.

Получены рациональные параметры новых технических средств БТС ПОУ, позволяющие снизить энергоемкость процессов подготовки и обеззараживания компостных смесей, формирования и рыхления буртов, представляющие практический интерес для проектно-конструкторских организаций.

Созданы программные средства для инженерного расчета конструктивных параметров и режимов работы машины для приготовления компостов, вертикальной компостирующей установки, устройств снижения уплотнения и дисково-фрезерного устройства разгрузки установки.

Предложенные технологические и технические решения включены в Стратегию машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 г.

Реализация результатов исследований. Производственные испытания машины для приготовления компостов и вертикальной компостирующей установки проводились в ОАО «Голицино» Никифоровского района, Тамбовской области с 2002 по 2003гг.; в фермерских хозяйствах: «Орлов», «Алена», «Татьяна», «Сали-ково» Тамбовской области с 2005 по 2008гг.; в ООО «Май» с. Троицкое Липецкой области с 2005 по 2007гг.; ТОГУП «Тепличное» г. Тамбов с 2005 по 2009гг.; в ООО «Племзавод «Вишневое» Староюрьевского района Тамбовской области с 2004 по 2005гг.

Технология подготовки органических удобрений в буртах внедрена в ФГУП учхоз-племзавод «Комсомолец» Тамбовской области в 2006г. Ежегодно производится более 1000 т удобрений, используемых для повышения плодородия почвы при производстве посадочного материала.

Технология производства товарного компоста в установке внедрена в научно-производственной фирме ООО «Мичуринское плодородие» г. Мичуринск, Тамбовской области в 2005г. Ежегодно производится и реализуется более 50т высококачественных фасованных органических удобрений под торговой маркой «ГУМУС для цветов и рассады» и «ГУМУС - Плодовые». Создание технологической линии осуществлялось при финансовой поддержке Фонда содействия развитию МП НТС по проекту №5352 от 31.01.2005, а также по гранту Американского фонда гражданских исследований и развития (СМ)Р) #ШЛТ 1-6124М1-06-04 от 12.01.2006.

Методические материалы по моделированию работы средств производства органических удобрений используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет» и ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет».

Научные положения, выносимые на защиту:

- обоснование биотехнологической системы производства органических удобрений, состоящей из 5-ти подсистем: сбор и хранения сырья, приготовление компостной смеси машиной, предварительное компостирование, биотермическое обеззараживание и созревание органического удобрения;

- математические модели технологических процессов и технических средств производства органических удобрений, учитывающие факторы влияния на энергоемкость их работы: физико-механические, теплофизические и агрохимические свойства исходного сырья и их изменение в процессе переработки, конструктивные параметры рабочих органов и режимы работы устройств;

- конструктивно-технологические схемы, оптимальные и рациональные конструктивные параметры и режимы работы машины для приготовления компостов и вертикальной компостирующей установки.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались ежегодно с 2000 по 2010 гг. на научных конференциях Мичуринского государственного аграрного университета, с 2003 по 2010 гг. на международных научно-практических конференциях Всероссийского научно-исследовательского и проектно-технологического института механизации животноводства Россельхозакадемии.

Отдельные материалы диссертации доложены и одобрены на научных конференциях и выставках: Белгород, БелГТАСМ, 2002; Кострома, КГСХА, 2003; Брянск, БГСХА, 2003; Воронеж, ВГАУ, 2003; Ставрополь, СГАУ, 2003; Воронеж, ВГАУ, 2003; Москва, ВНИИА, 2004; Москва, ВВЦ, 2004; Рязань, РГСХА, 2004; Москва, ВИМ, 2005; Саратов, СГАУ им. Вавилова, 2006.

Теоретические и экспериментальные исследования с производственной реализацией результатов удостоены областного гранта администрации Тамбовской области за 2009 г.; золотых медалей «За разработку машины для приготовления компостов РБП-1» и «За разработку высокоэффективного экологически безопасного органического удобрения «ГУМУС - Плодовые» Всероссийской выставки «День садовода» 2008 г.; сертификата Соответствия технической способности в компостировании Университета штата Мэн, США, 2006 г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 67 научных трудах, в т.ч. 17 статьях в рецензируемых научных изданиях, рекомендуемых ВАК, 10 патентах на изобретения и полезные модели.

В работе использованы материалы и результаты исследования автора и результаты, полученные совместно с сотрудниками кафедры «Прикладная механика и конструирование машин» МичГАУ.*

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Объем диссертации составляет 388 страниц основного текста, содержит 164 рисунка, 29 таблиц, библиографический список из 302 наименований, из них 84 на иностранных языках и 16 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность проблемы, сформулированы цель исследований и основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы. Цель и задачи исследований» приведен анализ состояния технологических процессов уборки, хранения и переработки навоза.

Разработке и совершенствованию технологий ускоренной биоферментации органического сырья посвящены работы научной школы под руководством академика Россельхозакадемии Н.Г. Ковалева: Малинина Б.М., Туманова И.П., Рабинович Г.Ю., Сульмана Э.М., Фомичевой Н.В., Рабиновича P.M. Представлены результаты многолетних исследований процесса твердофазной биофермекгации органического сырья и агрономической оценке качества готового удобрения.

На основании анализа работ Гриднева П.И., Капустина В.П., Ковалева A.A., Денисова В.А. Ковалева Д.А. дан обзор технологий и технических систем уборки,

* В решении отдельных вопросов принимали участие аспиранты Колдин М.С., Никитин П.С., Криволапов М.В.

транспортировки и переработки навоза.

Большой научный вклад в исследование теплофизических, физико-механических, массообменных и агрохимических процессов происходящих в компостных смесях в процессе переработки внесли ученые: Афанасьев В.Н., Ту-ваев В.Н., Лопес де Гереню В.О., Афанасьев A.B., Минеев Л.Н., Сабуров C.B., Винаров А.Ю., Мишустин E.H., Гуляев Н.Ф., Мирный А.Н., Менее В.Г., Черес-ленко В.Н., Sundberg С., Brinton W.

На основании работ данных авторов проведен анализ теоретических исследований тепло- и массообменных процессов при компостировании в буртах на открытых площадках и в камерных установках.

Комплексной механизации процессов уборки и переработки навоза и помета посвящены работы ученых Петренко И.М., Гриднева ГШ., Коваленко В.П., Лысенко В.П., Бондаренко А.М., Завражнова А.И., Лукьяненкова И.И. и др., на основе которых проведен анализ теоретических предпосылок к совершенствованию технологических процессов и технических средств компостирования.

Выполнен обзор теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия рабочих органов навозоразбрасывателей и погрузчиков навоза с материалом на основании анализа работ Павловского И.В., Догановского И.В., Козловского Е.В., Марченко Н.М., Личмана Г.И., Шебалкина А.Е., Макарова В.А., Спевака Н.В., Павлова П.И., Демина Е.Е. и др.

Технико-экономические результаты практической реализации камерных технологий компостирования были проанализированы по работам Мхитаряна Г.А., Пузанкова А.Г., Семенцова А.Ю., Мишурова H Л.

Проведен теоретический анализ процессов резания сельскохозяйственных материалов по работам Горячкина В.П., Желиговского В.А., Резника Н.Е. и др. Теоретический анализ процессов сводообразования проведен по работам Зенкова Р.Л., Цьгговича И.В., Гячева Л.В. и др. Недостаточно сведений о процессе сводообразования таких материалов, как навоз, соломонавозная смесь.

На основании анализа состояния проблемы автором предложена классификация технологий переработки навоза, способов компостирования, мобильных и стационарных технических средств компостирования.

Установлено, что наиболее распространенными в хозяйствах различных регионов Российской Федерации и стран СНГ являются следующие технологии:

- производство компостов из навоза на грунтовых площадках с использованием погрузчика непрерывного действия ПНД-250 (разработчики - ВНИПТИОУ, ВНИПТИМЭСХ, СЗ НИИМЭСХ и др.);

- производство компоста многоцелевого назначения (КМН) в биоферментаторе (разработчик - ГНИУ ВНИИМЗ).

При решении поставленной проблемы выдвигается гипотеза о наличии тесной взаимосвязи снижения энергозатрат и повышения качества удобрений с оптимизацией технологии и технических средств ускоренного компостирования.

На основе проведенного анализа в соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследований:

- разработать энергосберегающую биотехнологическую систему производства органических удобрений;

- разработать технологические процессы и технические средства произвол-

s

ства органических удобрений способом ускоренного компостирования;

- разработать математические модели описания технологических процессов;

- исследовать физико-механические, теплофизические и агрохимические свойства компостируемых материалов;

- экспериментально проверить математические модели и провести оптимизацию технологических процессов и технических средств;

- провести производственные испытания разработанных технологических процессов и технических средств и дать технико-экономическую оценку эффективности их использования.

Во второй главе «Разработка биотехнологической системы производства органических удобрений способом ускоренного компостирования» представлен анализ параметров и факторов оптимизации биотехнологической системы производства органических удобрений.

В результате исследований и экспериментов в условиях действующего производства органических удобрений из навоза КРС и соломы в биоферментаторе производительностью 5м3/сут. (разработчик ГНИУ ВНИИМЗ) намечены пути совершенствования технологических процессов и применяемых технических средств.

Сложность явлений (механического, физического и биологического характера), протекающих в технологических процессах накопления и хранения навоза, смешивания его с соломой, компостирования и превращения в полезные для почвы и растений органические удобрения, а также наличие многообразных технических средств позволяет отнести их к сложной биотехнологической системе производства органических удобрений (БТС ПОУ), являющейся составной частью большой системы «Человек - машина - растение - животное - продукт -окружающая среда». Способом ее исследования принят системный подход, а средством - системный анализ.

Необходимость применения системного анализа диктуется ростом противоречий экологического (загрязнение окружающей среды навозом), технического (несовершенство технических средств), экономического (высокие затраты на создание систем производства органических удобрений) и социального (использование органических удобрений для производства высококачественной сельскохозяйственной продукции) характера.

Математическая модель БТС ПОУ, рисунок 1, может быть записана следующим образом _____

raC4 = m,T,K,S,A,V\ (1)

где у/""- вектор выходных переменных;<р-вектор-функция; х - вектор входных перемен-выходных переменных системы ных; Г - вектор режимных переменных; JT-вектор конструктивных переменных; S - вектор, характеризующий топологические особенности технологической схемы производства; J - вектор типовых машин и устройств; V - вектор, характеризующий физико-биохимический способ производства.

Этапы системы формализуются моделями, рисунок 2: этап I - накопления навоза и соломы; этап II - механического перемещения; этапы III и V - биохимиче-

j_L

БТС ПОУ

.У— -К,

г; К";

Рисунок 1 - Схема входных и

1-. 1>

э

ского превращения; этап IV - необратимой термодинамической, влагопереноса, фильтрации газов, механического перемещения и равновесия.

1-У этапы, в т.ч. I - сбор, гарантирование навоза и хранение соломы; II - приготовление компостной смеси; III - предварительное компостирование; IV -биотермическое обеззараживание; V - созревание компоста; 1, 4 - смешивание; 2,17 - хранение и накопление; 3,7,14 - формирование бурта; 5 - измельчение; 6,11 - рыхление; 8,10,15 -биотермическое разложение; 9,12,16 - воздухообмен; 13 -фильтрация; Ь^Ь^ - материальные потоки

е-

¡1«

Рисунок 2 - Схема операторной модели БТС ПОУ: I, II,V - этапы технологии приготовления органического удобрения в буртах; 1-У - этапы производства высококачественного органического удобрения в установке Для характеристики совершенства производства используется коэффициент энергетической эффективности

_Р000 + Рпвп+Ргвг

7 +7 +7

(2)

где Оа А?, Дг - энергетический эквивалент основной и побочной продукции, энергосодержание гумуса, МДж/т; Со, Сл, - прибавка урожая основной и дополнительной продукции, прирост массы гумуса, т; 2ПР, 2УБ - энергозатраты на производство, внесение удобрений, уборку дополнительного урожая, МДж/т.

В БТС ПОУ недостаточно разработанными этапами являются «приготовление компостной смеси» и «биотермическое обеззараживание», которые в совокупности составляют 19-24% всех энергозатрат и оказывают значительное влияние на качество конечного продукта и эффективность его использования.

1 - трактор; 2 - компостируемый материал; 3 - рабочие органы машины; 4 -устройство снижения уплотнения; 5 - устройство разгрузки

Рисунок 3 - Схема машины для приготовления компостов (а) и вертикальной компостирующей установки (б)

Для интенсификации отмеченных этапов системы разработаны эффективные средства производства: машина для приготовления компостов, рисунок 3 (а), с рабочими органами в виде пяти лопастных барабанов и вертикальная компостирующая установка, рисунок 3 (б), снабженная устройствами снижения уплотнения в виде системы тросов и дисково-фрезерным устройством разгрузки.

В третьей главе «Математическое моделирование биотехнологической системы производства органических удобрений» представлены теоретические исследования процессов взаимодействия рабочих органов устройств с компостируемым материалом, сводообразования и сводоразрушения материала, процессов тепло- и влагопереноса, воздухообмена и биохимического разложения органического вещества.

Соломонавозная смесь может быть представлена моделью вязкопластическо-го тела, состоящего из твердого скелета соломы в виде пространственной волокнистой системы, полужидкого и газообразного вещества, заполняющего пространство между твердыми элементами. Указанная модель хорошо объясняет причины, по которым деформация соломонавозной смеси является функцией нагрузки, времени ее действия и скорости, с которой она развивается.

Этап БТС ПОУ «обработка компостной смеси машиной» заключается в выполнении следующих технологических операций: забор материала из бурта, его измельчение, перемешивание, рыхление и формирование бурта с заданными размерами. Осуществление рабочего процесса машины для приготовления компостов заключается во взаимодействии рабочих органов (барабанов-измельчителей и верхнего барабана-ускорителя) с обрабатываемым материалом, рисунок 4.

При работе машины первый барабан Б1 перемещается в компостируемом материале со скоростью движения агрегата (переносное движение) и вращается относительно собственной оси с угловой скоростью а>/ (относительное движение). Траектории движения каждой точки лопастей барабана в абсолютном движении представляют собой трохоиду.

Первый барабан отделяет от бурта часть компостируемого материала, величину которой можно характеризовать площадью и объемом отделяемой «стружки», а также длиной траектории, по которой движется лопасть.

Площадь между двумя витками трохоиды находится по следующей зависимости

■¡■Ы-^-ч.-лШ*2"^^. (3)

б

где г6 - радиус барабана, м; - время нахождения лопасти первого барабана в бурте, с.

Объем материала, отделяемого от массива одной лопастью

^ВД»,, (4)

где к0 - коэффициент заполнения лопасти; Ъ, - ширина захвата материала одной лопастью, м.

Длина траектории движения лопасти в бурте определяется по формуле

А =*„■*„, (5)

где = юхг6 - окружная скорость вращения первого барабана, м/с.

Б1-Б5 - барабаны; I - поддон;

Д| - зазор между лопастями смежных барабанов; Д2 - зазор между барабаном и поддоном;

Ь»- высота подъема частиц; Ьб - высота бурта; ал - углы захвата, начала и окончания схода; Рп, Рп, Ыл - силы взаимодействия; шп - угловая скорость п-го барабана; Уагр • направление движения машины . ?

Рисунок 4 - Анализ силового взаимодействия барабанов машины с компостируемым материалом

После выхода лопасти из бурта начинается процесс схода частиц материала. Условие сбрасывания частиц с лопасти имеет вид

КпЛ - Fmp-nA + РпАи > (6)

где FynA=m„r6a\ - сила инерции, Н; тп- масса частицы, кг;о„ - угловая скорость вращения п-го барабана, с"1; FmpjlA = - сила трения, Н; р- коэффициент трения компостируемого материала по лопасти; NM - сила нормальной реакции, Н; = m„£-cosaM - сила тяжести, Н; ал4 - угол схода материла, рад.

Решение неравенства (6), определяет выражение для радиальной составляющей абсолютной скорости вылета частицы

v _ W ~PgcosanA-gs\naM

2/"»„ . (7) Значение абсолютной скорости вылета в плоскости вращения барабана определяется геометрическим суммированием ее радиальной (7) и окружной v„ = 0„г„ составляющих, с учетом поправки на осевую скорость движения (Павловский И.В.)

1-sin2 уЗ-cos2/?

(8)

где ¡} - угол наклона лопасти к плоскости, перпендикулярной плоскости вращения, рад.

После вылета частицы с лопасти в процессе полета на нее действуют сила тяжести Р и сила сопротивления воздушной среды, находящаяся в квадратичной зависимости от скорости полета (Марченко Н.М., Личман Г.И., Шебалкин А.Е.)

К (9)

где к;г коэффициент парусности частицы, м"1; уп* - скорость полета частиц, м/с.

Соотношение действующих сил, приложенных к частице во время полета, записанное в дифференциальной форме, составляет

. - , ( а ^

dt

-? = g + kn

2

ПАп \"1ПАп У

dt„

-Г

(10)

где г - радиус вектор движущейся частицы, м; ,ПЛп - время полета частицы с лопасти и-го барабана, с.

Далее, проецирование составляющих уравнения (10) на координатные оси, разделение переменных и интегрирование полученных уравнений, позволяет определить законы движения частиц относительно базовой координатной системы XOY, м

XAn = Т~ 1П(кп(ПАП + СА\П)+ СА1п

4 , (П)

УАП = -Jr11^1 + <82{-Щ((ЛАП + СJ+ См„

¿Kn , (12)

где , см* - коэффициенты, характеризующие начальные условия по-

С,;„ = ---J—— С,2„ =(п-1) (2г6 + Д,)-г, -сиа* - ^-ЦСл,)

лета, у<мл'cos"oa. 5 кп i

»

Основные затраты мощности машины связаны с совершением рабочими органами соответствующей работы на преодоление моментов от сил сопротивления в плоскости вращения, затрат энергии на вылет частиц с лопастей барабанов, а также работы на преодоление сил инерции.

Общее выражение для определения приводной мощности рабочих органов можно представить в следующем виде

N = NC + Np+Ne + Nm (13)

где Nc - мощность, затрачиваемая на преодоление рабочими органами сил сопротивления, Вт; Np - суммарная мощность, требуемая на преодоление сопротивления от веса материала, Вт; N. - суммарная мощность, необходимая для сообщения лопастями барабанов энергии вылета частицам материала, Вт; N. - суммарная мощность, требуемая на преодоление сил инерции барабанами, Вт.

Выходное уравнение для определения мощности

Х = -5т(р)+тсд •(/, -Ьл +5,)).уе1г, +ттаапгт\ап •«*(»„,) +

, (а1ж ) + 1) Л г6ютРм2т • (вт (апя ) + соэ (аб))

+-+2-1-+

аи »-2 >

ту,.

4л 3„а>\

-<*».) % 32

где сг^ - нормальное напряжение смятия материала, асм = /(\у), Па; г£Л - касательное напряжение сдвига материала, тсд = /(w), Па; 5, - подача массы на оборот барабана, м; - момент инерции вращения п-го барабана относительно оси, кг-м2, а„, а„„- углы начала и окончания схода материла с лопастей и-го барабана, рад; г, - число лопастей и-го барабана; т=2,3,4,5 - индекс номера барабана. Производительность машины определяется выражением

карЬ,\-{

„г, •(„ •5ш(а1г1,))+——-1

(15)

где плотность компостной смеси, кг/м .

