Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования 9
1.1. Состав ж основные свойства навоза 12
1.2. Физико-механические и реологические свойства навоза 23
1.3. Применяемые технологии удаления навоза 31
1.4. Экспериментально-теоретические исследования процессов транспортировки жидкого навоза по каналам . и лоткам под действием силы тяжести 35
1.5. Исследования процессов транспортировки жидкого навоза по напорным трубам 46
1.6. Переработка жидкого навоза разделением на твердую. и жидкую фракции 65
1.7. Научные проблемы в области совершенствования технологии и средств механизации удаления и переработ ки жидкого навоза 86
2. Теоретические предпосылки к исследованию ... 95
2.1. Разработка, исследование и обоснование пневмогид равлическои поточно-технологической линии (ПІЛ) удаления навоза . 95
2.2. Пневмогидравлическая система сквозного удаления . жидкого навоза ...v 100
2.3. Процесс вытеснения навозной жидкости с помощью сжатого воздуха пневмогидравлическои системы сквозного удаления навоза . 103
2.4. Разделение'жидкого навоза на фракции в гидроциклонах 128
2.5. Заключение по второму разделу 158
3. Экспериментальное исследование режимов работы линии сквозного удаления-навоза. под действием . сжатого воздуха 161
3.1. Программа и методика проведения лабораторно-произ-водственных опытов 161
3.2. Исследование функционирования пневмогидравлическои. системы в лабораторных условиях 185
3.3. Экспериментальные системы для исследований пневмо-гидравлических.линий удаления.навоза в производственных условиях 201
3.4. Методика обработки экспериментальных данных 216
3.5. Методика построения номограмм из выравненных точек 226
3.6. Анализ результатов экспериментальных исследований в лабораторных условиях 227
3.7. Анализ результатов экспериментальных исследований в производственных условиях 244
3.8. Заключение по третьему разделу 267
4. Экспериментальные исследования рабочего процесса разделения навоза на фракции в гидроциклонах 270.
4.1. Программа исследований процесса разделения наЕоза на фракции в гидроциклонах 270
4.2. Лабораторно-производственные установки и приборы измерения 275
4.3. Анализ результатов экспериментальных исследований процесса разделения навоза на фракции 289
4.4. Заключение по четвертому разделу 307
5. Схемы производственных установок для удаления и переработки навоза, методика расчета и технико-экономическое обоснование 309
5.1. Варианты расположения навозопроводов 309
5.2. Трубчатые разделители жидкого навоза 311
5.3. Технологические схемы переработки навоза 321
5.4. Автоматизированная поточно-технологическая линия удаления и переработки навоза 324
5.5. Методика расчета пневмогидравлической линии удаления и переработки навоза 330
5.6. Эффективность систем удаления навоза и его разделения на фракции с помощью гидроциклонов 344
5.7. Заключение по пятому разделу 354
6. Выводы и рекомендации производству 356
Литература 363
Приложения 378
- Состав ж основные свойства навоза
- Разработка, исследование и обоснование пневмогид равлическои поточно-технологической линии (ПІЛ) удаления навоза
- Программа и методика проведения лабораторно-произ-водственных опытов
- Программа исследований процесса разделения наЕоза на фракции в гидроциклонах
Введение к работе
Вопросы развития животноводства всегда находились и находятся в центре внимания нашей партии и правительства и отражаются в решениях Пленумов ЦК и съездов КПСС.
На ХХУІ съезде КПСС отмечалось, что основой продовольственной программы является дальнейший подъем сельского хозяйства. В решениях ХХУІ съезда КПСС особо подчеркнута роль комплексной механизации в производстве животноводческой продукции в деле дальнейшего подъема и развития социалистического сельского хозяйства. Важным этапом совершенствования системы машин является повышение их производительности, надежности работы и их эффективности [2] .
На ноябрьском Пленуме ЦК КПСС (1982 г.) Ю.В. Андропов отмечал: "Выполнение продовольственной программы нельзя затягивать. Работникам агропромышленного комплекса надо изо дня в день наращивать усилия, трудиться так, чтобы огромные средства, направленные на решение этой задачи, давали отдачу уже сегодня и еще большую- завтра" га.
Ранее на ХХУ съезде отмечалось, что к сельскому хозяйству должны подходить и еще под одним углом зрения - охраны окружающей среды [3] .
