Введение к работе
Актуальность темы. Урожайность сельскохозяйственных культур находится в прямой зависимости от почвенного плодородия. Основной причиной снижения плодородия почв является недостаточное внесение органических удобрений. В последние десятилетия органические удобрения практически не вносятся в почву (в среднем по ЮФО доза внесения органических удобрений составила 0,5 – 1,0 т/га под основную обработку), что привело к снижению почвенного плодородия до критического состояния. Для восстановления плодородия почв необходимо использовать все ресурсы органического сырья и, в первую очередь, навоза животноводческих предприятий и органических отходов растениеводства. Эффективным приемом увеличения объема производства органических удобрений является компостирование в полевых условиях.
Существующие технологии производства компостов в полевых условиях не нашли широкого применения из-за дороговизны и низкого качества их производства в связи с отсутствием контроля за дозированием компонентов компоста (полужидкого навоза и соломы). Поэтому задача, направленная на разработку технологии производства компостов в полевых условиях с использованием мобильного смесителя компонентов компоста, оснащенного системами их дозирования, является актуальной, представляет научный и практический интерес.
Степень разработанности темы. Вопросами исследований процессов компостирования и смешивания материалов занимались российские ученые ученые Н.Г. Ковалев, Н.М. Марченко, В.Н. Афанасьев, В.П. Коваленко, А.М. Бондаренко, А.И. Завражнов, И.М. Петренко, П.М. Гриднев, В.В. Миронов, М.С. Колдин, В.В. Кафаров, В.Г. Минеев, В.П. Полянский, В.И. Гребенник, Н.Ф. Должиков, Ю.И. Макаров, С.В. Сабуров и другие.
Анализ теоретических исследований процесса смешивания, в частности, полужидкого навоза и соломы, показал, что полученные авторами закономерности, как правило, описывают только конкретные процессы смешивания на конкретных установках и, в большинстве случаев, их применение затруднено при определении конструктивных и режимных параметров исследуемого смесителя.
Научная гипотеза. Повышение качества смешивания компонентов компоста в мобильном смесителе возможно путем равномерной подачи соломы и полужидкого навоза по ширине смесительной камеры в научно обоснованной зоне смешивания.
Цель исследования: обоснование параметров процесса смешивания компонентов компоста в мобильном смесителе, обеспечивающих получение высококачественных компостов.
Задачи исследования:
1. Обосновать конструктивные и режимные параметры мобильного смесителя
компонентов компоста.
-
Исследовать влияние различных факторов на производительность, качественные и энергетические показатели работы мобильного смесителя компонентов компоста.
-
Разработать методику инженерного расчета мобильного смесителя компонентов компоста.
-
Провести оценку экономической эффективности производства компостов мобильным смесителем в полевых условиях.
Научная новизна: состоит в улучшении качественных и энергетических показателей процесса смешивания компонентов компоста, что позволило установить зависимости:
– производительности мобильного смесителя от подачи соломы донным транспортером и полужидкого навоза посредством насоса, рабочей зоны смешивания, режимных и конструктивных параметров установки;
– энергоемкости процесса смешивания компонентов компоста;
– определить рациональные параметры и режимы работы мобильного смесителя компонентов компоста, качественные показатели процесса смешивания.
Теоретическая и практическая значимость работы:
Разработан мобильный смеситель для производства компостов в полевых условиях (патент на полезную модель № 64208) использование которого позволяет:
– получить высококачественный компост с заданными физико-механическими показателями и одновременным формированием бурта в процессе его выгрузки влажностью 70-75%;
– снизить энергоемкость процесса производства компостов;
– получить годовой экономический эффект от эксплуатации установки. Методы исследования предусматривают применение законов механики, математической статистики, теории вероятности, планирования эксперимента. Исследования проводились в соответствии с действующими и разработанными методиками. Расчеты и обработка результатов теоретико-экспериментальных исследований выполнялись с использованием ЭВМ.
Положения, выносимые на защиту:
– конструктивно-технологическая схема мобильного смесителя компонентов компоста;
– закономерности процесса смешивания компонентов компоста в мобильном смесителе;
– рациональные параметры и режимы работы мобильного смесителя компонентов компоста;
– методика инженерного расчета мобильного смесителя компонентов компоста.
Степень достоверности и апробации результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается достаточным объмом экспериментальных исследований с использованием современных средств измерения, высокой степенью сходимости теоретических и экспериментальных данных и результатов сравнительных испытаний. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО АЧГАА (г. Зерноград, 2003-2012 г.г.), ФГБОУ ВПО СтГАУ (2012 г.), ГНУ ВНИИМЖ (г. Подольск 2009 г.), ФГБОУ ВПО Дон ГАУ (2012 г.).
Результаты научных исследований полученные в ходе выполнения диссертационной работы внедрены в ОАО «Сорго» Зерноградского района и используются в учебном процессе ФГБОУ ВО АЧИИ.
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 11 научных работах, из которых 5 – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, 6 – всероссийских и межвузовских научно-практических конференций. Получен 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Работа содержит введение, пять глав, общие выводы, список литературы из 169 наименований и 4 приложения. Диссертация изло-