Энергоемкость, являющаяся важнейшим показателем степени совершенства машины для приготовления компостов по экономичности и ресурсосбережению, определяется отношением

Е = ~, Дж/кг. (16)

Этап БТС ПОУ «биотермическое обеззараживание смеси в камерной установке» реализуется с помощью вертикальной компостирующей установки и включает математические модели: термодинамического процесса, фильтрации газа, сводообразования, сводоразрушения и перемещения компостируемого материала.

Непрерывный режим работы вертикальной установки основан на механическом перемещении компостируемого материала внутри корпуса сверху вниз и

поток боздуха

О/ м

Ят

Ы

Рисунок 5 - Схема температурного поля в слое компостируемой смеси

движении потока аэрирующего воздуха в противоположном направлении.

Материал в корпусе установки разделен по высоте с помощью, как минимум одного, устройства снижения уплотнения 4, см. рисунок 3 (б). Далее, введем понятие «слой» - определенный объем компостируемой смеси (длиной аа шириной Ьс высотой И) находящийся в корпусе установки на устройстве снижения уплотнения.

Рассмотрим тепловые и воздухооб-менные процессы, происходящие в среднем слое компостируемой смеси в установке. Слой с 4-х боковых граней тепло-

изолирован от окружающей среды стенками установки, а по нижней и верхней грани соприкасается со смежными слоями. Тепловой режим в слое будет определяться интенсивностью выделения тепла и условиями его отвода в окружающую среду, рисунок 5.

Поток тепла, выделяющегося в слое компостируемой смеси в результате разложения органического вещества в единицу времени, равен Л^,. Тогда потоки тепла, вышедшие из слоя за счет испарения влаги, конвекции, теплопередачи в смежные слои и через изоляцию боковых сторон в окружающую среду в единицу времени равны, соответственно, Л^, и Л^.

Разница между этими величинами согласно закону сохранения энергии равна количеству тепла, аккумулированному слоем,

л»-К-Мт-ми(17)

где М^- масса слоя компостируемой смеси, кг; с„ - теплоемкость компостной смеси, Дж/кг*°К; Л/с1т - изменение температуры массы в слое от времени.

Возникающие в слое тепловые потоки можно получить путем дифференцирования по времени х количества тепла, получаемого и расходуемого компостируемым материалом

<1т с/т ¿г с1т "" с1х'

где 0,- количество теплоты, выделяемой при разложении органического вещества, Дж; б„- потери тепла на испарение влаги, Дж; <2к- потери тепла за счет конвекции, Дж; <2„ - потери тепла за счет теплопередачи между смежными слоями, Дж; О, - потери тепла через изоляцию боковых сторон, Дж.

Уравнение количества тепла образующегося в результате разложения органического вещества будет иметь вид

Яь = Л • 5 • рсм - в -Ус - т, (18)

где А - высота слоя компостируемого материала, м; 5 - площадь основания слоя, м2; 0=42*1О3Дж/кг - энергия, выделяющаяся при разложении 1% органического вещества на 1 кг компостируемой смеси (Гуляев Н.Ф.); Гс - скорость разложения органического вещества, в пересчете на углерод, %/с; г- длительность цикла компостирования, с.

Выражение для определения количества теплоты, затраченной на процессы испарения и конденсации влаги

0. = 3,9451 • 10~3 • V, • х • г • рт • еои (с°-062('-273> _ ео.<»2((,-273)^ (19) где V,- скорость воздуха в установке, м/с; рт- плотность воздуха, при нормальных условиях, кг/м3; е>„ - удельная скрытая теплота испарения воды, Дж/кг.

Количество теплоты, перемещаемое аэрирующим воздухом,

(20)

где Своз

удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг* °К).

Суммарное количество тепла, переданное смежным слоям за счет теплопроводности

где Лс„ - коэффициент теплопроводности компостируемой смеси, Вт/м*°К; <д-температура верхнего слоя компостируемой смеси, °К.

Количество теплоты, переданное через ограждение конструкции

Ои=-7-((-'„ар), (22)

и

где Д,- коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/м*°К; <5,- толщина стенки, м; асиЬс- длина и ширина основания слоя, м.

Рассмотрим закономерности естественного воздухообмена слоя компостируемого материала, находящегося внутри вертикальной установки. При установившемся режиме в установке геометрический напор, возникающий от разности между весами столба наружного воздуха и столба газа выходящего из установки, должен быть равен сопротивлению движению аэрирующего воздуха в поровых каналах

Г ' (23)

где плотность поступающего и отводимого в установку воздуха, кг/м3;

Кп - коэффициент проницаемости компостируемого материала, м2; и - кинематическая вязкость воздуха при нормальных условиях, м2/с.

Тогда скорость воздуха в установке в зависимости от температуры компостируемой массы может быть найдена по выражению

О \ /

(24)

После подстановки выражения (24) в уравнения количеств тепла (19) и (20), примем следующие величины за постоянные во времени: Л =

В = Ь.1.Рсм.Ст, с = 3.9451*10^,,я = ,

—V' и ' 8и

Продифференцировав составляющие (18-22) уравнения баланса потоков (17) по времени г, получим математическую модель неравновесного термодинамического процесса при компостировании

Мс

_, _

(л \ (. \ С-г-/ (п_е°№Мб,92б\ .(25)

Л _ 1т"

Е-т

Начальные условия т0 = 0; г0 = г„ = = = 283"К; УСо = О. (26)

т

Граничные условия х = ЪЬсут; ^ = 353"К; \ус < 40%. (27)

Таким образом, экспериментально определив скорость разложения органического вещества Ус при компостировании, и ряд физико-механических и тепло-физических свойств компостируемых материалов, решая дифференциальное выражение (25) численными методами при начальных (26) и граничных (27) условиях, можно получить математическую модель биотермической обработки материала в вертикальной установке. С помощью математической модели можно исследовать температурный режим в установке, как наиболее обобщенный показатель качества обеззараживания материала.

При компостировании в вертикальных установках важную роль играют процессы самоуплотнения и сводообразования, которые ухудшают воздухообмен и затрудняют перемещение материала.

Рассмотрим процесс уплотнения материала под собственным весом с течением времени и определим условия работы технического средства, которое предотвращает это явление. Степень уплотнения является функцией высоты материала А и времени т

¿ф(А,*)=тЧ (28)

у А-то О

Зная начальную плотность материала и закономерность изменения степени уплотнения (28), определяем значение пористости,

^ \ 1 ч ГО.ОЬ* 1-0,01-иЛ >,Пч

т(Ь,т) = 1-рн-#(А,т)- -г-+-:- , (29)

I Ри- Рт )

где рн - начальная (насыпная) плотность материала, кг/м3; - влажность материала, %; р„- плотность воды, кг/м3; рт — плотность твердой фазы материала, кг/м3.

Зависимость расстояния между тросами устройства снижения уплотнения, рисунок 6, от высоты материала получена из условия сводообразования

Рисунок 6 - Схема сводообразования

рМ^-В • (30)

где с, Я, г - экспериментальные константы, характеризующие свойства данного материала в уравнении ха =[(ег + с)-Л]^ (Зенков Р.Л.), где тсд - касательное напряжение сдвига, Па; а— нормальное напряжение сжатия, Па.

Расстояние между тросами, при котором будут разрушаться своды под действием гравитационного подпора, будет иметь вид

лУ-

<(Л)=.

< п+о

■Л

Р.-8-;

1

(31)

Процесс разрушения сводообразующего слоя в динамике рассмотрен на примере взаимодействия двух соседних тросов. Каждая точка троса, по мере разматывания, изменяет направление своего перемещения, рисунок 7.

Величина линейной подачи троса «„ при которой будет разрушена сводооб-разующая область слоя, определяется уравнением

з,=Нр-е/со5у/, (32) где е - коэффициент скольжения, зависящий от усилия, с которым трос действует на материал; у - угол наклона касательной линии прогиба троса в исследуемой точке, рад.

Допустим, что трос устройства представляет собой абсолютно гибкую Рисунок 7 - Схема сводоразрушения нерастяжимую нить. Дифференциальное уравнение равновесия нерастяжимой нити, находящейся под действием вертикальной нагрузки, распределенной по горизонтали, имеет вид

+ = (33)

где ¥ - постоянная интегрирования, равная проекции силы натяжения нити в любой ее точке на горизонтальную ось х, Н; - распределенная по оси х сила, Н/м. Повторным интегрированием приводам уравнение (33) к виду

(34)

л

где - сосредоточенная сила, Н;С»А - постоянные.

Угол наклона касательной в соответствующей точке равен

ц/{х)= агс18{у'{х)). (35)

Линейную подачу троса можно определить

II л

(36)

где 1ро - полная длина троса, м; / - ширина установки, м.

Трос действует на материал с усилием равным весу материала в, т.е.

Ы = Р„=С-соэу/, (37)

Изменение веса материала за счет частичного просыпания, по мере разматывания троса, определяется выражением

1 (38)

/ V Н' -1,2 £(Х)

Соответственно, усилие, с которым трос действует на материал, будет

н (39)

£(х) }

Так же необходимо учесть, что для обеспечения свободного просыпания материал на тросах не должен касаться просыпанной части

Vсо^Ос)) 7_„ а

е(л) 2

где /г„ -величина прогиба рабочего органа, м; 2- зазор между материалом на тросах и просыпанной частью, м.

Тросы будут разматываться под весом материала до начала свободного просыпания и возвращаться в исходное положение при помощи противовеса при выполнении условия

2 н.*» *

"*тах

й ; к п к

где т/ - масса материала, давящая на рабочие органы устройства в момент начала свободного просыпания, кг; // - коэффициент трения материала о тросы; г -радиус барабана, м; Я - радиус шкива с противовесом, м; тц - масса противовеса, кг; п - количество тросов, шт.

Анализируя уравнение (41), видим, что чем больше величина зазора Ъ, тем больше вероятность возврата рабочих органов в исходное положение. Поэтому за критерий эффективности динамического сводоразрушения устройством снижения уплотнения можно принять отношение зазора к высоте материала

Э = —. (42)

СР Нк к '

Рациональные значения коэффициента эффективности динамического сводоразрушения Эд, находится в пределах 0,5...0,9. При значениях Эср меньше 0,5 снижается вероятность беспрепятственного истечения материала, при этом увеличивается масса противовеса и повышается нагрузка на приводной механизм. При значениях Эср=0,9.. .0,99 возможна самопроизвольная разгрузка устройства.

Система уравнений (32, 34-41) представляет собой математическую модель, описывающую процесс перегрузки компостируемого материала с этажа на этаж, которые образованы устройствами снижения уплотнения.

В донной части установки над выгрузным окном в материале возникают касательные напряжения, что приводит к появлению распорной реакции. Свод образуется при условии равновесия вертикальной составляющей распорной реакции и веса материала над выгрузным окном.

Высота стрелы свода с учетом угла наклона боковых стенок аст равна

Г=Ь-^аст-(ртеш)12, (43)

где Ь - ширина выгрузного окна, м; <ртеш - угол внешнего трения выгружаемого материала о материал стен корпуса установки.

При изменении ширины выгрузного окна происходит существенное изменение характера образования свода и его устойчивость. Ширина окна, при которой возникают устойчивые своды, определяется зависимостью

Ьс. = 2-гсд0-{и%тд>тут){рсм-8, (44)

где Тсдо - начальное сопротивление сдвигу, Па; <рв„ут - угол внутреннего трения.

Ширина окна, при которой наблюдается перемещение материала без сводо-образования

где т, - коэффициент подвижности (Зенков РЛ.).

При ширине выгрузного окна Ас< < 6 2 может образоваться свод, обладающий меньшей устойчивостью. Тогда при условии непрерывного разрушения свода скорость поступления материала определяется следующим образом

V« = Л-■ РЛ-Ь-ё-бМ^/ра.-и , (46)

где Кап - коэффициент истечения материала, зависящий от его физико-механических свойств (0,2...0,35, при тсво=0,45...0,7 кПа) (Зенков Р.Л.); /.„- коэффициент внутреннего трения компостируемого материала.

Для начала свободного истечения материала необходимо разрушить образующийся свод на высоту /с„. Разрушение свода возможно с помощью дисково-фрезерного устройства разгрузки. Устройство состоит из набора дисковых фрез размещенных с определенным шагом р„ как минимум, на двух параллельных валах, установленных вдоль линии свода, рисунок 8.

Количество валов определяется высотой стрелы свода

Рисунок 8- Схема устройства разгрузки

/2

2 Я,

где Яф - радиус фрезы, м.

Шаг установки фрез находится по выражению

р =2 'тсдо -««Р..

Рем'?

(47)

(48)

На основании дифференциальных уравнений движения точки контакта ножа фрезы с материалом получено выражение для определения суммарной удельной мощности, затрачиваемой на единице длины устройства разгрузки, Вт/м

К

рае

4

К'-К• (рав(а+ц}

р,

[ср-а^^ср))}0^)

(О.\

к

¡В-яЬщ

В-г, ,(49)

где т - масса частицы материала, кг; щ - угол расположения /'-го ножа фрезы в материале, рад; а - угол наклона ножа относительно радиуса фрезы в сторону наклонного резания (Резник Н.Е.), рад; юфр - угловая скорость фрез, с'1; а„ -напряжение резания, Па; И„ - длина рабочей кромки ножа фрезы, м; ЪИ - ширина ножа фрезы, м; пн — количество ножей одной дисковой фрезы, шт.; <р - угол поворота фрезы относительно оси вращения, рад;С = й#-й>#-гл/(^•ю#+ул)!-параметр движения; тп - масса рабочих органов, кг, г/ - КПД привода устройства разгрузки; В - длина вала с набором дисковых фрез, м.

Производительность устройства разгрузки будет складываться из двух составляющих, доля которых в общей производительности определяется отношением высот фрезерования и свободного просыпания к полной высоте

материала

1 ^

h-L

Quо

(50)

2v„

, кг/с*м; (51)

где ijh - отношение толщины сводообразующего слоя к полной высоте материала над устройством разгрузки; (h-t^/h - отношение высоты свободно просыпающегося материала к общей высоте материала; Q# - удельная производительность устройства разгрузки на разрушении свода

* Щ-Р, I 2

Quem - удельная производительность устройства разгрузки при свободном истечении

Qucm=Pai-v„-b,Kr/c*u. (52)

За критерий эффективности работы дисково-фрезерного устройства разгрузки установки для компостирования целесообразно принять энергоемкость, выражение (16), как наиболее общий показатель его работы.

Математические модели технологических процессов, отдельных этапов и в целом биотехнологической системы производства органических удобрений построены в среде MathCAD и включают математическое описание, алгоритм моделирования и систему эмпирических уравнений, описывающих изменение физико-механических, теплофизических и агрохимических свойств компостируемых материалов в процессе переработки.

В четвертой главе «Программа и методика экспериментальных исследований» приведены задачи, общая и частные методики, приборы и оборудование экспериментальных исследований, обоснование факторов, влияющих на работу технических средств и функций отклика.

Программой экспериментальных исследований предусматривалось определение основных физико-механических, теплофизических и агрохимических свойств компостируемого материала. Исследования проводились на образцах смеси навоза крупного рогатого скота и измельченной пшеничной соломы влажностью 55...65% (длина резки 12...15 см).

Исследование процессов взаимодействия барабанов машины с компостируемым материалом проводились на лабораторной установке, рисунок 9.

1 - рама; 2 - транспортер; 3 - барабан; 4 - лопасть; 5, 10 - электродвигатели; 6, 9 - редукторы; 7 - цепная передача; 8 - вариатор; 9 - датчик крутящего момента; 12 - ременная передача; 13 - боковые ограждения Рисунок 9 - Схема установки для исследования взаимодействия барабана машины с материалом

Измерение температуры и крутящего момента проводились с помощью блока электронной регистрации данных «Параграф». Измерение концентрации кислорода проводилось газоанализатором ПГК-06, частоты вращения вала - электронным тахометром АТТ-6001.

Исследование процесса ускоренного компостирования, процессов уплотнения и сводообразования, работы устройств снижения уплотнения и разгрузки проводились на лабораторной установке объемом З,2м3, рисунок 10.

9 1 - стойки; 2, 3 - стенки; 4 - смотровое окно; 5 - рабочие органы; 6 - опоры; 7 - рама; 8 - электродвигатель; 9 - резистор переменного сопротивления; 10, 13 - передачи; 11 - датчик крутящих моментов; 12 - блок регистрации данных; 14 - затвор Рисунок 10 - Схема установки для исследования устройства разгрузки

Повторность опытов принята трехкратной, доверительная вероятность выбрана 0,95. Однородность дисперсий определялась по критерию Кохрена. Адекватность полученной математической модели проверяли по /•'-критерию Фишера. Для оценки степени соответствия эмпирических данных определенным теоретическим предпосылкам (для оценки дисперсии генеральной совокупности) использовался критерий х1 Пирсона.

В пятой главе «Анализ результатов экспериментальных исследований» приведены результаты экспериментальных исследований и дан их анализ.

В результате исследований физико-механических и теплофизических свойств соломонавозной смеси установлено, что наибольшее влияние, как на работу машин, так и на интенсивность биотермических процессов оказывает влажность смеси. Согласно исследованиям ряда авторов (Ковалев Н.Г., Афанасьев В.Н., Гриднев П.И. и др.) для наилучшего обеспечения ускоренного компостирования органического материала его влажность должна быть в пределах 55...65%.

Соломонавозная смесь влажностью м>=60% (усредненное значение оптимального диапазона влажности) характеризуется следующими показателями: плотность /?см=552кг/м3; плотность твердой фазы р„=722кг/м3; пористость в основании (при высоте Н=2м) т=0,23; потери напора воздушного потока (при скорости 10мм/с) Рс=1,58Па; коэффициент воздухопроницаемости (при скорости 10мм/с) Кц=62*10'9м2; касательное напряжение сдвига (при о=15кПа) гс/=1,42кПа - смесь без обработки, гс/=1,36кПа - через 5 сут., г«,'0=0,97кПа -через 10 сут.; коэффициент трения по стальной поверхности (при Р=1,5кПа) //=1,08; коэффициент внутреннего трения (при Р=1,5кПа) /т=1,21; нормальное напряжение резания: для рабочего органа в виде пластины о-я=0,038кПа, в виде троса - <тт=3,23МПа; коэффициент скольжения троса (диаметром йщг\,5мм) по соломонавозной смеси е=1...5 для нормально растягивающей силы ЛМ),97...4,37кН; теплопроводность А=0,184Вт/м*°К; теплоемкость Сс„=4,0кДж/кг*°К.

Полученные эмпирические величины физико-механических и теплофизиче-ских характеристик соломонавозной смеси составляют блок данных свойств материала математической модели БТС ПОУ.

За критерий оптимизации работы машины для приготовления компостов приняли энергоемкость, а за ограничения - условия взаимодействия барабанов машины с материалом и формирования бурта максимальной высоты. При разработке конструкции барабанов машины за основу приняты геометрические параметры рабочих органов прицепов-навозоразбрасывателей, по причине их высокой теоретической и экспериментальной обоснованности. Так, угол наклона лопасти к оси барабана приняли /5=60°, радиус барабана - ге= 175мм, высоту лопасти -А,=95мм, ширину захвата лопасти барабана-измельчителя - ¿>л=100мм, угол установки барабанов - а«=45°, форму лопастей приняли в виде сегментов пилообразной ленты.