Июльский (1978 г.) Пленум ЦК обратил особое внимание на необходимость повышения эффективности исследований как одного из решающих факторов ускорения научно-технического прогресса сельскохозяйственного производства [4] .
Удаление навоза из помещений и его транспортировка в навозохранилище составляет значительную часть (25...30 %) в общем объеме работ на фермах, а уровень механизации этих процессов остается еще невысоким. Актуальную для животноводства проблему удаления навоза из помещений и его транспортировки надо решать с учетом многих условий: биотехнической системы, вида скота, характера его содержания, дальнейшей переработки навоза и, что особенно важно, без ущерба для сохранности окружающей среды [5, 126, 185] .
В предлагаемой диссертационной работе рассматриваются основы создания и функционирования механизированных поточных линий удаления навоза из животноводческих помещений. Основное внимание при исследовании уделялось пневмогидравдическим системам удаления навоза, а также функционирующим комбинированным поточным линиям, в истоках которых применялись самотечные системы, а в конце - разделители навоза на фракции.
В результате длительных поисков была создана пневмогидравличес-кая система и технические средства для сквозного удаления навоза . Предложенная система удаления достаточно надежна в эксплуатации (см.акты "Приложения") и может быть перспективной при модернизации ферм во всех зонах нашей страны. .
Химизация сельского хозяйства увеличивает значение навоза как источника пополнения питательных веществ и запасов органического вещества в почве. Поэтому нами ставилась задача: изучить перспективные технологии производства навоза и найти органическую связь между способами транспортировки навоза из животноводческих помещений и эффективностью его использования путем переработки с целью получения ценного органического удобрения.
Разделение навоза на пункте переработки на жидкую и твердую фракций с помощью гидроциклонов и трубчатых разделителей позволит значительно сократить затраты энергии и резко понизить металлоемкость разделительных машин. Последнее отвечает современным требованиям: снижению потребляемой энергии на единицу продукции при одновременном снижении затрат труда.
Результаты исследований течения вязкопластичной навозной жидкости по открытым каналам приводятся в обзоре исследований (разд.1 ). Необходимость иметь данные по течению жидкости в открытых каналах обусловлено тем, что некоторые исследуемые нами поточные линии уда ления и утилизации навоза включают в себя и самотечные каналы . Материалы по данному исследованию нами опубликованы [43, 44, 195 , 213 и др.] и в предлагаемой работе не излагаются, но результаты их используются.
Актуальность предлагаемой работы, цель и конкретные задачи исследований изложены в первом разделе (п.1.7), В результате многолетней работы была достигнута цель (проблема) по разработке и созданию единого непрерывного поточного технологического процесса удаления жидкого навоза из животноводческих помещений и разделения на фракции на пункте переработки его на фермах и животноводческих комплексах.
Диссертационная работа выполнялась по утвержденной тематике Куб.СХИ (госрегистрация во ВНТЩентре: № 72015236, № 77028314 и № 81080733), Руководителем тем и разделов являлся и является автор данной рукописи.
Данная работа выполнялась по госбюджетной и хоздоговорной темам и органически имеет связь с государственными проблемами и темами утвержденными Госкомитетом СССР по науке и технике (0.51,08, 0.51.01).
В десятой пятилетке (1976...1980 гг) она имела связь с государственной темой утвержденной ГКНТ СМ. СССР (проблема 0.51.08): "Провести сравнительную технико-экономическую.и ветиринарно-сани-тарную оценку разрабатываемых технологических процессов, машин и оборудования для удаления, переработки и использования навоза получаемого на фермах и комплексах и разработать предложения по дальнейшему развитию работ и внедрению в производство наиболее прогрессивных технологических процессов, машин и оборудования",
В одинадцатой пятилетке (I98I...I985 гг) она имеет связь с государственной .темой (вытекающей из проблемы 0,51.01): "Усовершенствовать существующие, разработать и внедрить новые технологические процессы, комплекты машин и оборудования для подготовки навоза к использованию, получаемого на животноводческих фермах и комплексах, обеспечивающие снижение стоимости строительства, эксплуатационных затрат и охрану окружающей среды"•
Цель. Разработать и создать единый непрерывный поточный технологический процесс удаления жидкого навоза из животноводческих помещений и разделения на фракции на пункте переработки его на фермах с получением высокого экономического эффекта.