Захват материала осуществляется при повороте лопасти барабана на угол ат, см. рисунок 4. При дальнейшем повороте на угол начала схода ат материал начинает скользить по ее поверхности, срываться и перемещаться в воздухе по определенной траектории. Сход материала продолжается до поворота лопасти на угол окончания схода ат.

Графики теоретических траекторий перемещения частиц при повороте лопасти на углы начала и окончания схода построены по уравнениям движения (11) (12) и представлены на рисунке 11. В реальных же условиях часть материала по летит назад в бурт и в боковые стороны от направления основного потока частиц Отклонение от «идеальной» траектории связано с обрушением бурта и наложени ем траекторий полета частиц. В итоге, материал перемещается от барабана к ба рабану по ходу движения машины в виде «кипящего» слоя с подъемом на неко торую высоту.

Уто, - наибольший подъем частиц;

У верх, У«ш ~ ВЫСОТЫ

границ приема следующего барабана; а>шт Ытш - рациональные пределы угловой скорости

Рисунок 11 -Зависимость высоты подъема частиц у от угловой скорости со барабана

Высота подъема частиц остается постоянной при увеличении влажности от 50 до 65%, так как при этом сила трения материала о лопасть растет, а сила сопротивления воздушной среды снижается, зависимость (9). При дальнейшем увеличении влажности высота траектории полета частиц увеличивается, т.к. снижается как коэффициент трения материала о лопасть //, так и коэффициент парусности к„.

ц>. с-1

При увеличении угловой скорости барабана, см. рисунок 11, до значения <И1,ии=72,91с"' сила инерции многократно превышает силу трения от силы Корио-лиса и частицы материала перемещаются на максимальную высоту подъема. Дальнейшее увеличение угловой скорости приводит к росту силы трения, что вызывает снижение значения равнодействующей силы, и соответственно, снижение высоты подъема частиц. В случае, когда сила трения становиться больше силы инерции, сход материала происходит в поддон или в противоположную сторону от требуемого направления.

Установлены рациональные значения угловой скорости барабанов, которые лежат в пределах от «„„=29,4с'1 до еотах=52,7с"1, что обеспечивает попадание частиц соломонавозной смеси в зону приема следующего барабана от УщгЬ^Пы до 7^=0,375м.

Данный диапазон угловой скорости применим для барабанов-измельчителей (Б1-Б4), см. рисунок 4, в задачу которых входит отрыв массы от бурта барабаном (Б1) и передачи ее от барабана к барабану (Б2-Б4) в направлении верхнего барабана-ускорителя (Б5). Барабан (Б5) сгруппировывает массу в осевом направлении к центру машины и формирует бурт определенной высоты позади машины.

Оптимальное значение угловой скорости барабана Б5 составляет а>}опт=73с1, что обеспечивает наибольший подъем частиц соломонавозной смеси на высоту Утаг0,45м над уровнем горизонтальной оси пятого барабана. Так, для машины высотой 1,45м возможно формирование бурта соломонавозной смеси влажностью до 65% высотой до 1,7м. При работе с сырьем, влажностью выше 65%, возможно формирование бурта большей высоты.

Общая потребляемая машиной мощность распределяется по барабанам неравномерно. Так, на первый барабан приходится до 47% общей приводной мощности, что связано с высокой энергоемкостью процесса отделения порции материала от бурта. На 2,3 и 4 барабаны приходится по 6%, на верхний барабан-ускоритель - 35%, что связано с увеличенной, относительно остальных барабанов, угловой скоростью. Таким образом, можно снизить энергоемкость машины для приготовления компостов путем уменьшения затрат мощности на отделение компостной смеси от бурта первым барабаном.

Критерий для математической модели энергоемкости работы машины для приготовления компостов (выражение 16) составил /2=11,029, что меньше критического значения /2кр=14,067, соответствующего уровню доверительной вероятности 0,95 и числу степеней свободы 3.

На энергоемкость отделения массы от бурта значительное влияние оказывают поступательная и угловая скорости барабана, рисунок 12. Рост мощности на отделение материала происходит в результате увеличения длины траектории движения лопастей барабана по трохоиде в бурте, находящейся в прямо-пропорциональной зависимости от угловой скорости барабана со и выражение (5), а также от увеличения площади между двумя витками трохоиды, зависящей от поступательной скорости машины Утр, выражение (4).

Так, увеличение поступательной скорости при одной и той же угловой вызывает увеличение площади отделения соломонавозной смеси от бурта, что приводит к росту момента сопротивления в плоскости вращения лопасти.

Энергоемкость увеличивается, так как рост потребляемой мощности опережает рост производительности. При угловой скорости <»;=30с"1 увеличение поступательной скорости от 0,1 до 0,3м/с вызывает рост энергоемкости от 387 до 460Дж/кг. В связи с пропорциональным ростом энергоемкости от увеличения поступательной скорости целесообразно выбрать рациональные значения скорости из соображений возможной агрегатируемости машины с колесными тракторами класса тяги 14кН, без применения дополнительного нестандартного оборудования. Поэтому поступательную скорость машины следует принять Уагр=0,26м/с, т.е. значение скорости трактора класса тяги 14кН на первой передаче при включенном понижающем редукторе с гидроходоуменьшителем.

Установлено, что уменьшение угловой скорости ниже значений 46...46,7с'1 приводит к снижению производительности барабана, а это ведет к росту энергоемкости. При увеличении угловой скорости наиболее интенсивно увеличивается мощность на вылет частиц с лопастей. Данное явление вызвано параболическим характером зависимости работы на преодоление кинетической энергии вылета от угловой скорости. Так, увеличение угловой скорости от 20 до 80с1 приводит к росту затрат удельной мощности на вылет частиц от 0,07 до 5,64кВт/м дайны барабана. Таким образом увеличение угловой скорости выше значений 46...46,7с' ведет к значительному увеличению затрат потребляемой мощности и в связи с этим энергоемкости.

Минимальное значение энергоемкости работы первого барабана машины £/тя=373Дж/кг достигается при угловой скорости (¡¡Хогтт=А(>,1сл, поступательной скорости УагР=0,26м/с и влажности соломонавозной смеси \ч/=60%. Полученное значение угловой скорости барабана удовлетворяет условию взаимодействия барабанов: 0^=29,4с"1 <а>м<сотаг52,6с\

Соответственно, чтобы обеспечить оптимальную производительность машины, угловые скорости барабанов Б2-Б4 должны быть не ниже угловой скорости первого барабана, но не выше максимальной угловой скорости, т.е.

со ;=46,7с"15да^<&>ТОи=52,6с"1.

Энергоемкость машины в целом складывается из энергоемкости всех пяти барабанов и составляет Е=794Дж/кг. Производительность машины определяется удельной производительностью первого барабана и составляет 0= 9,2кг/с*м.

В результате экспериментальных исследований этапа «биотермическое обеззараживание» БТС ПОУ установлено, что концентрация кислорода в соломонавозной смеси резко снижается с 21% до 1,6% в течение первых 9-ти суток компо-

Рисунок 12 - Зависимость энергоемкости первого барабана £, от поступательной Уагр и угловой

СКОРОСТИ СО]

о ä е-

стирования, рисунок 13. При этом температура массы увеличивается от 12 до 63°С, что говорит об активном развитии аэробной термофильной микрофлоры и расходе кислорода на биохимическое окисление органического вещества.

tKp=6Q°C - минималь-ч. ная температура обез-S зараживания; г 1кр, х2кр * - начало и окончание процесса обеззараживания смеси Рисунок 13 - Температурный и газовый режим при компостировании соломона-возной смеси в вер-хсут тикальной установке

Далее концентрация кислорода плавно увеличивается, что сигнализирует о снижении микробиологической активности. В тоже время, температура массы достигает наибольшей отметки 7'таг=650С на 11-е сутки компостирования, что связано с инерционностью термодинамического процесса и, возможно, с развитием микрофлоры с температурным порогом жизнедеятельности выше, чем термофилов (60-70 С). Это подтверждается и другими исследователями (Мишустин E.H., Brinton W.). Температура 60...65°С сохраняется в компостируемой массе в течение 7-ми суток, что приводит, с одной стороны, к обеззараживанию соломо-навозной смеси, а с другой стороны - к гибели основной массы полезной микрофлоры и, соответственно, замедлению процесса разложения органического вещества смеси.

В дальнейшем температура плавно снижается, сначала до оптимальной для жизнедеятельности термофильной микрофлоры (50...60°С), затем до переходной температуры мезо-термофильного режима (40...45°С). Так, на 24 сутки компостирования температура опустилась до 44°С, при этом концентрация кислорода увеличилась до 15%. Падение температуры приводит к повторному развитию термофильной микрофлоры, что вызывает новое повышение температуры до 53°С и снижение концентрации кислорода до 12,3% на 33-е сутки компостирования.

После повторного роста температуры начинается ее снижение (до 51°С на 35-е сутки) и увеличение концентрации кислорода (до 16%), что связано с уменьшением содержания легко разлагаемых органических веществ смеси и началом стадии созревания компоста.

В результате исследований процесса компостирования соломонавозной смеси установлен срок подготовки удобрений, который составляет 35-56 суток при 2-3-х разовом рыхление буртов машиной для приготовления компостов. Приготовление удобрений целесообразно вести с мая по октябрь.

В технологии производства высококачественных органических удобрений в установке следует стадию разогрева смеси до температуры 40...45°С проводить в буртах на открытых площадках в течение 7-10 суток. Для механизации работ необходимо использовать машину для приготовления компостов. Такой технологи-

ческий прием позволит сократить время нахождения смеси в установке до минимально допустимого (СНиП 13-7-2/1027, НТП 17-99) срока биотермического обеззараживания - четверо суток, что увеличит пропускную способность установки и уменьшит ее размеры.

При запуске в работу в установку засыпается определенный объем смеси, занимающий донную часть корпуса до устройства снижения уплотнения, см. рисунок 3 (б).

Выяснено, что запуск установки в работу возможен при температуре подаваемого воздуха не ниже +4°С, т.к. основные потери тепла происходят за счет конвективного теплообмена и испарения влаги (до 86% всех теплопотерь). В таком случае процесс обеззараживания смеси ((Д?>600С) начинается через 67 часов с момента загрузки смеси в установку и продолжается в течение 4-х суток, рисунок 14. Температурный режим при запуске вертикальной установки соответствует температурному режиму в установках для компостирования циклического типа (биоферментатор, УЭК и др.).

811 64 Р { !

| \

.........../ ...........Кр

/] .г'

40 7/

I—к ягрерьаный р«жпм |

0 1 2 3 4 .1 в Г. С\Т.

Рисунок 14 - Температурный режим в рассматриваемом слое при запуске и непрерывной работе установки (начальная средняя температура сырья 40°С) При непрерывном режиме работы исходное сырье с температурой ниже температуры массы, находящейся в установке, загружается в верхнюю часть ее корпуса. Воздушный поток, проходя через установку снизу вверх, нагревается до температуры, близкой к температуре смеси /„=60°С, и насыщается парами влаги. Причем его влагосодержание стремиться к значению насыщения для данной температуры, т.е. с1—><1н(1). Далее, проходя через верхний слой компостируемой смеси, воздушный поток смешивается с более холодным воздухом, находящимся в поровом пространстве и происходит конденсация влаги с выделением скрытой теплоты парообразования. Таким образом, происходит стартовый разогрев поступающего в установку сырья.

Установлено, что при непрерывном режиме работы вертикальной установки температура соломонавозной смеси достигает критической отметки 1кр=60йС через 22 часа с момента ее загрузки. При этом максимальную температуру 76...78°С смесь достигает на 4-5-е сутки, см. рисунок 14. Стартовый разогрев массы при непрерывном режиме работы обеспечивает ее обеззараживание даже при последующем понижении температуры поступающего воздуха до 0°С.

Таким образом, применение вертикальной компостирующей установки позволяет, в сравнении с аналогами, сократить срок стартового разогрева массы до

критической температуры в 3 раза, за счет создания внутри ее корпуса зоны аккумуляции тепла.

Производительность установки зависит от размеров корпуса. Рациональным размером поперечного сечения корпуса является 4...5м2. Высота корпуса не ограничена, причем рациональная ее величина составляет 5...8м, что соответствует производительности установки 4...10м3/сут.

В результате исследований агрохимических свойств соломонавозной смеси установлено, что за 4 суток обработки в установке при температуре 60...65°С со-ломонавозная смесь полностью обеззараживается от жизнеспособных семян сорных растений. Смесь достигает уровня спелости, при котором может дозревать на открытом воздухе, поэтому ее дальнейшее компостирование в установке не является целесообразным.

После обеззараживания в установке в течение 5-7 суток смесь выгружается и направляется в бурты на открытых площадках или под навесом. Стадия созревания компоста в буртах составляет 14-21 суток. Снижение средней температуры массы до значения, отличающегося от значения температуры окружающей среды не более чем на Ю...12°С, сигнализирует о готовности компоста. Таким образом, полный цикл переработки соломонавозной смеси в органическое удобрение (компост) составляет 26-38 суток.

Анализ содержания питательных элементов растений (ЫРК) в соломонавозной смеси и готовом органическом удобрении (компосте) показал, что за полный срок переработки их концентрация увеличилась: азота на 5, фосфора на 39, калия на 10%. Это связано с тем, что ускоренное компостирование приводит к интенсификации микробиологических процессов разложения органических веществ смеси и переходом №К в минеральные формы, с последующей их фиксацией в готовом удобрении.

На процессы аэрации компостируемой смеси и ее механического движения в установке значительное влияние оказывают процессы самоуплотнения и сводо-образования.

Пористость соломонавозной смеси значительно снижается за первые полутора суток биотермической обработки в установке. Причем, чем больше глубина, тем интенсивней снижается пористость. Так, за первые 1,5 суток обработки пористость слоя на глубине 0,5...2,Ом снизится на 0,07...0,20. В дальнейшем, на четвертые - пятые сутки биотермической обработки пористость соломонавозной смеси снижается незначительно (на 3...7%), достигая значений близких к минимальным. Так, на глубине 2,0м пористость соломонавозной смеси влажностью 60% через четверо суток обработки уменьшится с 0,22 до 0,004, что приведет к прекращению воздухообмена материала через нижнюю плоскость.

Для поддержания пористости массы в требуемых пределах необходимо применять разработанное устройство снижения уплотнения, рациональные конструктивные параметры которого следует определять из двух условий:

- статического равновесия слоя (сводообразование и сводоразрушение неподвижного слоя);

- скользящего резания материала при его движении относительно рабочих органов под действием гравитационного подпора.

После проведения числового эксперимента на адекватной математической модели работы устройства снижения уплотнения были определены ее рациональные конструктивные параметры. С этой целью график сводообразования и сводо-разрушения был совмещен с двумерными сечениями поверхности коэффициента эффективности динамического сводоразрушения устройства, а также добавлен график пористости, как функция высоты, с учетом времени компостирования. Полученная таким образом номограмма, рисунок 15, является методикой инженерного расчета конструктивных параметров устройства в зависимости от требуемой пористости материала, задаваемой технологически.

Так, рациональные параметры устройства, обеспечивающие пористость в основании слоя /я=0,1...0,2, с коэффициентом эффективности динамического сводоразрушения Эср=0,5...0,7 следующие: высота материала (шаг размещения устройств по вертикали) й=2,1...2,7м; расстояние между рабочими органами (шаг установки тросов) а=0,17...0,23м.

Исследование процесса сводообразования в зоне, выгрузного окна установки показало, что с увеличением его ширины Ъ увеличивается высота стрелы свода/и экспоненциально уменьшается толщина сво-дообразующего слоя хт. Так, увеличение ширины выгрузного окна на 0,2м приводит к увеличению высоты свода на 0,1м и уменьшению толщины сводообра-зующего слоя на 0,4м. Рациональное значение ширины выгрузного окна, для высоты соломонавозной смеси Ь=2м влажностью и-=60%, составляет Ь=0,53м, при котором 1СЙ=/„=0,16м. При таких параметрах свода дисково-фрезерное устройство разгрузки установки должно содержать два параллельных вала ¿„=2шт. с набором дисковых фрез радиусом Д^=160мм. Этим обеспечивается сводоразрушение и равномерная выгрузка материала из установки без обрушения.

По длине В выгрузного окна своды образуются между фрезами устройства разгрузки, поэтому шаг их установки на валах приняли по номограмме, рисунок 16. Так, для высоты материала над выгрузным окном А=2,77м шаг фрез составляет Л=0,23м.

На энергоемкость дисково-фрезерного устройства разгрузки установки наибольшее влияние оказывают такие факторы, как влажность смеси угловая скорость фрез софР, угол наклона ножа а относительно радиуса фрезы в сторону наклонного резания (Резник Н.Е.), количество ножей п„.

Критерий для математической модели энергоемкости дисково-фрезерного устройства разгрузки установки составил ^=9,079, что меньше критического зна-

Рисунок 15 - Номограмма к определению рациональных конструктивных параметров (И, а) устройства снижения уплотнения

чения ^^,=14,067, соответствующего уровню доверительной вероятности 0,95 и числу степеней свободы 7.

Увеличение количества ножей фрезы, идущих по одному следу, от 1 до 3 приводит к значительному снижению энергоемкости разгрузки от 81,2 до 55,6Дж/кг, т.е. на 32%. Дальнейшее увеличение числа ножей от 3 до 5 приводит к снижению энергоемкости на 16%; увеличение от 5 до 7 - на 11% и от 7 до 9 - на 8%. Таким образом, число ножей фрезы 3-5 является рациональным, т.к. использование меньшего количества увеличивает энергоемкость процесса разгрузки, а большего - не дает значительного ее снижения, при этом повышается стоимость изготовления фрез.

Энергоемкость, как критерий оптимизации работы устройства разгрузки, имеет минимум при угле наклона ножей аопт=0,6рад и угловой скорости фрез й»ота=ЗЗсрисунок 16.

При угле наклона ножа а=0 отделение части от пласта свода производится смятием со сдвигом. При наклоне ножа относительно радиуса фрезы на некоторый угол аолт>0 поверхность режущей кромки скользит по материалу, захватывая неровностями частицы, стремиться сдвинуть их с места и увлечь за собой. Между смещаемьми и соседними частицами материала возникают нормальные напряжения растяжения а„ и касательные напряжения сдвига г^ вместо напряжений смятия (Та,. Соломонавозная смесь оказывает значительно меньшее временное сопротивление на растяжение <т„=0,038кПа и сдвиг тьг=1,36кПа, чем на смятие <Гсм=48кПа. Переход к более эффективным способам разрушения вызывает снижение энергоемкости, значение которой приближается к минимуму.

Дальнейшее увеличение угла наклона ножа о>аопт приводит к проскальзыванию его режущей кромки по поверхности вязкопластического материала, при этом производительность снижается интенсивней, чем потребляемая мощность. В результате энергоемкость разгрузки увеличивается, рисунок 16.

Увеличение угловой

СКОрОСТИ фрез (0)фр>а)опт)

приводит к дополнительному измельчению выгружаемого материала. Энергоемкость разгрузки увеличивается, так как рост потребляемой мощности опережает производительность.

С уменьшением угловой скорости фрез (софр<а)от1) значительно уменьшается производительность устройства разгрузки. При постоянном гравитационном подпоре материала, уменьшение угловой скорости фрез приводит к повышению коэффициента заполнения ножей, что увеличивает площадь контакта и, соответ-

Рисунок 16- Зависимость энергоемкости устройства разгрузки Эр от угловой скорости фрез со и угла наклона ножей а

ственно, момент от сил сопротивления материала сдвигу. Энергоемкость разгрузки увеличивается.

Минимальное значение энергоемкости дисково-фрезерного устройства разгрузки Э/1т1П=8,42Дж/кг достигается при следующих параметрах: влажность соло-монавозной смеси и>=60%; радиус фрез Д^=0,160м; ширина ножа фрезы ¿>„=0,005м; длина рабочей кромки ножа А„=0,050м; шаг фрез Р,=0,23м; угол наклона ножа а=0,6рад; количество ножей фрезы и„=4шт.; угловая скорость фрез тфр=ЪЪ<£количество параллельных валов с набором фрез &,=2шт. Данные параметры обеспечивают производительность (2разг=36кг/с на каждый метр длины устройства разгрузки.

Сравнительный энергетический расчет существующих и разработанных технологий показал, что внедрение разработанной БТС ПОУ позволит снизить энергоемкость процессов приготовления компостных смесей на операциях смешивания, формирования и рыхления буртов с 93,8 до 74,4МДж/т, т.е. на 21%. Эффект достигнут за счет использования разработанной машины доя приготовления ком-постов, агрегатируемой с трактором МТЗ-80, вместо существующей машины ПНД-250 на базе трактора ДТ-75.

Использование вертикальной компостирующей установки позволяет снизить энергозатраты с 198 до 154МДж/т в сравнении с базовой установкой типа биоферментатор, что составляет 22%. Снижение энергозатрат достигается за счет снижения затрат на амортизацию и текущий ремонт производственных зданий на 27МДж/т (установка ВКУ монтируется вне помещения, в то время как изготовление биоферментатора приравнивается к возведению производственных зданий с удельной энергоемкостью 5025МДЖ/М2), а также за счет снижения на 47% прямых затрат (электроэнергия, ГСМ).

Коэффициент энергетической эффективности составил К',= 1,21 - для технологии приготовления органического удобрения в буртах и ¿Г," =1,64 - для производства высококачественного органического удобрения в установке, что превышает этот показатель для существующих технологий на 17 и 30%, соответственно.

В шестой главе «Производственные испытания и экономическая оценка разработанных технологических и технических решений» представлены результаты производственных испытаний и экономическая оценка внедрения разработанных технологий.

Теоретические и экспериментальные исследования подтверждены результатами производственных испытаний. Так, производительность машины для приготовления компостов, агрегатируемая с трактором МТЗ-80, составила 55т/ч - при работе на первоначальном сырье и 78т/ч - при работе на компостной смеси через 12-16суток компостирования. Высота формируемого бурта 1,5... 1,7м.

Производительность вертикальной компостирующей установки составила 0,65мэ/сут. при непрерывном режиме работы. Срок обработки компостной смеси составил четверо суток при температуре 60..76°С. Содержание питательных элементов растений в готовом удобрении соответствовало требованиям разработанных ТУ 9816-001-71254916-2006 «Компост из навоза КРС и соломы» (азота ^ общий) не менее 2,0%, фосфора (Р2О5) и калия (К20) по 0,5% на а.с.в.).

В результате расчета экономических показателей проекта организации производства 2500тонн/год фасованных органических удобрений установлено, что себестоимость 1 тонны продукции по ценам 2009 г. составит 2960руб. Срок окупаемости капитальных вложений, при средней цене реализации продукции 4830руб./т, составит 2,51 года, при уровне рентабельности 39%. В расчете на животноводческий комплекс на 1000 голов КРС экономический эффект составит более 12 млн.руб./год чистой прибыли.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ отечественных и зарубежных исследований показывает, что ускоренное компостирование является наиболее рациональным способом переработки навоза влажностью менее 87%. Органические удобрения из навоза должны быть полностью обеззаражены и, в сравнении с исходным сырьем, характеризоваться увеличенной концентрацией питательных элементов растений. Повышение качества органических удобрений существующими способами и средствами требует значительного увеличения энергозатрат на их производство с 1000 до 2800МДж/т.

2. Сложность явлений, происходящих с навозом в процессе его переработки в органическое удобрение, позволила отнести совокупность объединенных в потоке взаимосвязанных и взаимообусловленных элементов (машин) к биотехнологической системе производства органических удобрений (БТС ПОУ), являющейся составной частью большой системы «Человек - машина - растение - животное - продукт - окружающая среда». Пред ложенная БТС ПОУ состоит из подсистем сбора и хранения сырья, приготовления компостной смеси, предварительного компостирования, биотермического обеззараживания и созревания органического удобрения. Интенсификация подсистем БТС ПОУ позволила снизить затраты энергии на приготовление удобрений в буртах на 17% и на производство высококачественных удобрений в установке на 30%.

3. Разработанный технологический процесс приготовления органических удобрений в буртах заключается в подготовке компостной смеси на площадках с твердым покрытием, формировании и рыхлении буртов. Производство удобрений проводится с мая по октябрь, срок подготовки составляет 35-56 суток при 2-3-х разовом рыхление буртов. Основным технологическим средством является разработанная машина для приготовления компостов, с рабочими органами в виде лопастных барабанов и агрегатируемая с трактором класса тяги 14кН.

4. Разработанный технологический процесс производства высококачественных органических удобрений в установке заключается в подготовке компостной смеси машиной, предварительном компостировании смеси в буртах в течение 710 суток, биотермическом обеззараживании смеси в вертикальной компостирующей установке за 5-7 суток при температуре 60...80°С и последующем созревании компоста в буртах в течение 14-21 суток. Полный цикл производства органического удобрения составляет 26-38 суток.

5. Предложен комплекс математических моделей на базе дифференциальных уравнений движения рабочего органа в компостируемом материале и баланса потоков тепла. Разработанная модель термодинамического разложения материала в вертикальной компостирующей установке позволила оптимизировать время дос-

тижения критической температуры обеззараживания до 5-7 суток. Модели фильтрации аэрирующего воздуха и работы устройства снижения уплотнения позволяют определить условия естественного воздухообмена компостируемого материала в установке, что исключает энергозатраты на аэрацию. С помощью модели взаимодействия рабочих органов машины для приготовления компостов с материалом определены их оптимальные и рациональные параметры в зависимости от требуемых размеров и формы бурта. Модели энергоемкости процессов работы машины и дисково-фрезерного устройства разгрузки установки служат для оптимизации их конструктивно-режимных параметров.

6. Исследованные физико-механические, теплофизические и агрохимические свойства соломонавозной смеси позволили провести оптимизацию процессов и технических средств производства органических удобрений. Обеззараживание органического удобрения проводится биологическим способом. Содержание питательных элементов растений в готовом удобрении по сравнению с исходным сырьем увеличивается в среднем азота на 5, фосфора на 39 и калия на 10%.

7. Получены оптимальные и рациональные параметры процессов и технических средств производства органических удобрений, которые обеспечивают сокращение сроков обеззараживания соломонавозной смеси в вертикальной компостирующей установке до 5-7 суток с производительностью 5 тонн/сут., исключают энергозатраты на аэрацию, позволяют осуществлять процесс подготовки смеси машиной для приготовления компостов производительностью 55,..80т/ч с энергоемкостью 794Дж/кг и выгрузки смеси из установки дисково-фрезерным устройством производительностью Збкг/с на 1 метр его длины с энергоемкостью 8,4Дж/кг.

8. Внедрение разработанных технологических и технических решений позволяет получить на животноводческой ферме на 1000 голов крупного рогатого скота за счет реализации высококачественного органического удобрения более 12млн.руб. в год чистой прибыли (в ценах 2009г.). Уровень рентабельности производства составляет 39%, срок окупаемости капитальных вложений 2,5года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК России.

1. Миронов, В,В. Влияние активной аэрации на интенсивность протекания биотермических процессов в компостируемой смеси [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Вестник Тамбовского государственного технического университета. -Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2002,4.4. - С.668-672

2. Миронов, В.В. Переработка подстилочного навоза [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Сельский механизатор. - 2005, №4. - С. 30

3. Миронов, В.В. Пути повышения эффективности процесса приготовления компоста из растительных отходов пищевых производств [Текст] / В.В. Миронов // Хранение и переработка с/х сырья. - 2005, №4. - С. 62-64

4. Миронов, В.В. Исследования состава, свойств и размеров слоя компостируемой смеси [Текст] / В.В. Миронов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2005, Т.11, №3. - С.762-768

5. Миронов, В.В. Влияние режимов подготовки на агрохимический состав компоста [Текст] / В.В. Миронов // Вестник Воронежского государственного университета. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2005, №2. - С. 146-148

6. Миронов, В.В. Поточная технология производства органических удобрений [Текст] / В.В. Миронов // Аграрная наука. - 2006, №3 - С.31-32

7. Миронов, В.В. Приготовление органических удобрений в аэрационном биореакгоре модульного типа [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Кол-дин, П.С. Никитин // Вестник Саратовского государственного аграрного университета. - Саратов: Изд-во СГАУ, 2006, №4. - С.20-24

8. Миронов, В.В. Навоз повышает рентабельность животноводства [Текст] / В.В. Миронов // Сельский механизатор. 2006, №7. - С. 34

9. Миронов, В.В. Исследование процесса приготовления органических удобрений в аэрационном биореакторе [Текст] / В.В. Миронов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2006, №5. - С. 9-11

10. Миронов, В.В. Перспективный план развития производства органических удобрений [Текст] / В.В. Миронов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2006, №3.-С.159-168

11. Миронов, В.В. Теоретическое исследование производительности машины для приготовления компостов [Текст] / В.В. Миронов, М.В. Криволапов, Е.К. Абакумов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2007, №4, Т. 2. - С. 44-52

12. Миронов, В.В. Органическое земледелие в многолетних насаждениях [Текст] / А.И. Завражнов, К.А. Манаенков, В.В. Миронов, В.Ю. Ланцев // Вестник РАСХН. - 2008, №2. - С. 17-18

13. Миронов, В.В. Исследование энергоемкости процесса разгрузки установки ускоренного компостирования органического сырья [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2008, №1(11), Т. 2. - С.16-23

14. Миронов, В.В. Определение оптимальных конструктивно-режимных параметров устройства разгрузки установки для компостирования [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин // Достижения науки и техники АПК. - 2008, №8 - С.36-39

15. Миронов, В.В. Конструктивные параметры устройства для снижения уплотнения в установках ускоренного компостирования [Текст] / А.И. Завражнов,

B.В. Миронов, П.С. Никитин // Достижения науки и техники АПК. - 2008, №8 -

C.45-47

16. Миронов, В.В. Аэрационный биореактор силосного типа [Текст] / В.В. Миронов, П.С. Никитин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2008, №2, Т. 2. - С. 25-31

17. Миронов, В.В. Анализ работы машины для приготовления компостов [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.В. Криволапов // Техника в сельском хозяйстве.-2009, №1.-С. 15-17

Публикации в других изданиях и материалах конференций

18. Миронов, В.В. Технология и оборудование для переработки отходов животноводческих ферм [Текст] / В.В. Миронов // Сборник докладов Международной научно-методической конференции «Экология - образование, наука и промышленность». - Белгород: Изд-во: БелГТАСМ, 2002, ч.З. - С.129-132

19. Миронов, В.В. Исследование процессов компостирования соломонавозных смесей в натурных буртах [Текст] / В.В. Миронов, Т.В. Баткова, А.И. Кузин // Повышение эффективности садоводства в современных условиях / Материалы Всероссийской научно-практической конференции 22-24 декабря 2003 г. - Мичуринск: Изд-во: МичГАУ, 2003, Т. 3 - С. 111-116

20. Миронов, В.В. Исследование агрохимических свойств компоста при естественной и активной аэрации [Текст] / В.В. Миронов // Материалы межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе». - Кострома: Изд-во КГСХА, 2003, Т.1. -С.30-32

21. Миронов, В.В. Экспериментальные исследования по определению пористости компостируемой смеси [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Естественные и технические науки. - М.: Изд-во Спутник плюс, 2003, №1. - С.83-88

22. Миронов, В.В. Исследования процесса биоферментации компостной смеси [Текст] / В.В. Миронов // Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки в начале XXI века: Материалы научно-практической конференции - Воронеж: Изд-во ВГАУ, 2003,4.II. - С. 193-195

23. Миронов, В.В. Экспериментальная установка для биоферментации компостной смеси [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров И И-я Российская научно-практическая конференция «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе»: Сборник научных трудов. - Ставрополь: Изд-во «Ставропольсервисшкола», 2003, Т. 1. - С.243-245

24. Миронов, В.В. Аэробная переработка соломонавозной смеси в биоферментаторе модульного типа [Текст] / В.В. Миронов // Научно-технические проблемы механизации и автоматизации животноводства. Перспективные технологии и технические средства для животноводства: проблемы эффективности и ресурсосбережения / Сб. науч. тр. ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2003, Т. 12, ч. 2.-С. 165-169

25. Миронов, В.В. Компостирование как способ получения органических удобрений [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмьгров II Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д. Глинки и 10-летию технологического факультета ВГАУ. - Воронеж: Изд-во ВГАУ, 2003, T. I, ч. II - С. 43-45

26. Миронов, В.В. Исследование качества компоста из навоза и соломы при различных режимах обработки [Текст] / В.В. Миронов, Т.В. Баткова // Применение средств химизации - основа повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв. Материалы 38-ой международной научной конференции (ВНИИА). - М.: Изд-во ВНИИА, 2004. -С. 155-158

27. Миронов, В.В. Новое в технологии приготовления компоста [Текст]/В.В. Миронов, В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко/Юфициальный каталог «Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи» М.:Изд-во ВВЦ,2004.-С.41

28. Миронов, В.В. Компостирование как способ получения органических удобрений (Обзор изобретений СССР, России, США, Великобритании, Германии, Франции, Японии за последние 20 лет) [Текст] I В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Инженерное обеспечение АПК. Материалы научной конференции 23-24 октября 2003 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2004. - С. 151-156

29. Миронов, В.В. Теоретические предпосылки и экспериментальные исследования по определению максимальной высоты буртов компостируемой смеси

[Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Инженерное обеспечение АПК. Материалы научной конференции 23-24 октября 2003 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2004.-С. 156-162

30. Миронов, В.В. Обоснование конструктивно-режимных параметров биоферментатора компостной смеси [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Инженерное обеспечение АПК. Материалы научной конференции 23-24 октября 2003 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2004. - С. 162-167

31. Миронов, В.В. Совершенствование процесса приготовления органических удобрений с обоснованием параметров аэратора [Текст] / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Научно-технический прогресс в животноводстве: Перспективная система машин - основа реализации стратегии машинно-технологического обеспечения животноводства на период до 2010 г. /Сб. научн. тр. ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2004, Т. II, ч.З. - С. 234-245

32. Миронов, В.В. Биодинамическое земледелие как способ производства экологически чистой с/х продукции [Текст]/В.В.Миронов//Роль науки в повышении устойчивости функционирования АПК Тамбовской области / Материалы научно-практической конференции. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2004, Т.З.-С.194-198

33. Миронов, В.В. Аэрационный биореактор для переработки отходов животноводства в органическое удобрение [Текст] / В.В. Миронов, П.С. Никитин, М.С. Коддин // Материалы 57-ой научной конференции молодых ученых. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2005. - С. 139-142

34. Миронов, В.В. Поточный способ производства компоста [Текст] / В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Материалы 57-ой научной конференции молодых ученых. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2005. - С. 135-138

35. Миронов, В.В. Разработка ресурсосберегающей технологии производства органических удобрений [Текст] / В.В. Миронов, М.С. Колдин // Сборник научных трудов. - Рязань: Изд-во РГСХА, 2005. - С. 137-139

36. Миронов, В.В. Ресурсосберегающая экологически безопасная технология переработки отходов животноводства в органическое удобрение [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Научно-технический прогресс в животноводстве - перспективные ресурсосберегающие машинные технологии. /Сб. научн. тр. ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2005, Т. 15, ч. 3. - С. 197-205

37. Миронов, В.В. Способы снижения потерь азота при компостировании отходов животноводческих ферм [Текст] / В.В. Миронов, М.С. Колдин // Материалы Всероссийской дистанционной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Современные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса России» - пос. Персиановский: Изд-во ДонГАУ, 2005. - С. 133-135

38. Миронов, В.В. Разработка и обоснование основных параметров аэрацион-ного биореактора для переработки отходов животноводства [Текст] / В.В. Миронов, М.С. Коддин // Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции / Сборник научных докладов XIII международной научно-практической конференции. - М.: Изд-во ВИМ, 2005. -С. 306-315

39. Миронов, В.В. Производственная проверка экспериментальной аэрацион-ной установки модульного типа для переработки отходов животноводства [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Материалы меж-

дународной научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения Кобы В.Г. 19-21 марта 2006. - Саратов: Изд-во Саратовский ГАУ, 2006, Т. 2. - С. 47-58

40. Миронов, В.В. Исследование процесса биоферментации отходов КРС [Текст] / В.В. Миронов, М.С. Колдин // Составляющие научно-технического прогресса: сборник материалов 2-й международной научно-практической конференции: 21-22 апреля 2006 г. - Тамбов: Першина, 2006. - С. 155-156

41. Миронов, В.В. Обоснование поточной технологии ускоренного компостирования отходов на фермах КРС [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2006, №1. - С.162-170

42. Миронов, В.В. Разработка конструкции лабораторной установки «Аэраци-онный биореактор» и методики проведения исследований [Текст] / В.В. Миронов, П.С. Никитин // Материалы 58-й научной студенческой конференции: сб. науч. тр. всерос. науч. практ. конф. 29-30 марта 2006 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2006.-С 131-133

43. Миронов, В.В. Исследование процесса биоферменгации в экспериментальной аэрационной установке для переработки отходов на фермах КРС [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Вестник Челябинского государственного аграрного университета. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2006, Т. 48.-С. 73-75

44. Миронов, В.В. Поточная технология аэробной биоферменгации на основе аэрационного биореактора [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Научное обеспечение реализации направления «Ускоренное развитие животноводства» приоритетного национального проекта. / Сб. науч. тр. ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2006, Т. 16, ч.З. - С. 205-214

45. Миронов, В.В. Исследование факторов влияющих на энергоемкость работы устройства разгрузки установки для переработки отходов на фермах КРС [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2007, №1. - С. 78-86

46. Миронов, В.В. Совершенствование технологий и технических средств для компостирования органического сырья [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов // Научно-технический прогресс в животноводстве - машинно-технологическая модернизация отрасли / Сб. науч. трудов ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2007, Т. 17, ч. 3. - С.159-170

47. Миронов, В.В. Исследование параметров устройства разгрузки бункерных установок для переработки отходов на фермах КРС [Текст] / В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Научно-технический прогресс в животноводстве - машинно-технологическая модернизация отрасли / Сб. науч. трудов ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2007, Т. 17, ч. 3. - С.170-180

48. Миронов, В.В. Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров прицепного рыхлителя буртов для переработки органических отходов фермерских хозяйств [Текст] / В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин, М.В. Криволапое, Е.К. Абакумов И Материалы 59-й научной студенческой конференции: сб. науч. тр. Всерос. науч.-практ. конф. 21-22 марта 2007. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2007. - С. 57-59

49. Миронов, В.В. Производство органических удобрений с использованием биореактора [Текст] / В.В. Миронов // Техника и оборудование для села. - 2007, №6. - С. 14-15

50. Миронов, В.В. Современные технологии уборки, хранения и переработки навоза в животноводстве [Текст] / В.В. Миронов // Перспективные технологии и технические средства в АПК: Материалы Межд. науч.-практ. конф. 15-16 ноября 2007г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2008. - С. 82-86.