Объекты исследования. Пневмогидравлическая система сквозного удаления навоза в вариациях применения на свиноводческих и фермах крупного рогатого скота с параметрами трубопровода диаметром 0,1... 0.3 м С в лабораторном и производственном исполнении ) длиной 14... 300 метров. Гидроциклоны для разделения жидкого навоза на фракции, применительно к свиноводческим фермам диаметром от 0,1...0,3 м.
Исследованию подвергались жидкий свиной и коровий навоз.
Методика исследований. В соответствие поставленных задач была разработана комплексная методика, которая включала ряд частных методик по определению конструктивных и режимных показателей пневмо-гидравлической системы удаления жидкого навоза и его переработки , с учетом реологических и физико-механических свойств навоза. Результаты исследований обобщены методами статистического анализа с использованием ЭШ.
Научная новизна. Разработана теория и метод расчета новой экспериментальной пневмогидравлической системы сквозного удаления и переработки жидкого навоза в общем потоке. Определены оптимальные конструктивные и режимные параметры в условиях эффективного использования данной системы на животноводческих фермах.
Практическая ценность работы. Результаты исследований могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями при разработке средств удаления и переработки жидкого навоза на животноводческих фермах. Применение системы сквозного удаления и перера ботки жидкого навоза при строительстве новых и реконструкции действующих крупных животноводческих ферм позволит значительно сократить затраты на строительство очистных сооружений и полностью удовлетворить требования по охране окружающей среда от загрязнений.
Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзных конференциях, факультетах механизации животноводческих ферм, в Москве, Ленинграде, Курске, Челябинске, Краснодаре.
Реализация.Разработанные системы удаления жидкого навоза из животноводческих ферм внедрены в колхозах им. Нданова и "Победа" Усть-Яабинского района на свиноводческих фермах и ферме крупного рогатого скота в колхоза им. Кирова Ленинградского района Краснодарского края. Результаты проведенных исследований использованы при разработке рекомендаций [2І7І и используются проектными институтами при проектирований навозоуборочных средств.
Публикация результатов исследований. Основные материалы диссертации опубликованы в союзных, республиканских и краевых изданиях, трудах институтов.
Всего по теме диссертации имеется 27 публикаций, в том числе 6 авторских свидетельств, объемом 30 печатных листов.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, приложения ( основного текста без рисунков 295 страниц).
Для учебных целей разработаны и опубликованы методические указания по проектированию ПТЛ транспортирования и переработки навоза [2161 , используемые студентами инженерных факультетов СХИ для выполнения курсовых проектов. Для выполнения дипломных проект-трв и научных работ студенты инженерных факультетов СХИ используют также опубликованные материалы в книгах и рекомендациях [197, 205, 212, 217] .
Состав ж основные свойства навоза
В методиках расчета напорно-компрессорного оборудования, разработанных рядом авторов, недостаточно обоснованы параметры ресиве -ров, объем которых не увязан с расходом компрессора, а часто и со временем цикла. Потери воздуха из-за утечек через неплотности пневмогидросистем или вообще не учитываются, или учитываются постоянным коэффициентом. Однако установлено, что потери воздуха за висят от действующего в данный момент давления. По данным В.И. Афанасьева, процесс вытеснения кормосмеси сжатым воздухом в значительной мере отличается от принятой исследователями модели [22] . Перечисленные недостатки прежних исследований указывают на необходимость дополнительного уточнения основных параметров пневмо-гидроустановок для удаления навоза на основании теоретического и экспериментального исследования с учетом газогидродинамики и кинематики вязкопластичных и сжатых пластичных потоков. С целью нахождения параметров,позволяющих получить экономический эффект при поточном удалений и разделении навоза на фракции.
Приблизительно 35 % вносимых в почву удобрений - органические. Применение органических удобрений в сочетании с минеральными является одним из весьма эффективных способов их использования, урожайность при этом увеличивается на 15...30 %. Этот способ выгоден для защиты окружающей среды от загрязнения.
В связи с тем, что с каждым годом увеличиваются дозы вносимых в почву туков, значение органических удобрений как источника углерода для пополнения запасов гумуса в почве, улучшения ее свойств и условий питания растений все больше возрастет. Академик Д.Н. Прянишников указывал:"..Как бы ни было велико производство минеральных удобрений в стране, навоз никогда не потеряет своего значения, как одно из главнейших удобрений в сельском хозяйстве" 172) .