51. Миронов, В.В. Закономерности процесса разгрузки установки для компостирования [Текст] /А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин // Перспективные технологии и технические средства в АПК: Материалы Межд. науч.-практ. конф. 15-16 ноября 2007 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2008. - С.86-90.

52. Миронов, В.В. Устройство для снижения уплотнения компостируемого материала [Текст] / В.В. Миронов, П.С. Никитин // Перспективные технологии и технические средства в АПК: Материалы Межд. науч.-практ. конф. 15-16 ноября 2007 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2008. - С. 90-94.

53. Миронов, В.В. Экспериментальная лабораторная установка для исследования работы прицепного рыхлителя буртов [Текст] / Криволапое М.В., Абакумов Е.К., Миронов В.В.// Материалы 60-й научной студенческой конференции: Сб. науч. тр. Всерос. науч. пракг. конф. 26-27 марта 2008 г. - Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2008. - С. 82-84

54. Миронов, В.В. Исследование конструкгивно-реяшмных параметров прицепного рыхлителя буртов РБП-1 [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов // Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники /Сб. науч. трудов ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2008, Т. 17, ч. 3. - С. 110-119

55. Миронов, В.В. Повышение эффективности работы аэрационного биореактора для переработки отходов животноводства [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники /Сб. науч. трудов ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2008, Т. 17, ч. 3. - С. 99-109

56. Миронов, В.В. Исследование аэрационного режима работы вертикальной компостирующей установки [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов // Научно-технический прогресс в животноводстве - стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции на период до 2020г./Сб. науч. трудов ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2009. Т.20, ч.З. - С. 155-165

57. Миронов, В.В. Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров машины для приготовления компостов [Текст] / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.В. Криволапов // Научно-технический прогресс в животноводстве -стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции на период до 2020гУСб. науч. трудов ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск: Изд-во ВНИИМЖ, 2009. Т.20, ч.З. - С. 165-174

В описаниях к изобретениям

58. Пат. 2210199 Российская Федерация, МПК 7 А 01 С 3/04. Аэратор компоста [Текст] / Завражнов А.И., Гордеев А.С., Хмыров В.Д., Миронов В.В.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ. - № 2002105415/13 ; заявл. 28.02.2002; опубл. 20.08.2003, Бюл. №23. - 5с.: ил.

59. Пат. 2250889 Российская Федерация, МПК7С 05 F 3/00,3/06. Устройство для приготовления компоста [Текст] / Завражнов А.И., Гордеев A.C., Михеев Н.В., Хмыров В.Д., Миронов В.В.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ. - № 2003107359/12 ; заявл. 17.03.2003 ; опубл. 27.04.2005, Бюл. №12. - 5с.: ил.

60. Пат. 2244697 Российская Федерация, МПК7 С 05 F 3/06. Устройство для приготовления компостов [Текст] / Завражнов АЛ., Гордеев A.C., Михеев Н.В., Хмыров В.Д., Миронов В.В.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ. - № 2003107358/12 ; заявл. 17.03.2003 ; опубл. 20.01.2005, Бюл. №2.-5с.: ил.

61. Пат. 2291136 Российская Федерация, МПК C05F 3/00. Поточный способ производства компоста [Текст] / Миронов В.В., Хмыров В.Д., Гордеев A.C.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ. - № 2004132638/12; заявл. 09.11.2004 ; опубл. 10.01.2007, Бюл. №1. - 5 е.: ил.

62. Пат. 2310631 Российская Федерация, МПК C05F 3/06. Аэрационный биореактор [Текст] / Миронов В.В., Хмыров В.Д., Никитин П.С., Колдин М.С.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ. - № 2004132670/12; заявл. 09.11.2004; опубл. 20.11.2007, Бюл. №32. -5 е.; ил.

63. Пат. 2310632 Российская Федерация, МПК C05F 3/06. Машина для приготовления компостов [Текст] / Хмыров В.Д., Гордеев A.C., Миронов В.В., Узеринов Л.Г.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ. -№ 2005132557/12; заявл. 21.10.2005; опубл. 20.11.2007, Бюл. №32. - 4 е.; ил.

64. Пат. на полезную модель 63355 Российская Федерация, МПК C05F 3/06. Устройство для приготовления компостов [Текст] / Завражнов А.И., Гордеев A.C., Миронов В.В., Никитин П.С., Колдин М.С.: заявитель и патентообладатель ООО Мичуринское плодородие. - № 2005133574/12 ; заявл. 31.10.2005 ; опубл. 27.05.2007, Бюл. №15. - 2с.; ил.

65. Пат. на полезную модель 71116 Российская Федерация, МПК C05F 3/06. Установка для компостирования [Текст] / Завражнов А.И., Капустин В.П., Миронов В.В., Никитин П.С., Колдин М.С.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ, ООО Мичуринское плодородие. - № 2007125749/22; заявл. 06.07.2007; опубл. 27.02.2008, Бюл. №6. -2с.; ил.

66. Пат. на полезную модель 79450 Российская Федерация, МПК B01D 53/34. Биофильтр [Текст] / Завражнов А.И., Миронов В.В., Баранов Д.Г.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ, ООО Мичуринское плодородие. - №2008127117/22 ; заявл. 03.07.2008; опубл. 10.01.2009, Бюл. №.1 -2 е.; ил.

67. Пат. 2352093 Российская Федерация, МПК А01С 3/00, A01F 29/00 Машина для приготовления компостов [Текст] / Завражнов А.И., Бринтон В., Миронов В.В., Колдин М.С., Никитин П.С., Криволапов М.В., Абакумов Е.К.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ, ООО Мичуринское плодородие. - № 2007125746 ; заявл. 06.07.2007; опубл. 20.04.2009, Бюл. №11. -6с.; ил.

Отпечатано в издательско-полиграфическом центре МичГАУ

Подписано в печать 14.09.10г. Формат 60x84 '/16, Бумага офсетная № 1. Усл.печ.л. 2,4 Тираж 120 экз. Ризограф Заказ №15084

Издательско-полиграфический центр Мичуринского государственного аграрного университета 393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101, тел. +7 (47545) 5-55-12 E-mail: wdem@mgau.ru

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Современные технологии уборки, хранения и переработки навоза 18 сельскохозяйственных животных

1.1.1 Технологии и технические средства удаления навоза из 18 животноводческих помещений

1.1.2 Технологии и технические средства переработки навоза

1.2 Технологии и технические средства производства органических 27 удобрений способом компостирования

1.2.1 Технологии приготовления компостов в буртах на открытых 30 площадках.

1.2.2 Технологии приготовления компостов в стационарных 56 установках ускоренного компостирования (In-vessel composting systems)

1.3 Выводы. Цель и задачи исследований

2 РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 81 ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ СПОСОБОМ УСКОРЕННОГО КОМПОСТИРОВАНИЯ

2.1 Поисковые исследования и производственные эксперименты

2.2 Исследование технологических процессов' производства 91 органических удобрений на основе системного подхода'

2.3 Разработка технических средств биотехнологической системы

2.3.1 Разработка машины для приготовления компостов '

2.3.2 Разработка вертикальной компостирующей установки

2.4 Выводы. Цель и задачи математического моделирования

3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 124 БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ

3.1 Модель механического взаимодействия рабочих органов машины 124 для приготовления компостов с материалом

3.1.1 Кинематический анализ взаимодействия барабанов с 124 компостируемым материалом

3.1.2 Энергетический расчет процесса1 обработки материала

3.2 Теоретическое исследование процесса обработки материала в 148 вертикальной компостирующей установке

3.2.1 Термодинамическая модельпроцессаускоренного 148 компостирования органического материала

3.2.2 Процессы самоуплотнения и сводообразования при 170 компостировании

3.2.3 Закономерности механического движения материала в установке

3.3 Выводы. Цель и задачи экспериментальных исследований

4 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

4. 1 Программа экспериментальных исследований

4.2 Методика определения физико-механических, тепло-физических 222 и агрохимических свойств компостируемых смесей и готового компоста

4.2.1 Исследование влажности, насыпной плотности и плотности 222 твердой фазы соломонавозной смеси.

4.2.2 Методика определения коэффициентов внешнего и внутреннего 224 трения, начального сопротивления сдвигу

4.2.3 Определение напряжений разрушения компостируемого 226 материала рабочим органом в виде ножа.

4.2.4 Определение напряжений резания компостируемых смесей 227 рабочим органом в виде гибкого троса.

4.2.5 Определение зависимости коэффициента скольжения от - 229 величины прилагаемого усилия.

4.2.6-Исследование аэрационных свойств компостируемых смесей.

4.2.7 Методика исследования теплофизических свойств.

4.2.8 Исследование агрохимических свойств компостных смесей и • 235 готового компоста

4.3 Исследование процесса взаимодействия барабанов машины с 236 компостируемым материалом

4.4 Методика исследования процесса биотермической обработки 243 сырья

4.4.1 Исследование тепловых режимов при компостировании.

4.4.2 Определение изменения влажности соломонавозной смеси 247 по высоте камеры биотермической обработки.

4.4.3 Определение стадий разложения соломонавозной смеси в 248 процессе компостирования

4.5 Исследование процессов самоуплотнения и сводообразования в 250 • корпусе вертикальной компостирующей установки

4.5.1 Определение зависимости степени уплотнения по высоте слоя с 250 течением времени

4.5.2 Определение основных характеристик сводообразующего слоя

4.6 Исследование взаимодействия рабочих органов устройства 256 > снижения уплотнения с компостируемым материалом.

4.6.1 Определение зависимости максимального расстояния между 256 рабочими органами от высоты^ материала.

4.6.2 Определение эффективности динамического 259 сводоразрушения устройством снижения уплотнения.

4.7 Исследование энергоемкости устройства разгрузки установки

4.8 Методика обработки экспериментальных данных

5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 270 ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Влияние физико-механических и тепло-физических свойств 270 компостных смесей на работу технических средств.

5.2 Обоснование конструктивных параметров и режимов работы 285 машины для приготовления компостов

5.2.1 Проверка, адекватности математической модели работы 285 машины

5.2.2 Исследование траекторий движения частиц при взаимодействии 287 барабанов

5.2.3 Результаты исследования энергоемкости работы машины

5.3 Обоснование конструктивных параметров и режимов работы' 294 вертикальной компостирующей установки

5.3.Г Исследование термодинамического процесса обработки сырья

5.3.2 Анализ качества сырья и готового удобрения

5.3.3 Результаты исследований!процессов самоуплотнения и 309 сводообразования в установке

5.3.4 Обоснование конструктивных параметров устройства снижения 315 уплотнения

5.3.5 Обоснование параметров и режимов работы дисково- 324 фрезерного устройства разгрузки

5.4 Синтез БТС ПОУ

5.5 Выводы

6 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ 339 ОЦЕНКА РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

6.1 Производственная проверка разработанных технологий и 339 технических средств

6.2 Экономическая эффективность внедрения научных разработок

6.3 Выводы 349 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ, 350 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 353 ПРИЛОЖЕНИЯ

Нет отходов — есть неиспользуемое сырье»

Д. И. Менделеев)

Сельское хозяйство - отрасль являющаяся стратегической для продовольственной безопасности, сохраняет геополитическую структуру страны, вносит основной вклад в устойчивое развитие сельских территорий и сохранение социальной стабильности, может рассматриваться как инструмент в геополитике

Ь2].

Сокращение поголовья скота связано с низкой рентабельностью производства молока и мяса в нашей стране, одной из причин которой является отмена государственного механизма централизованного ценообразования на оборудование и материалы, закупаемые сельскохозяйственными организациями. Как следствие этого — недостаточная фондовооруженность и неудовлетворительное состояние производственных фондов, износ которых, по данным. Росстата достиг 80% [2].

В настоящее время! сельскохозяйственные организации России — производители продукции можно условно разделить на три категории хозяйств - сельскохозяйственные организации, крестьянские фермерские хозяйства и личные подсобные хозяйства населения. Вклад хозяйств различных категорий в производство животноводческой продукции различен.

Доля хозяйств населения в производстве всех животноводческих продуктов, кроме яиц и мяса птицы в последние годы устойчиво превышает 50 %. Так на конец 2008 года в структуре поголовья скота на хозяйства населения- приходилось 47,5% поголовья крупного рогатого скота, 38,8% свиней (на конец декабря 2007г. - соответственно 46,9%, 42,6%) [3]. Вклад этой категории хозяйств в решение проблемы, обеспечения населения животноводческими продуктами бесспорен. Вклад крестьянских фермерских хозяйств невелик, однако это наиболее динамично развивающийся сектор.

Сравнительная характеристика молочных ферм в США и России показывает, что в США доля поголовья на фермах до 10 коров в их общем числе крайне мала - менее 1 %, в то время как в Российской Федерации на эту категорию приходится более половины всех коров, в основном сконцентрированных в личных подсобных и крестьянских фермерских хозяйствах, рисунок 1.

Рисунок 1 - Распределение поголовья коров по группам ферм в США и России Около трети всего поголовья коров США сосредоточено на фермах с поголовьем от 10 до 100 животных, причем таких ферм было 57 % от общего числа молочных ферм США. Это свидетельствует о том, что данная структура наиболее адаптирована к рынку при условиях, какие имеются в США, где немало средств вкладывалось прежде всего в инфраструктуру. В России же на эту категорию приходится менее 2 %.

Как и в России, в США молочное производство на крупных комплексах с поголовьем более 1 ООО коров также развито. Там сконцентрировано около трети всего поголовья, но таких ферм мало - 1,4 %, при этом в России на таких комплексах содержится около 6 % поголовья коров.

В 2008 году выход навоза крупного рогатого скота в целом по стране составил 422 млн. тонн, рисунок 2, из них:

231 млн. тонн подстилочного, от более чем 5,8 млн. личных подсобных хозяйств и 3,6 тысяч крестьянских фермерских хозяйств;

166 млн. тонн полужидкого, от 14 тысяч молочных комплексов 100-1000 голов с привязным и беспривязным содержанием животных на косметической подстилке (1. .3 кг на голову в сутки) и механической системе уборки навоза из помещений;

25 млн. тонн жидкого навоза, от 494 крупных комплексов молочного и мясного направления применяющих бесподстилочное содержание животных и гидравлическую уборку навоза из помещений.

Рисунок 2 - Годовой объем навоза крупного рогатого скота и его распределение по видам

Несмотря на то, что больше половины навоза образуется в ЛПХ и КФХ, разработать технологии его промышленной переработки довольно сложно, по той причине, что средний выход навоза в расчете на одно хозяйство составляет 40 тонн в год и применять специальную технику для его переработки, при столь незначительных объемах, экономически не целесообразно. Кроме того, содержание коров на глубокой подстилке в течение длительного срока (подстилка меняется один раз в год) приводит к высокой степени разложения навоза, который может быть использован без дополнительной обработки. Поэтому более половины объема поступающего с ферм навоза не представляет угрозу экологии регионов и не требует никаких специальных мер по его утилизации.

В тоже время 166 млн. тонн полужидкого навоза влажностью 85.87% и 25 млн. тонн жидкого навоза ежегодно представляют реальную проблему для большинства сельскохозяйственных предприятий России, что имеет вполне обоснованные причины:

- отсутствие рентабельности животноводства привело к полному сокращению затрат на переработку и внесение навоза;

- производственные фонды систем утилизации навоза на существующих комплексах не использовались с начала 90-х годов, что привело к разрушению капитальных строений (заглубленные бетонные- хранилища жидкого навоза, перекачивающие станции и т.д.) и уничтожению оборудования (установки для разделения на, фракции, погрузчики непрерывного действия ПНД-250 для погрузки навоза и приготовления компостов, стационарные установки для приготовления компостных смесей УКС-Ф-60, разбрасыватели навоза типа ПРТ и РОУ, цистерны.для внесения.жидкого навоза РЖТ-8 (МЖТ-10) и т.д.);

- на новых комплексах, построенных по западным технологиям и не соответствующих российским нормам технологического проектирования (НТП 1799), работоспособные системы переработки навоза вообще не предусматриваются, т.к. стоимость их создания; по данным ряда экспертов; равна стоимости сооружений всего животноводческого'комплекса.' По этой причине утилизация навоза происходит лишь «на бумаге», а в действительности навоз годами накапливается в пленочных лагунах или на необорудованных грунтовых площадках, представляя реальную угрозу экологии регионов.

Отсутствие спроса.на машины и оборудование для переработки и внесение навоза, сложная-экономическая, ситуация, предприятий, все это привело к остановке выпуска данной техники в России и странах СНГ. Импортные аналоги имеют высокую- стоимость и зачастую не адаптированы к природно-климатическим условиям нашей страны.

В-тоже время ужесточаются требования к охране окружающей среды, совершенствуется работа контролирующих органов — экологических служб. Так же отсутствие удобрения сельскохозяйственных площадей органикой в течение последних 20-ти лет привело к истощению почв, их закислению и снижению гумуса.

В связи с вышеизложенным можно отметить, что в последние годы убыточность животноводства привела к разрушению системы переработки навоза и внесения органических удобрений на действующих комплексах и их формальности в проектах новых ферм. По этой причине ежегодно 200-250 млн. тонн навоза накапливается и хранится в течение нескольких лет, теряя полезные свойства и загрязняя окружающую среду [3].

В месте с тем современные условия,хозяйствования предъявляют высокие требования к обеспечению экологической безопасности производств, сбережению энергетических ресурсов и организации производства органических удобрений с заданными параметрами качества.

Решение этого вопроса предложено осуществить за счет внедрения высокотехнологичных линий и цехов'переработки навоза в, органическое удобрение высокого качества.

В тоже время, применение таких энерговооруженных технических систем приводит к значительному увеличению себестоимости удобрений с 100-140 руб. до 450-520 руб. за.одну тонну, что,в свою очередь ведет к убыточности их использования, т.к. прибавочный продукт с/х культур не окупает произведенные затраты.

Таким образом сложилась.проблемная ситуация: с одной.стороны качественные органические удобрения необходимы для повышения плодородия почвы, с другой стороны их производство, старыми способами и средствами требует увеличения, затрат, что не окупается прибавкой урожайности от их использования.

В связи с создавшейся ситуацией возникает актуальная научная проблема разработки ресурсосберегающих технологий производства органических удобрений на базе новых более эффективных средств механизации процесса с оптимальными, научно обоснованными конструктивно-режимными,параметрами.