Навоз является основным звеном, за счет которого производится кругооборот питательных веществ в сельском хозяйстве. Навоз может быть использован также в целях извлечения из него кормовых остатков.
По данным СКНИЩ [136] , при сушке помета и его использовании при скармливании крупному рогатому скоту экономится до 15 % комбикормов. На Теленештском комплексе по откорму крупного рогатого скота используются кормовые дрожжи, полученные из свиного навоза [89].
Нами в лаборатории КСХИ из свиного навоза были получены кормовые остатки высокого качества для применения их в кормовых смесях [218] . Представляет интерес опытная технология переработки навоза крупного рогатого окота на корм животным под названием "Церико" [62], которая применяется во Франции. По данным французских специалистов, в составе сухого вещества экскрементов откармливаемых животных содержится 20...25 % калорий от общей энергии рациона и 16 % протеина. При использовании технологии "Церико" получается несколько полезных продуктов: силос, протеиновый концентрат и органические удобрения [62] . Все перечисленные способы извлечения кормов из навоза испробованы, в основном, пока лабораторно, экспериментально. В будущем рациональные технологии извлечения кормов из навоза будут внедрены в производство .
І.І.І. Процесс накопления. Изучение физико-механических и реологических свойств навоза необходимо проводить на каждой стадии его получения, хранения и использования. Так, количество и качество экскрементов, получаемых от каждого вида животных, зависит от целого комплекса факторов. К ним относятся: возраст и масса животного, используемые корма, способ удаления навоза, стойловый период, стадии лактации, технологии накопления навоза.
Существует ряд методических указаний по определению выхода на воза от животных. Одним из утвердившихся положений является форму ла Вольфа СЕ54] : / Л р \ , где Qevm - суточный выход навоза от одного животного, кг/сут; Кс.4г сухое вещество кормов в рационе , кг/сут; /7с.6г сухое вещество в подстилке , кг/сут.
При определении суточного выхода навоза от одного животного в производственных условиях пользуются табличными данными [197] (см. табл. I.I).
На фермах для получения твердого навоза обычно используют подстилку. Подстилочный материал погдощает жидкие выдедения животных и образущийоя аммиачный азот. Он улучшает физические, физико-химические и биологические свойства навоза, который становится рыхлым, менее влажным и легко разлагается при хранении.
Подстилочным материалом может служить измельченная солома, опилки, стружка, торф и т.д. Для условий Кубани наиболее выгодной подстилкой является солома, измельченная до 10 см. В зависимости от количества выделяемого навоза устанавливаются нормы внесения подстилки [197] (табл. 1.2 ).
Обычно норму внесения подстилки увеличивают при кормлении животных кормами повышенной влажности.
Разработка, исследование и обоснование пневмогид равлическои поточно-технологической линии (ПІЛ) удаления навоза
Правильно подобранная линия для удаления навоза из животноводческих ферм позволяет комплексно механизировать весь цикл работ, связанных с транспортировкой навоза в навозохранилище, а также повышает культуру производства, улучшает микроклимат помещений , облегчает труд животноводов, способствует накоплению высококачественных удобрений.
На уборке и транспортировке навоза используются разнообразные !ехнические средства, отличающиеся назначением, конструктивными собенностями и принципами действия. Классификация навозоубороч ых средств и систем до сих пор составляет определенную сложность виду того , что элементы отличия, принадлежащие отдельным конст-укциям, сложно переплетаются с другими. Этой классификацией зани-ались такие ученые, как СВ. Мельников [.123,1251 . В.Н. Письменов 154] , Г.П. Варламов [33], Ф.С. Лихачев [114] и др.
Нами выделены два основных направления технологического процес-э навозоудаления: с применением принудительных средств (транспор-зров, скреперов, насосов пневмогидроудаления) и под действием 1лы тяжести ( самотечные, лотковые ) [42, 144, 197, 201, 212] .
Положив в основу классификации способ перемещения навоза, под-ізделяем транспортирующие средства на следующие группы, по виду ;тановки, по виду транспорта, по принципу действия, по виду рабо-х органов, по конструкционным признакам и т.д.
Классификация навозоуборочных средств представлена нами на с. 2.1 с расширенным количеством отличительных признаков эле-нтов . Процесс уборки навоза в основном состоит из следующих эпераций: а) очистка стойловых помещений или станков и сгребание навоза в навозные канавки, проходы, желоба; б) удаление навоза за пределы животноводческих помещений; в) погрузка в транспортные средства; г) транспортирование в навозохранилище; д) разгрузка в навозохранилище; е) складирование и хранение навоза в навозохранилище. Рассмотрев схему (рис.2.2), можно убедиться в том, что трудоемкость удаления навоза из помещений в навозохранилище очень велика. Эксплуатируемые установки: цепочно-скрепковые, скреперные и фугие не сокращают число операций, указанных на схеме (рис.2.2 ).
Проведенные нами в 1967...68 годах исследования установки для шевмогидравлического удаления навоза из помещений в навозохрани-шще довольно наглядно показали, что число операций по удалению на-юза можно сократить.
Так, при применении этих установок операции 4,6,7 полностью сокращаются. Это дало возможность снизить затраты труда и повысить культуру производства.
В 1969 г. продолжались работы по совершенствованию технологи-:еских процессов, которые могли бы еще более сократить число опе- аций и свести к минимальным затраты труда при удалении навоза из юмещений в навозохранилище. Так, были спроектированными и испыта-н в 1969 г. две линии удаления навоза в производственных условиях:
1) комбинированная линия (скребковый транспортер ТСН-3, ОБ /и ТЕ-Зй) со щелевыми полами с пневмогидравлическим удалением навоза .з помещений в навозохранилище (рис.2.3);
2) линия для сквозного удаления навоза от стойл к навозохрани лщу (рис. 2.5) [І98І .
Комбинированная линия была испытана в коровниках колхоза "Путь к коммунизму" Каневского района. На рис. 2.3 показана принципиальная схема этой линии. Щелевые полы 3 устанавливаются над навозными каналами 4 по всей длине коровника. Длину стойл 2 укоротили до 1400 мм, благодаря этому навоз попадал от животного прямо на решетку полов 3 .
Последовательность рабочего процесса поясняет схема (рис.2.3). Технологический процесс удаления навоза комбинированной линией со щелевыми полами (рис.2,2) позволяет ликвидировать ручной труд, т.е. первую и вторую операцию, а также (при автоматизации процесса) четвертую и шестую . При такой схеме работы практически происходят следующие механические процессы: 1) транспортирование навоза в котел-нагнетатель; 2) транспортирование в навозохранилище.
Таким образом, при применении механических систем для удаления навоза производственный процесс состоит из 7 операций, при применении комбинированной линии (рис,2.3)- из двух. Эффективность новой установки выше, чем у существующих. Только за счет сокращения первой операции, т.е. сгребания из стойл в навозные каналы, сокращаются затраты труда в сутки на 2 чел.ч, что составляет годовую экономию для фермы на 1000 голов около 4000 рублей [217] ,
Исследование и испытание пневмогидравлических линий для удаления навоза производились частично в лабораторичх и, в основном, в іроизводственннх условиях. При равномерном движении массы по трубопроводам гидравлический уклон (потери давления на единицу длины трубопровода) определялся по формуле Дарси-Вейсбаха [194, 229] , іри неравномерном - на основании эмпирической формулы (2.23) [50]. )бьемный расход с учетом неравномерности движения массы определяла по уравнению Букингама-Реймана [39]
Программа и методика проведения лабораторно-произ-водственных опытов
Программа и методика проведения лабораторно-производственных опытов Для решения одной из задач (.№ 2, первый раздел), программой предусматривалось провести следующие исследования основной части экспериментальной пневмогидравлической ПТЛ системы сквозного уда-пения навоза: а) исследование установок в лабораторных условиях применйтель їо к линиям удаления навоза на свиноводческих фермах, фермах круп юго рогатого скота и комплексах; б) исследование пневмогидравлических линий сквозного удаления швоза из животноводческих помещений и комплексов в производствен на условиях.