Работа выполнена в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований'по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006-2010 гг.: шифр 09.01.04 - Разработать высокопроизводительную технику нового поколения для производства конкурентоспособнотпродукции животноводства (включая пастбищное) и птицеводства, производства комбикормов в хозяйствах, уборки, переработки навоза и подготовки высококачественных органических удобрений (головной институт ГНУ ВНИИМЖ) [4], а также в соответствии:

- договором о научно-техническом сотрудничестве №48/138 от 15.01.2006 между ФГОУ ВПО МичГАУ и ГНИУ ВНИИМЗ на тему «Совершенствование технологии биоферментации органического сырья с целью получения экологически чистых удобрений для сельскохозяйственного использования»;

- договором о научно-техническом сотрудничестве №59/08 от 19.12.2007 между ФГОУ ВПО МичГАУ и НТЦ «Агроферммашпроект» ГНУ ГОСНИТИ на тему «Совершенствование технологий ускоренного компостирования органического сырья»;

- договором о научно-техническом сотрудничестве № 12/06 от 26.06.2006 между ФГОУ ВПО МичГАУ, Россия- и научно-исследовательской фирмой. «Woods End* Research Laboratory Inc», США- на тему «Разработка технологий рециркуляции-отходов, компостирования, и стандартов «контроля качества компоста»;

- государственным контрактом №2901р/5352 от 31.01.2005 с Фондом содействия развитию? малых форм предприятий-в научно-технической сфере на выполнение НИОКР на тему «Разработка и создание аэрационного биореактора для переработки отходов животноводства в органическое удобрение», срок выполнения 31.01.2006;

- государственным, контрактом №4267р/5352 от 26.06:2006 с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере на выполнение НИОКР на тему «Разработка и создание комплекта машин и оборудования для переработки отходов* животноводства в- органическое удобрение», срок выполнения 01.07.2007;

- государственным контрактом №5394р/5352 от 01.10.2007 с Фондом содействия'развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере на выполнение НИОКР на тему «Разработка и создание поточной технологической линии переработки отходов животноводства в органическое удобрение», срок выполнения 01.10.2008;

- грантом Американского фонда гражданских исследований и развития (СКОБ) ТСР-1503 #ЯиТ1-6124М1-06-04 от 12.01.2006.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ. Снижение энергозатрат при производстве высококачественных органических удобрений путем совершенствования технологии и технических средств ускоренного компостирования.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Технологический процесс производства органических удобрений и средства его обеспечения.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИИ. Закономерности взаимодействия рабочих органов машин и устройств с сырьем и готовым продуктом. Физико-механические, теплофизические и агрохимические свойства соломонавозной. смеси и готового удобрения.

При-решении поставленной проблемы выдвигается гипотеза о наличии тесной'взаимосвязи снижения энергозатрат и повышения качества удобрений с оптимизацией технологии и технических средств ускоренного- компостирования:

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

- разработать энергосберегающую! биотехнологическую систему производства органических удобрений;

- разработать технологические процессы и технические средства производства органических удобрений способом ускоренного компостирования;

- разработать математические модели описания технологических процессов;

- исследовать физико-механические, теплофизические и агрохимические свойства компостируемых материалов;

- экспериментально проверить математические модели и провести оптимизацию технологических процессов и технических средств;

- провести производственные испытания разработанных технологических процессов и технических средств и дать технико-экономическую- оценку эффективности их использования.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Методологической основой явились системный подход, математическое и физическое моделирование. Исследования базируются, на теории сложных систем, теории тепломассопереноса, законах сохранения массы и энергии, теории фильтрации. При экспериментальных исследованиях использованы методика планирования экспериментов, частные методики, стандартные измерительные приборы, оригинальные лабораторные установки.

НАУЧНАЯ'НОВИЗНА. На основе рассмотрения взаимодействия объектов «Человек — машина — растение - животное - продукт — окружающая среда» разработана биотехнологическая система производства органических удобрений (БТС ПОУ).

Предложен новый поточно-непрерывный способ производства органических удобрений методом ускоренного компостирования, включающий:, подготовку компостной смеси- машиной, биотермическое обеззараживание- смеси в установке и созревание компоста в буртах.

Разработан комплекс математических моделей,, описывающих процессы БТС ПОУ и включающий: модель взаимодействия рабочих органов машины для приготовления, компостов с компостируемым материалом; модель термодинамического процесса биохимического разложения органического вещества в вертикальной компостирующей установке; модель фильтрации газов в. компостируемом, материале; модели сводообразования и сводоразрушения. в корпусе установки; модели взаимодействия рабочих органов устройств снижения уплотнения и разгрузки с компостируемым материалом; энергетические модели технологических процессов работы» машины и устройств.

Получены, количественные* характеристики физико-механических, тепло-физических и агрохимических свойств соломонавозной смеси и готового органического удобрения:

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты исследований являются основой для совершенствования существующих и создания новых способов и средств производства органических удобрений из навоза.

Разработаны технические условия ТУ 9816-001-71254916-2006 на органическое удобрение «Компост из навоза КРС и соломы» и технологическая инструкция на его производство.

Получены рациональные параметры новых технических средств БТС ПОУ, позволяющие снизить энергоемкость процессов подготовки и обеззараживания компостных смесей, формирования и рыхления буртов, представляющие практический интерес для проектно-конструкторских организаций.

Созданы программные средства для инженерного расчета конструктивных параметров и режимов работы машины для приготовления, компостов, вертикальной компостирующей установки, устройств снижения уплотнения и дисково-фрезерного устройства разгрузки установки.

Предложенные технологические и технические решения включены в Стратегию машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 г.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ - ИССЛЕДОВАНИЙ: Производственные испытания машины для приготовления- компостов и вертикальной* компостирующей установки проводились в ОАО «Голицино» Никифоровского района, Тамбовской области с 2002 по 2003гг.; в фермерских хозяйствах: «Орлов», «Алена», «Татьяна», «Саликово» Тамбовской, области с 2005 по 2008гг.; в ООО «Май» с. Троицкое Липецкой, области с 2005 по 2007гг.; ТОРУП «Тепличное» г. Тамбов с 2005 по 2009гг.; в ООО «Племзавод «Вишневое» Староюрьевского района Тамбовской области с 2004 по 2005гг.

Технология подготовки органических удобрений в буртах внедрена в ФГУП учхоз-племзавод «Комсомолец» Тамбовской-области в 2006г. Ежегодно производится более 1000 т удобрений, используемых для повышения1 плодородия почвы при производстве посадочного материала.

Технология производства товарного компоста в установке внедрена в научно-производственной фирме ООО «Мичуринское плодородие» г. Мичуринск, Тамбовской области в 2005г. Ежегодно производится и реализуется более 50т высококачественных фасованных органических удобрений под торговой маркой «ГУМУС для цветов и рассады» и «ГУМУС - Плодовые». Создание технологической линии осуществлялось при финансовой поддержке Фонда содействия развитию МП НТС по проекту №5352 от 31.01.2005, а также по гранту Американского фонда гражданских исследований и развития (СКОБ) #БШТ1-6124М1-06-04 от 12.01.2006.

Методические материалы по моделированию работы средств производства органических удобрений используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Мичуринский государственный, аграрный университет» и ГОУ ВПО «Тамбовский государственный техническийуниверситет».

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ; ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

- обоснование биотехнологической системы, производства органических удобрений; состоящей из 5-ти подсистем:-сбор и хранения сырья, приготовление компостной смеси машиной, предварительное компостирование, биотермическое обеззараживание и созревание органического удобрения;

- математические модели^ технологических процессов и технических средств производства органических удобрений, учитывающие факторы влияния на энергоемкость их работы: физико-механические, теплофизические и агрохимические свойства исходного сырья и их изменение в процессе переработки, конструктивные параметры рабочих органов и режимы работы устройств;

- конструктивно-технологические схемы, оптимальные и рациональные конструктивные параметры и режимы работы машины для приготовления ком-постов и вертикальной компостирующей установки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались ежегодно с 2001 по 2009 гг. на научных конференциях Мичуринского государственного аграрного университета, с 2003 по

2009 гг. на Международных научно-практических конференциях ГНУ ВНИИМЖ.

Отдельные материалы диссертации доложены и одобрены на научных конференциях: Международной научно-методической конференции «Экология - образование, наука и промышленность» - Белгород, БелГТАСМ, 2002; Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе» - Кострома, КГСХА, 2003; ХУ1-Й межвузовской научно-технической конференции «Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения» — Брянск, БГСХА, 2003; научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки в начале XXI века» — Воронеж, ВГАУ, 2003; П-я Российская научно-практическая конференция «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» — Ставрополь, СГАУ, 2003; Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Воронежского государственного аграрного университета имени К.Д. Глинки и 10-летию технологического факультета ВГАУ- Воронеж, ВГАУ, 2003; Международной научной конференции «Применение средств химизации — основа повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв» - Москва, ВНИИА, 2004; «Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи» Москва, ВВЦ, 2004; Международной'научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки XXI. века». - Рязань, РГСХА 2004; XIII международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции» - Москва, ВИМ, 2005; Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения Кобы В.Г. - Саратов, СГАУ им Вавилова, 2006.

Теоретические и экспериментальные исследования с производственной реализацией результатов удостоены областного гранта администрации Тамбовской области за 2009 г.; золотых медалей' «За разработку машины для приготовления компостов РБП-1» и «За разработку высокоэффективного экологически безопасного органического удобрения «ГУМУС - Плодовые» Всероссийской выставки «День садовода» 2008 г.; сертификата Соответствия технической способности в компостировании Университета штата Мэн, США, 2006 г.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертации опубликованы в 67 научных трудах, в т.ч. 17 статьях в рецензируемых научных изданиях, рекомендуемых ВАК, 10 патентах на изобретения и полезные модели.

В работе использованы материалы и результаты исследования автора и результаты, полученные совместно с сотрудниками кафедры «Прикладная меха* ника и конструирование машин» МичГАУ.

Автор считает своим долгом выразить благодарность научному консультанту академику Россельхозакадемии, доктору технических наук, профессору А.И. Завражнову за поддержку и советы, которые способствовали решению рассматриваемых проблем, а также доктору технических наук, профессору Капустину В.П. за оказанную помощь в подготовке и корректировке диссертации.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Объем диссертации составляет 388 страниц основного текста, содержит 164 рисунка, 29 таблиц, библиографический список из 302 наименований, из них 84 на иностранных языках и 16 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Выявление проблемы создания новых ресурсосберегающих экологически безопасных технологий производства органических удобрений на животноводческих фермах и комплексах, позволила решить как общие вопросы при аналитическом описании процессов, так и практические задачи при создании новых машин и устройств для реализации перспективных технологий.

Получены следующие новые научно-методические и теоретические результаты:

1. Анализ отечественных и зарубежных исследований показывает, что ускоренное компостирование является наиболее рациональным способом переработки навоза влажностью менее 87%. Органические удобрения из навоза должны быть полностью обеззаражены и, в сравнении с исходным сырьем, характеризоваться увеличенной концентрацией питательных элементов растений. Повышение качества органических удобрений существующими способами и средствами требует значительного увеличения энергозатрат на их производство с 1000 до 2800МДж/т.

2. Сложность явлений, происходящих с навозом в процессе его переработки в органическое удобрение, позволила отнести совокупность объединенных в потоке взаимосвязанных и взаимообусловленных элементов (машин) к биотехнологической системе производства органических удобрений (БТС ПОУ), являющейся составной частью большой системы «Человек — машина - растение — животное — продукт — окружающая среда». Предложенная БТС ПОУ состоит из подсистем сбора и хранения сырья, приготовления компостной смеси, предварительного компостирования, биотермического обеззараживания и созревания органического удобрения. Интенсификация подсистем БТС ПОУ позволила снизить затраты энергии на приготовление удобрений в буртах на 17% и на производство высококачественных удобрений в установке на 30%.

3. Разработанный технологический процесс приготовления органических удобрений в буртах заключается в подготовке компостной смеси на площадках с твердым покрытием, формировании и рыхлении буртов. Производство удобрений проводится с мая по октябрь, срок подготовки составляет 35-56 суток при 2-3-х разовом рыхление буртов. Основным технологическим средством является разработанная машина для приготовления компостов, с рабочими органами в виде лопастных барабанов и агрегатируемая с трактором класса тяги 14кН.

4. Разработанный технологический процесс производства высококачественных органических удобрений в установке заключается в подготовке компостной смеси машиной, предварительном компостировании смеси в буртах в течение 7-10 суток, биотермическом обеззараживании смеси в вертикальной компостирующей установке за 5-7 суток при температуре 60.80°С и последующем созревании компоста в буртах в течение 14-21 суток. Полный цикл производства органического удобрения составляет 26-38 суток.

5. Предложен комплекс математических моделей на базе дифференциальных уравнений движения рабочего органа в компостируемом материале и баланса потоков тепла. Разработанная модель термодинамического разложения материала в вертикальной компостирующеи установке позволила оптимизировать время достижения критической температуры обеззараживания до 5-7 суток. Модели фильтрации аэрирующего воздуха и работы устройства снижения уплотнения позволяют определить условия естественного воздухообмена компостируемого материала в установке, что исключает энергозатраты на аэрацию. С помощью модели взаимодействия рабочих органов машины для приготовления компостов с материалом определены их оптимальные и рациональные параметры в зависимости от требуемых размеров и формы бурта. Модели энергоемкости процессов работы машины и дисково-фрезерного устройства разгрузки установки служат для оптимизации их конструктивно-режимных параметров.

6. Исследованные физико-механические, теплофизические и агрохимические свойства соломонавозной смеси позволили провести оптимизацию процессов и технических средств производства органических удобрений. Обеззараживание органического удобрения проводится биологическим способом. Содержание питательных элементов растений в готовом удобрении по сравнению с исходным сырьем увеличивается в среднем азота на 5, фосфора на 39 и калия на 10%.

7. Получены оптимальные и рациональные параметры процессов и технических средств производства органических удобрений, которые обеспечивают сокращение сроков обеззараживания соломонавозной смеси в вертикальной компостирующей установке до 5-7 суток с производительностью 5 тонн/сут., исключают энергозатраты на аэрацию, позволяют осуществлять процесс подготовки смеси машиной для приготовления компостов производительностью 55.80т/ч с энергоемкостью 794Дж/кг и выгрузки смеси из установки дисково-фрезерным устройством производительностью Збкг/с на 1 метр его длины с энергоемкостью 8,4Дж/кг.

8. Внедрение разработанных технологических и технических решений позволяет получить на животноводческой ферме на 1000 голов крупного рогатого скота за счет реализации высококачественного органического удобрения более 12млн.руб. в год чистой прибыли (в ценах 2009г.). Уровень рентабельности производства составляет 39%, срок окупаемости капитальных вложений 2,5года.

1. О мерах по реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК». Расширенное заседание коллегии Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (19 октября 2005 г.). М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005.-39 с.

2. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 года. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009.-71 с.

3. Гриднев, П.И. Направления развития технологий и технических средств уборки и подготовки навоза к использованию / П.И. Гриднев, Т.Т. Гриднева, В. Романюк // Вестник РАСХН. 2002, №5. - С. 37 - 40

4. Рекомендации по системам удаления, транспортирования, хранения и подготовки к использованию навоза для различных производственных и природно-климатических условий. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. — 180 с.

5. НТП 17-99* Нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета Текст.: с изменением №1. — Взамен ОНТП 17-86 и РНТП 4-93 (соответствующие разделы); введ. 31-05-1999

6. Минсельхоз РФ. -М.: ГУ НПЦ «Гипронисельхоз», 2001. — 11 с.

7. Капустин, В.П. Обоснование способов и средств переработки бесподстилочного навоза. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. - 80 с.

8. Шнековый пресс СМ-260, СМ-300 Электронный ресурс. / ООО «Биокомплекс». 2008 - Режим доступа: http://www.biokompleks.ru.

9. Сепаратор Bauer S650, S850 Электронный ресурс. / ООО «Рождество Техника для ферм». — 2008 — Режим доступа: http://www.rozhdestvofarms.ru.

10. Современное зарубежное оборудование для подготовки навоза к использованию (по материалам международной выставки "Agritechnica 2003"). Аналитический обзор. №6-1 (2.3.5)/03.04. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2004. - С. 6-8

11. Техника для животноводства ведущих зарубежных фирм / Кат. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2002. 84 с.

12. Ковалев, Н.Г. Органические удобрения в XXI веке (Биоконверсия органического сырья): Монография / Н.Г. Ковалев, И.Н. Барановский. — Тверь: Чу До, 2006. 304 с.

13. Концепция развития механизации и автоматизации процессов в животноводстве на период до 2015 года /Под науч.-метод. рук. Л.П. Кормановско-го, Н.М. Морозова. Подольск: ГНУ ВНИИМЖ, 2003. - 100 с.

14. Ковалев, Д. А. Анаэробная обработка отходов животноводства /Д.А. Ковалев // Сельский механизатор. — 2007, №3. С. 35

15. Сельскохозяйственная техника Текст. : каталог в 3 т./ Под ред. В.И. Черноиванова. — М.: Информагротех, 1992. 3 т. - 242 с.

16. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства до 2010 года. — Москва: ФГНУ «Росинформагро-тех», 2003. 57 с.

17. Гриднев, П.И. Механико-технологическое обоснование эффективного функционирования технических систем подготовки навоза к использованию: автореф. дис. . док. тех. наук: 05.20.01 / Гриднев Павел Иванович. — М., 1997.-40 с.

18. Guide to Selecting an In-Vessel Composting System. Researched and written by Dr Joe Short PhD for the CMC, January 2005, P. 8.

19. Guide to In-vessel Composting. The Composting Association. ISBN: 09532546-8-2 Электронный ресурс. Электрон, дан. - 2008. - Режим доступа: http://www.compost.org.uk

20. SVS (State Veterinary Service) Электронный ресурс. Электрон, дан. - 2008. - Режим доступа: http://www.defra.gov.uk

21. Минеев, JI.H. Биотермический процесс в буртах / JT.H. Минеев, C.B. Сабуров //Химизация сельского хозяйства. — 1989, №12. С. 15-18.

22. Минеев, JI.H. Изменение свойств торфонавозных смесей при компостировании / JI.H. Минеев, C.B. Сабуров //Химизация сельского хозяйства.1990,Noll.-С. 27-30

23. Афанасьев, A.B. Повышение эффективности производства удобрений путем оптимизации параметров двухстадийной биоферментации навоза и помета: автореф. дис.канд. техн. наук: 05.20.01 / Афанасьев Алексей Вячеславович. СПб-Пушкин, 2000. - 20 с.

24. Лысенко, В.П. Компосты готовит смеситель /В.П. Лысенко //Сельский механизатор. 1999, №6. - С.27.

25. Должиков, Н.Ф. Приготовление компостов на грунтовых площадках при помощи ПНД-250 / Н.Ф. Должников // Химизация сельского хозяйства. 1991, №4.-С. И

26. Бондаренко, A.M. Обоснование и разработка процессов производства и использования концентрированных органических удобрений: автореф. дис. . докт. техн. наук : 05.20.01. Зерноград, 2001. -40 с.

27. Петренко, И.М. Процессы компостирования отходов животноводства и растениеводства. Монография. Краснодар: КГАУ, 2002. - 328 с.

28. Лукьяненков, И.И. Приготовление и использование органических удобрений. М.: Россельхозиздат, 1982. - 207 с.

29. Лысенко, В.П. Перспективные технологии и оборудование для реконструкции и технического перевооружения в птицеводстве. — М.: ФГНУ «Ро-синформагротех», 2002. 540 с.

30. Петренко, О.И. Параметры процесса компостирования пометосоломенных смесей в камерных ферментаторах: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.20.01. Краснодар, 2003. - 20 с.

31. Коваленко, В.П. Компостирование отходов животноводства и растениеводства. Монография / В.П. Коваленко, И.М. Петренко. — Краснодар: КГАУ, 2001.-148 с.

32. Бондаренко, A.M. Технические средства для подготовки и использования органических удобрений / A.M. Бондаренко // Вестник РАСХН, 1999, №2. С. 77-79

33. Менее, В.Г. Исследование метода биотермического обеззараживания городских отбросов: автореф. дис. . канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1953.-18 с.

34. Мирный, А.Н. Исследование физико-механических процессов аэробного компостирования в многоэтажных ферментаторах: автореф. дис. канд. техн. наук. Утв. в Академии коммунального хозяйства имени К.Д. Памфилова 1967 г. М., 1966. - 20 с.

35. Установка стационарная для приготовления компостных смесей УКС-Ф-60. Руководство по эксплуатации / Подг. В.Г. Шостка. — М.: Информаг-ротех, 1992.- 11 с.

36. Мхитарян, Г.А. Опыт эксплуатации установок УЭК-5 для компостирования органических отходов / Г.А. Мхитарян, А.Г. Пузанков // Машинно-технологическая станция. 2006, №9. - С. 64-65

37. BioCycle. Journal of composting & organics recycling. — Vol. 45, NO.5, May, 2004.

38. Хакимзянов, P.P. Повышение эффективности погрузчика органических удобрений путем оптимизации параметров фрезерно-шнекового питателя : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.20.01 /Хакимзянов Рустам Рафитович. -Саратов, 2001.-20 с.

39. Курценко, JI.M. Исследование и обоснование параметров винтового конвейера (шнека), как питающего рабочего органа погрузчика сельскохозяйственных грузов : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.20.01. Янгиюль,1966.-20 с.

40. Макаров, В.А. Повышение качества функционирования механизации производства и применения органических удобрений в сельскохозяйственном производстве : автореф. дис. . докт. техн. наук : 05.20.01 — Рязань, 1997. -40 с.

41. Демин, Е.Е. Совершенствование технологических процессов и технических средств погрузки навоза: автореф. дис. докт. техн. наук: 05.20.01 / Демин Евгений Евгеньевич. Саратов, 2007. — 40 с.

42. Павлов, П.И. Научно-технические решения проблемы ресурсосбережения при использовании навозопогрузчиков непрерывного действия Текст.: автореф. дис. . докт. техн. наук : 05.20.01 / Павлов Павел Иванович. -Саратов, 2002. 45 с.

43. Развитие технологий и оборудования для переработки птичьего помета на удобрения. Информационный материал / Подготовлен в секторе механизации ВНИИТЭИагропром с.н.с. Рязанцевым В.П. М.: ВНИИТЭИагропром. 1991, №144.-29 с.

44. Windrow turner equipment review / L. Diaz, G. Savage and N. Goldstein // BioCycle. 2005, March, Vol. 46, No. 3, p. 36

45. Composting for municipalities: planning and design considerations / editor, Mark Dougherty. NRAES; 94. November 1998. 126 pages

46. Field guide to on-farm composting / edited by Mark Dougherty. NRAES; 114. April 1999. 118 pages

47. Anonymous, 2001. Compost exempt from risk-based fertilizer standards. BioCycle, 42:10:12.

48. Chaney, R.L., J.A. Ryan and G.A. O'Connor. 1996. Organic contaminants in municipal biosolids: risk assessment, quantitative pathways, analysis and current research topics. The Science of the Total Environment, 185:187-216.

49. Chaney, R.L., J.A. Ryan, U. Kukier, S.L. Brown, G.Siebielec, M. Malik and J.S. Angle. 2001. Heavy metal aspects of compost use. In: P.J. Stoffella and B.A. Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

50. Chen, J., D. B. McConnel, C A. Robinson, R. D. Caldwell and Y. Huang. 2002. Production and interior performances of tropical ornamental foliage plants grown in container substrates amended with composts. Compost Science & Utilization, 10:3:217-225.

51. Cheuk, W., B. S. Fraser and A. Lau. 2002. On-site composting of greenhouse crop residuals. BioCycle, 43:10:32-34.

52. Emerson, D. 2003. Building strong markets for mulch and compost products. BioCycle, 44:7:36-40.

53. E&A Environmental Consultants and H. Stenn. 1996. Compost end-use guidelines development project. Report CM-96-1. Clean Washington Center, Department of Trade and Economic Development, Seattle, Washington.

54. Epstein, E. 2001. Human pathogens: Hazards, controls, and precautions in compost. In: P.J. Stoffella and B.A. Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

55. FAO. 2000. Organic farming. Food and Agriculture Organization of United Nations. Agri. 21. www.fao.org/ag/magazine/9901sp.htm. Accessed September 11,2003.

56. Faucette, B. 2003. Impasse, evolution or explosion? BioCycle, 44:5:62.

57. Faucette, B., J. Governo and B. Graffagnini. 2003. Compost pricing and market survey in Georgia. BioCycle, 44:4:32-33.

58. Flanagan, M.S., R.E. Schmidt and R.B. Reneau Jr. 1993. Municipal solid waste heavy fraction for production of turfgrass sod. Hort Science, 28:914-916.

59. Glenn, J. 1999. The state of garbage in America. BioCycle, 40:4:60-71.

60. Glenn, J. and D. Block. 1999. MSW composting in the United States. BioCycle, 40:11:42-48.

61. Glenn, J. and N. Goldstein. 1999. Food residuals composting in the U.S. BioCycle, 40:8:30-36.

62. Gouin, F. 1995. Compost use in the horticultural industries: Green industry composting. BioCycle Special Report. The JG Press, Inc., Emmaus, Pennsylvania.

63. Goldstein. N. 2001. The composting industry in the United States: Past, present, and future. In: P.J. Stoffella and B.A. Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

64. Goldstein, N. and C Madtes. 2001. The state of garbage in America. BioCycle, 42:12:42-54.

65. Granberry, D. M., W. T. Kelley, D. B. Langston Jr., K. S. Rucker and J. C. Diaz-Perez. 2001. Testing compost value on pepper transplants. BioCycle, 42:10:60-62.

66. Hauck, R.D. 1985. Slow release bioinhibitor-amended nitrogen fertilizers, p. 293-322. In: O.P.Englestad (ed.). Fertilizer technology and use. Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin.

67. Haug, R.T. 1993. The practical handbook of compost engineering. Lewis Publishers, Boca Raton, Florida, pp.3 07-3 84.

68. Hoitink et al, 2001. In: P.J. Stoffella and B.A. Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

69. IEPA. 2004. Non-hazardous Solid Waste Management and Landfill Capacity in Illinois. 2003 Annual Report. Illinois Environmental Protection Agency. Bureau of Land. Springfield, Illinois.

70. Lard, C.F., C.R. Hall and R.K. Berry. 1996. The economic impact of the Texas turfgrass industry. College Station, Texas.

71. Lasin, V. 2002. Making and marketing compost in northern California. BioCycle, 43:2:47-50.

72. Muller, W.P. and F.'Korte. 1975. Microbial degradation of benzo(a)pyrene, monolinuron, and dieldrin in waste composting. Chemosphere, 3:195-198.

73. Naylor, L. M. and H. Girenes. 2002. Making and marketing composted manure to farmers. BioCycle, 43:6:59-61.

74. Nelson, E. B. and M. J. Boehm. Compost-induced suppression of turf grass diseases. BioCycle, 43:6:51-55.

75. Ownley, B.H. and D.M. Benson. 1991. Relationship of matric water potential and air-filled porosity of container media to development of Phytophthora root rot of rhododendron. Phytopathology, 81:936-941.

76. Ozores-Hampton et al, 2001 In: P.J. Stoffella and B.A. Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

77. Pinamonti, F. and L. Sicher. 2001. Compost utilization in fruit production systems. In: P.J. Stoffella and B.A.Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

78. Poole, R.T., C.A. Conover, and J.N. joiner. 1981. Soils and potting mixtures, p. 179-202. In: J.N. Joiner (ed.). Foliage plant production. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.

79. Backhus Turner Windrow 14.28, 16.36 6.75; Backhus GmbH Электронный ресурс. — Электрон, дан. 2008. — Режим доступа: http://www.backhus.com

80. Спевак, H.B. Совершенствование технологического производства компостов с разработкой и обоснованием параметров устройства для измельчения ТОУ: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01. — Саратов, 2005 20 с.

81. Догановский, М.Г. Механизация внесения удобрений / М.Г. Дога-новский, Е.Г. Козловский. 2-е изд. - Л.: Колос, 1976. - 320 с.

82. Павловский, И.В. Основы проектирования машин для внесения удобрений в почву. М.: Машиностроение, 1965. — 120 с.

83. Марченко, Н.М. Механизация внесения органических удобрений / Н.М. Марченко, Г.И. Личман, А.Е. Шебалкин. М.: ВО «Агропромиздат», 1990. - 207 с.

84. Мбетеамгар, В. Обоснование параметров разбрасывающего устройства прицепов-разбрасывателей органических удобрений: автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.20.01 / Мбетеамгар Валендом. Харьков, 1988. - 20 с.

85. Мирный, А.Н. Инженерные основы аэробного биотермического компостирования твердых бытовых отходов: автореф. дис. докт. техн. наук: 05.23.04.-М., 1996.-40 с.

86. Мишустин, E.H. Термофильные микроорганизмы в природе и практике. М.-Л, АН СССР, 1971. - 189 с.

87. Способы управления процессом биоферментации органического сырья для получения экологически чистых удобрений и кормовых добавок с заданными параметрами качества. Технологический регламент. — Тверь: ВНИИМЗ, 1998.-14 с.

88. Racke, K.D. and C.R. Frink. 1989. Fate of organic contaminants during sewage sludge composting. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 42:526-533.

89. Roediger, H.J: 1964. The technique of sewage-sludge pasteurization: actual results obtained in existing plants economy. International Research Group on Refuse Disposal Information, (now International Solid Wastes Association), Bulletin 21-31.

90. Rosen, C.J., T.R. Halbach and B.T. Swanson. 1993. Horticultural uses of municipal solid waste composts. HortTechnology, 3:167-173.

91. Rynk, R. 2002. States take actions to protect compost against clopyralid. BioCycle, 43:7:48-52.

92. Scheuerell, S. and W. Mahaffee. 2002. Compost tea: Principles and prospects for plant disease control. Compost Science & Utilization, 10:4:313-338.

93. Sterrett, S.B., R.L. Chaney, C.E. Hirsch, and H.W. Mielke. 1996. Influence of amendments on yield and heavy metal accumulation of lettuce grown in urban garden soil. Environmental Geochemistry and Health, 18135-142.

94. Sullivan, D.M. and R.O. Miller, 2001. Compost quality attributes, measurements, and variability. In: P.J. Stoffella and B.A. Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

95. U.S. Composting Council. 1996. Field Guide to Compost Use. U.S. Composting Council, Amherst, Ohio.

96. Walker, J.M. 2001. U.S. Environmental Protection Agency regulations governing compost production and use. in: P J. Stoffella and B.A. Kahn (eds.). Compost utilization in horticultural cropping systems.

97. Walker, P.M., T.R. Kelley and K.D. Smiciklas. 2000. Composting as a viable alternative to traditional livestock waste disposal. Abst. J. Anim. Sci. 78. Suppl. 2:40.

98. Anderson, J. P. 1992. Chapter 41: Soil Respiration. In: Page, A. L., R. H. Miller and D. R. Keeney (eds.). Methods of Soil Analysis Part 2: Chemical and Microbiological Properties, Second Edition, pp. 539-580.

99. FAO. 2003. Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAOSTAT database, available online at: apps.fao.org.

100. Ingham, E. R. 2001. The Compost Tea Brewing Manual: Latest Recipes, Methods and Research. Soil Eoodweb, Inc. Unison Communications, LLC, Cor-vallis, Oregon, pp. 7-10.

101. Kresten Jensen, H. E., M. Leth, and j. J. Lensmann Iversen. 2002. Effect of Compost Age and Concentration Of Pig Slurry on Plant Growth. Compost Science and Utilization, Spring edition, pp. 129 141.

102. National Agricultural Statistics Service (NASS). 2003. Crop Production. USDA National Agricultural Statistics Board, pp. 17-30.

103. Papavizas, G. C and Davey, C. B. 1959. Science. 88:112-117.

104. Reinhart, D. R., and S. D. Trainor. 1995. Windrow Com-posting of Municipal Biosolids and Yard Waste. Compost Science and Utilization, spring edition, pp. 38 46.

105. Eneji, A.E. Physico-chemical changes in livestock teces during composting Text. / A.E. Eneji, S. Yamamotos, T. Honna, A. Ishiguro // Communic. in Soil Sc. Plant Analysis. 2001. - Vol.32 №3/4 - p.471-489.

106. Goddeu, B. On the use of biological and chemical indexes for determining agricultural compost maturity: extension to the field scale Text. / B. Goddeu, M.-J. Pennincks // Agr. Wastes. 1986. - Vol.15, №3 - p. 169-178.

107. Hirohisa, H. Evaluation method of compost humification Text. / H. Hirohisa, T. Diazo // Kawasaki seitetsu giho. 1995. - Vol.27, №1 - p. 131-134.

108. Inoko, A. Evaluation of maturity of various composted materials Text. / Akio Inoko // JARQ. 1985. - Vol.19, №2 - p.103-108.

109. Jacas, J. Cation-exchange capacity variation during the composting of different materials Text. / J. Jacas, J. Marza, P. Florenza // Compost: production, quality and use. Proc. Symp. Udine, 1985. N.Y., 1986. - p.309-320.

110. Lomax, Ken M. Air movement within compost Text. / Ken M. Lomax // Mushroom News. 1999. - May. - pp. 34-36.

111. Morel, J. Methods for the evalunion of the maturity of the municipal refuse compost Text. / J. Morel, F. Colin, J. Germon // Composting of agricultural and . other wastes. Proc. Symp. Udine, 1985. -N.Y., 1986. p.56-71.

112. Osada, T. Composting of animal wastes: Methods for estimation of maturity Text. / T. Osada, K. Haga, Y. Harada // Trans. 14th Int. Congr. Soil Sci. -Kyoto. 1990. - Vol.4, Cominis 4. - p.553-554.

113. Saviozzi, A. Compost maturity by water extract analysis Text. / A. Sav-iozzi, R. Riffaldi, R. Levi-Minzi // Composting of agricultural and other wastes. Proc. Symp. Udine, 1985. -N.Y., 1986. -p.81-92.

114. Thirion, F. Physical characterization of animal manure Text. / F. Thirion, F. Chabot, P. Adelen // Ramiran 98. Rome: Antony, 1999. - p.457-469

115. Váña, J. The influence of aeration on compost maturity Text. / J. Váña, J.OJ. Muñoz, В. Havrland // Agricultura tropica et subtropica. — 2003. — Vol. 36.-pp. 88-90.

116. Richard, Jr., E. P. 1998. Management of Chopper Harvester Generated Green Cane Trash Blankets: A New Concern for Louisiana. USDA, Sugarcane Research Unit, Houma, Louisiana.

117. Rynk, R. F., M. van de Kamp, G. B. Willson, M. E. Singley, T. L. Richard and J. J. Kolega. 1992. Chapter 2: The Composting Process. On-Farm Composting Handbook. NRAES-54. pp. 6-13.

118. Thompson, W. H., P. Leege, P. D. Millner and M. E. Watson (eds). 2002. Test Methods for the Examination of Composting and Compost. USCC-USDA.

119. New England Organics. Compost, Mulch and Soils Электронный pe-сурс. Электрон. дан. — 2008. — Режим доступа: http://www.newenglandorganics.com

120. Рабинович, Г.Ю. Технология получения биологически активного средства на основе продуктов ферментации органического сырья Технологические решения и рекомендации / Г.Ю. Рабинович, Н.Г. Ковалев, Н.В. Фомичева. Тверь: Чу До, 2005. - 14 с.

121. Рабинович, Г.Ю. Процессы и качество продуктов твердофазной ферментаций. Методическое пособие / Г.Ю. Рабинович, Н.Г. Ковалев, Н.В. Фомичева, P.M. Рабинович. Москва - Тверь,-2003. - 52 с.

122. Рабинович, Г.Ю. Биоконверсия органического сырья в удобрения и кормовые добавки (микробиологические аспекты). Монография. / Г.Ю. Рабинович, Н.Г. Ковалев, Э.М. Сульман. Тверь: Изд-во ТГТУ, 1999. - 168 с.

123. Ковалев, Н.Г. Экспрессная биоферментация органического сырья при различных соотношениях навоза с торфом / Н.Г. Ковалев, Г.Ю. Рабинович, Э.М. Сульман //Вестник РАСХН. 1999. № 5. С.71-73

124. Ковалев, Н.Г. Сельскохозяйственные материалы: виды, состав, свойства: учеб. пособие для высших учеб. заведений / Н.Г. Ковалев, Г.А. Хайлис, М.М. Ковалев. — М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998. 208 с.

125. Рабинович, Г.Ю. Микробиологическое обоснование выбора сырья для аэробной биоферментации / Г.Ю. Рабинович, Н.Г. Ковалев // Доклады Рос-сельхозакадемии. 1998, №4. — С. 24-25.

126. Backhus Lane Turner 27-36; 45-50. Backhus GmbH Электронный pe-сурс. — Электрон, дан. — 2008. Режим доступа: http://www.backhus.com

127. А. с. 960148 СССР, МКИ3 С 05 F 11/00. Устройство для приготовления компостов Текст. / Афанасьев В.Н., Ярощук В.А. и др. (СССР). № 2908827/30-15 ; заявл. 15.02.80. ; опубл. 23.09.82, Бюл. №35. - 5 е.: ил.

128. Механизированная линия переработки подстилочного помета в органические удобрения «Биагум» Электронный ресурс. — Электрон, дан. — 2009. - Режим доступа: http://www.sznii.ru/reclis/Biagum.htm.

129. BioCycle. Journal of composting & organics recycling. Vol. 37, NO.8, August, 1996.

130. Rotating drums compost technology. Bedminster Cobb Corporation Электронный ресурс. Электрон, дан. - 2008. - Режим доступа: http ://www.bedminster.com

131. Farrell, M. Expanding a food residuals collection and composting program // BioCycle. 2001, June, 25-28

132. Giannone, M. In-vessel composting controls odors, leachate // Solid waste technologies. 1998, July/August, 46-47

133. The Containerized Compost System. Mixed organics composting facility. Green Mountain Technologies, Inc Электронный ресурс. — Электрон, дан. — 2008. Режим доступа: http://www.gmt-organic.com

134. Поточное круглогодичное производство удобрения БИОКОМ (биологический компост) на основе аэробной микробиологической ферментации. Официальный сайт ГНУ ГОСНИТИ Электронный ресурс. — Электрон, дан. — 2008. — Режим доступа: http://www.gosniti.ru

135. Семенцов, А.Ю. Технологии производства и использования биоорганического удобрения Пикса. М.: ВНИИА, 2005. - 228 с.