Ниже приводятся вопросы программы и методики исследований иний сквозного удаления навоза, 1, Исследование функционирования пневмогидравлической системы квозного удаления навоза: - изготовление лабораторных установок; - определение давлений на участке навозопровода при формировании навозного поршня; - определение скоростей навозного поршня на накопительном участке навозопровода; - определение потерь давлений на накопительном участке навозопровода; - обработка экспериментальных данных и их анализ. 2. Исследование экспериментальной пневмогидравлической системы ;возного удаления навоза в производственных условиях: - изготовление, монтаж и испытание системы сквозного удаления аавоза на животноводческих фермах; - определение давлений по длине навозопровода при перемещении навозного поршня за счет сжатого воздуха; - определение потерь напора на накопительном участке навозопровода; - определение потерь напора на внешнем участке навозопровода; - определение скорости перемещения навозного поршня на участках навозопровода; - обоснование параметров накопителя экспериментальным путем; - определение мощности для перемещения навозного поршня по навозопроводу; - обработка экспериментальных данных и их анализ.
Ввиду того, что предлагаемый на воз опровод [198] отличается от зуществующих по конструкции, местные сопротивления преобладают за зчет клапанов установленных по длине трубопровода ( они возникают за счет сопротивления оказываемого движению жидкости, вызываемого ївисающей частью флажковых клапанов во внутренней части навозопро-зода, расположенного в помещении). Данный навозопровод подвергался іабораторннм и производственным исследованиям.
Для выявления конкретных параметров: затраты энергии на пере-іещения навоза на отдельных участках ( с учетом фаз перемещения) шределения исходного давления, расхода воздуха, скорости перемещения, затраченного времени и других параметров нами создавались шбораторные и производственно-лабораторные установки.
Для нахождения перечисленных параметров в основном находились жорости и давления, которые обычно применяются в эксперименталь-юй механике жидкостей и газов.
И.М. Повх в книге "Техническая гидромеханика" [160] отличает іледующие измерения скорости и давления. I. Механический метод, при котором используются приборы типа зертушек, анемометров, доски Вильда и пр. В основе этого метода іежит непосредственное механическое воздействие потока на прием аый элемент прибора. 2. Пневматический способ с использованием различных насадок (трубки, цилиндрические и шаровые зонды и др.). В этих приборах принимающим и передающим элементами являются некоторые объемы газов или жидкостей. Скорости вычисляются по величине измеренного цавления. 3. Кинематический метод, основанный на определении скорости движения частиц среды или субстанции. При этом методе определяют зкорость переноса ионизированных, освещенных, меченых и светящих-зя частиц и др. 4. Метод измерения скоростей по количеству тепла, снятого с приемника различного вида термоанемометрами. 5. Определение скоростей измерением давлений электрическими датчиками. При этом методе используются пьезоэлектрические, индуктивные емкости, магнитострикционные и другие датчики. 6. Акустические методы, позволяющие измерять скорости потока ю распространению звука в потоке. 7. Оптические методы измерения.
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки, ак, для измерения местных сопротивлений нами использовались изме- ения давлений с помощью датчиков. Флажковые стержни, вставленные і трубу высокого давления вместе с электрическими датчиками, поз-юлили использовать I и 5 метод для определения скорости потока на-озной жидкости. Для измерения давлений в производственных услови-х пользовались манометрами со специальными трубками - переходни-ами и в конце исследований последних моделей -информационно-изме-ательной системой ЧЕК-І.
Для определения скорости перемещения навоза в лотке самотечной астемы использовался электрический метод [219] .
В данном разделе рассматриваются некоторые существенные вопро-i программ и методик исследований пневмогидравлической части ПТЛ.
Процесс исследований данной части установки охватывает самый длительный период С свыше 10 лет ). Здесь приводятся сводные вопросы из текущих программ, которые обобщают все основные моменты и закономерности исследований. В то же время, в виду сложности процессов исследований в производственных условиях, отдельные вопросы программы и методики исследований дополнены материалом, позволяющим уточнить фрагменты и специфику исследований,
В этом же разделе приводятся вопросы программы испытаний производственных и лабораторно-производственных установок. Приведем основные вопросы, которые являлись общими для многих жспериментальных установок. 1. Определение скорости несущего потока (воздуха и жидкости з накопителе): // / /п \ 2. Определение средней скорости навозного поршня на участке іежду клапанами: її 9 Ґ п\ 3. Определение изменения скорости поршня с переменной массой [о мере выхода навоза из навозопровода. 4. Определение ( указаны в п.п. I, 2, 3 ) параметров режимов ;вижения поршня при диаметрах навозопроводао -, c/g и 1 и оответственно при различных влажностях.