136. Vertical Composting Unit. VCU Europe Ltd. Электронный ресурс. — Электрон, дан. 2008. - Режим доступа: http://www.vcutechnology.com

137. TEG Silo Cage. THE TEG GROUP PLC. Электронный ресурс. -Электрон, дан. 2008. - Режим доступа: http://www.theteggroup.plc.uk

138. Пат. 743575 СССР, М. Кл. 5 С 05 F 17/00; С 05 F 15/00. Способ компостирования отстойного шлама Текст. / Кнеер Франц (ФРГ): заявитель и патентообладатель Кнеер Франц (ФРГ). № 1969293/30-15 ; заявл. 26.10.1973; опубл. 25.06.1980, Бюл. №23. - 4 е.; ил.

139. Зенков, Р.Л. Механика насыпных грузов / Р.Л. Зенков. М.: Машиностроение, 1964.-251 с.

140. Зенков, Р.Л. Бункерные устройства / Р.Л. Зенков, Г.П. Гриневич, B.C. Исаев. — М.: Машиностроение, 1977. — 223 с.

141. Цытович, И.В. Механика грунтов / И.В. Цытович. — М., 1963. —219с.

142. Иванов, М.Г. Исследование процесса сводообразования в бункерах и рудоспусках: автореф. дис.канд. техн. наук. — Л., ЛГИ, 1964. 18 с.

143. Цимбаревич, П.Н. Механика горных пород/ П.Н. Цимбаревич М., 1948. - С.15-18.

144. Варламов, A.B. Повышение эффективности процесса выпуска компонентов комбикорма бункером с донными щелевыми отверстиями и механическим сводообрушителем: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.20.01. — Саратов, 1999.-20 е.: ил.

145. Горюшинский, И.В. Совершенствование рабочего процесса и обоснование параметров бункерного устройства с побудителем выгрузки: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01. Саратов, 1997. - 20 е.: ил.

146. Горюшинская, Е.В. Повышение эффективности выпуска компонентов комбикорма бункерными устройствами со щелевым отверстием по периметру дна и механическими питателями-побудителями: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01. — Саратов, 1999. — 20 е.: ил.

147. Комченко, Е.В. Совершенствование процесса истечения мелких сыпучих материалов из бункеров с/х назначения: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.20.01. Ростов на Дону, 2003. - 20 е.: ил.

148. Ромакин, Н.Е. Исследование истечения некоторых плохосыпучих с/х материалов из бункера с вибрирующим днищем: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01. Саратов, 1970. - 19 с.

149. Гячев, Л.В. Движение сыпучих материалов в трубах и бункерах. -М.: «Машиностроение», 1968. 184 е.: ил.

150. Чересленко, В.Н. Исследование физико-механических свойств твердых бытовых отходов с целью расчета пневмоаэрационных систем мусоро-перерабатывающих заводов: автореф. дис. . канд. тех. наук. -М., 1973.-29 с.

151. Винаров, А.Ю. Биотехнология переработки отходов животноводства и птицеводства в органическое удобрение Текст. / А.Ю. Винаров, А.А. Кухаренко, Т.В. Ипатова, Б.В. Бурмистров. М.: ФИПС, 1998. - 114 с.

152. Brinton, W.F. Volatile organic acids in compost: production and odorant aspects // Compost Science and Utilization, 1998, Vol. 6, 75-82

153. Миронов, В.В. Совершенствование технологии приготовления компоста с обоснованием параметров аэратора: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01 Мичуринск, 2003. - 19 с.

154. Методы анализов органических удобрений / Составители: Л.И. Есь-кова, С.И. Тарасов Под общ. ред. А.И. Еськова. М.: Россельхозакадемия — ГНУ ВНИПТИОУ, 2003. -552 с.

155. Капустин, В.П. Повышение эффективности технологических процессов уборки, транспортировки и переработки бесподстилочного навоза: авто-реф. дис. докт. техн. наук: 05.20.01 / Капустин Василий Петрович. Саратов, 1997.-40с.

156. Овчинников, Ю. Биотехнология сегодня и завтра // Экономическое сотрудничество стран членов С)ЭВ. — 1985, №3. — С. 15-19

157. Кафаров, В.В. Моделирование биохимических реакторов / В.В. Кафаров, А.Ю. Винаров, JI.C. Гордеев. — М.: Лесная промышленность, 1979. — 344с.

158. Карташов, Л.П. Параметрический и структурный синтез технологических объектов на основе системного подхода и математического моделиро-вания/Л.П. Карташов, Т.М. Зубкова. Екатеринбург: УрОРАН, 2009. - 225 с.

159. Остапчук, Н.В. Математическое моделирование технологических процессов хранения и переработки зерна. М.: Колос, 1977. - 240 с.

160. Brinton, W. Compost quality standards & guidelines. Report to NYSAR. Woods End Research Laboratory, Inc., 2000, Pg. 42.

161. Гартман, Т.Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: Учеб. пособие для вузов / Т.Н. Гартман, Д.В. Клу-шин. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 416 е.: ил.

162. Карпов, Ю. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 400 е.: ил.

163. Виноградов, В.И. Основные принципы формирования научной работы, этапы ее организации и выполнения. Методические рекомендации изд. 2-е, дополнение/В.И. Виноградов, В.В. Лазовский. Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1983.-50 с.

164. Мельников, C.B. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / C.B. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Ро-щин. 2-е изд., перераб. и доп. — JL: Колос. Ленингр. отд-ние, 1980. — 168 с.

165. Коновалов, В.В. Практикум по обработке результатов научных исследований с помощью ПЭВМ: Учебное пособие. — Пенза: ПГСХА, 2003. -176с.

166. Завражнов, А.И. Анализ работы машины для приготовления ком-постов Текст. / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.В. Криволапов // Техника в сельском хозяйстве. — 2009, №1. — С. 15-17

167. Математический энциклопедический словарь / Гл. ред. Ю.В. Прохоров; ред. кол. С.И. Адян, Н.С. Бахвалов, В.И. Битюцков, А.П. Ершов, Л.Д. Кудрявцев, А.Л. Онищик, А.П. Юшкевич. — М.: Сов. энциклопедия, 1988. 847 с.

168. Кленин, Н.И. Сельскохозяйственные машины (элементы теории рабочих процессов) / Кленин Н.И., Попов И.Ф., Сакун В.А. М.: «Колос», 1970.-456с.

169. Марон, И.А. Дифференциальное и интегральное исчисление в примерах и задачах (функции одной переменной) М.: Издательство «Наука», 1970.-400 с.

170. Экологическая биотехнология. Пер. с англ. /Под ред. К.Ф. Форстера, Д.А. Вейза. Д.: Химия, 1990. - 384 с.

171. Миронов, В.В. Исследование процесса приготовления органических удобрений в аэрационном биореакторе Текст. /В.В. Миронов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2006, №5. - С. 9-11

172. Гуляев, Н.Ф. Термодинамические процессы в установках для компостирования мусора / Н.Ф. Гуляев, А.Н. Мирный // Сб. научных трудов АКХ. -М.: ОНТИ АКХ, 1970, Вып.67, №2. С. 17-24.

173. Ермолаева, А.И. Предпосылки к обоснованию процесса ускоренной биотермической переработки мусора на удобрение / А.И. Ермолаева, A.M. Кузьменкова // Сб. научных трудов АКХ. М.: ОНТИ АКХ, 1970, Вып. 14. -С.67-85

174. Дрыжаков, Е.В. Техническая термодинамика / Е.В. Дрыжаков, Н.П. Козлов, Н.К. Корнейчук, В.И. Кофанов, В.И. Крутов, Б.Н. Юдаев. Под ред. В.И. Крутова. Учебник для втузов. М.: Изд-во Высш. школа, 1971. — 472 с.

175. Мухин, В.В. Кондиционирование воздуха в пищевой промышленности. Изд. 2-е. -М.: Изд-во «Пищевая промышленность», 1967. 519 с.

176. Яворский, Б.М. Справочник по физике. Изд. 4-е. /Б.М. Яворский, A.A. Детлаф. М.: Изд-во «Наука», 1968. - 939 с.

177. Штереилихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: КолосС, 2007. - 656 с.

178. Рабинович, Е.З. Гидравлика. 3-е изд. М., 1961. 408 с.

179. Михелев, A.A. Расчет и проектирование печей хлебопекарного и кондитерского производств / A.A. Михелев, Н.М. Ицкович. — М.: Изд-во Пищ. пром., 1968. 487 с.

180. Дубинин, В.Ф. Физико-механические и перегрузочные свойства сельскохозяйственных грузов: учебное пособие Текст. / В.Ф. Дубинин, П.И. Павлов. — Саратов: Изд-во Сарат.гос.с.-х.акад., 1996. 100 с.

181. Справочник для студентов технических вузов: высшая математика: физика: теоретическая механика: сопротивление материалов Текст. / А.Д. Полянин, В.Д. Полянин, В.А. Попов [и др.]. — 3-е изд. — М.: ACT: Астрель, 2005. — 735 с.

182. Репникова, Е.А. Пористость материалов и методы ее определения Текст.: Учеб. пособие / Е.А. Репникова, В.В. Петрова. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2007. - 97 с.

183. Резник, Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов Текст. / Н.Е. Резник. — М.: Машиностроение, 1975. 311с.

184. Горячкин, В.П. Собрание сочинений Текст. / В.П. Горячкин; под ред. Н.Д. Лучинского. — 2-е изд. М.: Колос, 1968. - Т. 3. - с. 26-133.

185. Желиговский, В.А. Экспериментальная теория резания лезвием Текст. / В.А. Желиговский // Труды МИМЭСХ: Вып. 9. М., 1940. - 27 с.

186. Тимочкин, A.B. Совершенствование разгрузочного процесса в транспортно складских комплексах Текст. : автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01. - СПб, 2003 - 19 с.

187. Жуковский, Н.Е. Механика системы. Динамика твердого тела Текст. / Н.Е. Жуковский / Под ред. А.П. Котельникова. — Изд. 2-е, стереотипное. М.: КомКнига, 2005. - 296 с.

188. Левин, В.Е. Деформирование криволинейных стержней. Часть 1. Статика плоских криволинейных стержней: Учеб. пособие. Текст. / В.Е. Левин; Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 84 с.

189. Меркин, Д.Р. Введение в механику гибкой нити Текст. / Д.Р. Мер-кин. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. 240 с.

190. Светлицкий, В.А. Механика абсолютно гибких стержней Текст. / В.А. Светлицкий / Под ред. А.Ю. Ишлинского. М.: Изд-во МАИ, 2001. - 432с.

191. Смирнов, В.И. Курс теоретической механики: Учебник Текст. / В.И. Смирнов, Г.И. Чистобородов, М.С. Губерман. Иваново: ИГТА, 2004. -536с.

192. Завражнов, А.И. Конструктивные параметры устройства для снижения уплотнения в установках ускоренного компостирования Текст. / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, П.С. Никитин // Достижения науки и техники АПК. -2008, №8 С.45-47

193. Миронов, В.В. Аэрационный биореактор силосного типа Текст. / В.В. Миронов, П.С. Никитин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2008, №2, Т. 2. — С. 2531

194. Шреер, A.A. Исследование и обоснование параметров и режимов работы дисковых фрез для резания овечьего навоза: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.20.01. Алма-Ата, 1974 - 182 с.

195. Ягодин, Б.А. Агрохимия / Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В .И. / Под ред. Б.А. Ягодина. М.: Колос, 2002. - 584 с.

196. Лыков, A.B. Тепло- и массообмен в процессах сушки. М. — Л.: Госэнергоиздат, 1956. — 464 с.

197. Лыков, A.B. Теория теплопроводности. — М.: Гостехиздат, 1952. —392 с.

198. Гуляев, Н.Ф. Аэрационный, влажностный и Тепловой режимы при биотермических процессах обезвреживания твердых отбросов / Н.Ф. Гуляев // Сб. научных трудов АКХ. М.: ОНТИ АКХ, 1962, Вып. 14. - С. 117-134.

199. Гуляев, Н.Ф. Определение количества тепла, выделяемого мусором при биотермическом обезвреживании / Н.Ф. Гуляев, М.А. Шапиро // Сб. научных трудов АКХ. М.: ОНТИ АКХ, 1962, Вып.14. - С.136-140.

200. Дворецкий, С.И. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования: Учеб. пособие./С.И. Дворецкий, А.Ф. Егоров, Д.С. Дворецкий. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. -224с.

201. Гордеев, A.C. Моделирование в агроинженерии: Учеб. пособие / A.C. Гордеев. Мичуринск: Изд-во Мичуринского госагроуниверситета, 2008. - 282с.

202. Миронов, В.В. Исследования состава, свойств и размеров слоя компостируемой смеси Текст. / В.В. Миронов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2005, Т. 11, №3. С.762-768

203. Миронов, В.В. Экспериментальные исследования по определению пористости компостируемой смеси Текст. /В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Естественные и технические науки. — М.: Изд-во Спутник плюс, 2003, №1. — С.83-88

204. Sundberg, С. Improving Compost Process Efficiency by Controlling Aeration, Temperature and pH. The Doctoral thesis Swedish University of Agricultural Sciences. Uppsala. 2005. p.49

205. Миронов, В.В. Влияние режимов подготовки на агрохимический состав компоста Текст. / В.В. Миронов // Вестник Воронежского государственного университета. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2005, №2. - С.146-148

206. Миронов, В.В. Исследования процесса биоферментации компостной смеси Текст. /В.В. Миронов // Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки в начале XXI века: Материалы научно-практической конференции — Воронеж: Изд-во ВГАУ, 2003, ч.П. С. 193-195

207. Миронов, В.В. Пути повышения эффективности процесса приготовления компоста из растительных отходов пищевых производств Текст. / В.В. Миронов // Хранение и переработка с/х сырья. — 2005, №4. С. 62-64

208. Миронов, В.В. Аэрационный биореактор для переработки отходов животноводства в органическое удобрение Текст. / В.В. Миронов, П.С. Никитин, М.С. Колдин // Материалы 57-ой научной конференции молодых ученых. -Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2005. С. 139-142

209. Миронов, В.В. Поточный способ производства компоста Текст. / В.В. Миронов, М.С. Колдин, П.С. Никитин // Материалы 57-ой научной конференции молодых ученых. Мичуринск: Изд-во МичГАУ, 2005. - С. 135-138

210. Миронов, В.В. Поточная технология производства органических удобрений Текст. / В.В. Миронов // Аграрная наука. 2006, №3 - С.31-32

211. Пат. 2250889 Российская Федерация, МПК7 С 05 F 3/00, 3/06. Устройство для приготовления компоста Текст. / Завражнов А.И., Гордеев

212. A.C., Михеев Н.В., Хмыров В.Д., Миронов В.В.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ. № 2003107359/12 ; заявл. 17.03.2003 ; опубл. 27.04.2005, Бюл. №12. - 5с.: ил.

213. Пат. 2310632 Российская Федерация, МПК7 С 05 F 3/06. Машина для приготовления компостов Текст. / Хмыров В.Д., Гордеев A.C., Миронов

214. B.В., Узеринов Л.Г.: заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Мичуринский

215. ГАУ. № 2005132557/12 ; заявл. 21.10.2005; опубл. 20.11.2007, Бюл. №32. - 4 е.; ил.

216. Миронов, В.В. Производство органических удобрений с использованием биореактора Текст. /В.В. Миронов // Техника и оборудование для села. -2007, №6.-С. 14-15

217. Миронов, В.В. Разработка ресурсосберегающей технологии производства органических удобрений Текст. /В.В. Миронов, М.С. Колдин // Сборник научных трудов. Рязань: Изд-во РГСХА, 2005. - С. 137-139

218. Завражнов, А.И. Определение оптимальных конструктивно-режимных параметров устройства разгрузки установки для компостирования Текст. / А.И. Завражнов, В.В. Миронов, М.С. Колдин // Достижения науки и техники АПК. 2008, №8 - С.36-39

219. Справочная книга по производству и применению органических удобрений. Владимир: ВНИПТИОУ, 2001. 495 с.

220. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве/В .П. Елизаров, Н.М. Антышев, В.М. Бейлис и др. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. - 270 с.

221. Forster, J. Comparison of chemical and microbiological methods for characterization of the maturity of composts from contrasting sources Text. / J. Forster, W. Zech // Biol. Fertil. Soils. 1993. - Vol.16, №2 - p.93-99.

222. Harada, Y. The measurement of cation-exchange capacity of compost for the estimation of the degree of maturity Text. /Y. Harada, A. Inoko // Soil Science and Plant Nutrition. 1980. - Vol.26, №1 - p.127-134.

223. Минкевич, И.Г. Материально-энергетический баланс и кинетика роста микроорганизмов. — Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2005. — 352 с.

224. Единые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. М.: Колос. 1982. — 416 с.

225. Миронов, В.В. Новое в технологии приготовления компоста / В.В. Миронов, В.Д. Хмыров, В.Б. Куденко // Официальный каталог «Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи» М.: Изд-во ВВЦ, 2004. — С. 41

226. Миронов, В.В. Переработка подстилочного навоза Текст. /В.В. Миронов, В.Д. Хмыров // Сельский механизатор. 2005, №4. С. 30 ,

227. Миронов, В.В. Навоз повышает рентабельность животноводства Текст. / В.В. Миронов // Сельский механизатор. — 2006, №7. С. 34

228. Завражнов, А.И. Органическое земледелие в многолетних насаждениях Текст. / А.И. Завражнов, К.А. Манаенков, В.В. Миронов, В.Ю. Ланцев // Вестник РАСХН. 2008, №2. - С. 17-18

229. Миронов, В.В. Перспективный план развития производства органических удобрений Текст. /В.В. Миронов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. — Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2006, №3.-С. 159-168

230. Морозов, Н.М. Программа и методика проведения исследований по разработке системы машин для комплексной механизации животноводства и птицеводства на период до 2000 года. М.: ВИЭСХ, 1981.-81 с.

231. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники Текст. — М.: «Минсельхозпрод», 1998. — 219с.

232. Власов, Н.С. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники / Н.С. Власов. М.: Колос, 1968. - 128 с.

233. Методика определения экономической эффективности технологии и сельскохозяйственной техники. Ч. 1/ Под ред. A.B. Шпилько. —*М.: «Минсельхозпрод», 1998. 123 с.г

234. Методика определения экономической эффективности технологии и сельскохозяйственной техники. Ч. 1. Нормативно-справочный материал/ Под ред. A.B. Шпилько. -М.: ГОСНИТИ, 1998. 187 с.

235. Сельское хозяйство. Животноводство. Численность скота и птицы по категориям хозяйств. Официальный сервер Росстата Электронный ресурс. Электрон, дан. - 2009. - Режим доступа: http://www.gks.ru

236. Национальные счета России в 2001-2008 годах: Стат. сб./Росстат. — М., 2009. 253 с.

237. Каталог транспортирующего и перегрузочного оборудования Электронный ресурс. — Электрон, дан. — 2009. — Режим доступа: http ://www. elevatormash.net