Программа исследований процесса разделения наЕоза на фракции в гидроциклонах
Одной из проблем, рассматриваемых в данной работе, является разработка и создание непрерывного поточного технологического процесса удаления жидкого навоза из животноводческих помещений и одновременного разделения его на фракции на пункте переработки ферм и животноводческих комплексов и получение- при этом наивысшего экономического эффекта.
В предыдущих разделах давалось обоснование конструктивных и режимных параметров трубопровода пневмогидравлической системы сквозного удаления навоза .
В соответствии с выбранной целью нами определены задачи научного исследования (раздел I) по разработке, методике проведения испытаний и исследований с целью оптимизации рабочего процесса и научного обоснования конструктивных и режимных параметров гидроциклонов и других разделителей с неподвижными элементами, предназначенных для разделения жидкого навоза на фракции.
Для решения данных задач программой предусматривалось проведение исследований второй части ПТЛ по разделению жидкого навоза на фракции в гидроциклонах: а) разработка и обоснование технологии разделения навоза на фракции в лабораторных условиях; б) разработка производственно-лабораторной установки. Ниже приводятся вопросы программы и методика исследований разделения жидкого навоза на фракции в гидроциклонах. П р о грамма.
I. Исследование режимов работы лабораторных установок по разделению жидкого навоза на фракции с целью определения режимных и конструктивных параметров гидроциклонов при подаче навоза к нему по трубопроводу, с помощью сжатого воздуха: - изготовление лабораторных установок; - исследование лабораторных образцов гидроциклонов; - обработка экспериментальных данных; - анализ экспериментальных данных; - оптимизация процесса разделения жидкого навоза на фракции в гидроциклонах и проектирование производственных образцов. 2. Исследование режимов работы производственных образцов гидроциклонов в лабораторных условиях: - изготовление производственных образцов гидроциклонов; - исследование процесса разделения жидкого навоза естественным способом - методом отстоя; - исследование производственных образцов гидроциклонов в лабораторных условиях; - обработка экспериментальных данных; - анализ экспериментальных данных и обоснование конструктивных и режимных параметров гидроциклонов, предназначенных для разделения жидкого навоза на фракции на свиноводческих фермах и комплексах.
При разработке методик испытаний и исследований гидроциклонов использовались методики, разработанные сотрудниками КубНИИТИМа , Подольской и Киргизской МИС [87, 121] . Исследования и испытания гидроциклонов в лабораторных и производственных условиях проходили в следующей последовательности по определению: а) свойств исходного материала - навоза - по разработанной автором методике [202] с использованием литературы С8, 103, 165] ; б) качества разделения навоза на фракции по специальной мето дике [181] ; в) оптимального давления воздуха, необходимого для качествен ного разделения навоза на фракции; г) расхода воздуха для разделения на фракции; д) параметров выходных отверстий гидроциклонов; е) расхода гидроциклонов; ж) техники проведения опытов; з) анализа экспериментальных исследований.
Исследования разделения навоза на твердую и жидкую фракции при естественном отстое проводились с целью сравнительного анализа работы гидроциклона. Следующим этапом, проводились исследования гидроциклонов в лабораторных условиях.
На рис, 4.1. изображена конструктивная схема гидроциклона. По данной конструктивной схеме были изготовлены гидроциклоны для лабораторной и лабораторно-производственной установки.
Параметры гидроциклона для разделения навоза на жидкую и твердую фракции определялись с учетом теоретических исследований Так, из теории - об основных критериях подобия процессов в гидроциклонах использовались лишь формулы 2.114 и 2.115, которые с достаточной точностью дали возможность установить диаметр гидроциклона в зависимости от минимальной частицы отсепарирования и давления жидкости, поступающей в гидроциклон, с учетом закона сопротивления ( формула 2.115 ). Наклон входящего патрубка и остальные параметры определялись с помощью формул приведенных в разделе 5.
На основании технической документации изготовлены гидроциклоны, которые были установлены и испытаны на лабораторной установке, изображенной на рис. 4.1, 4,2, 4.3, 4.4 и 405 .
Исследование лабораторной установки производилось в октябре, ноябре и в начале декабря 1977 г. в лаборатории кафедры МЖФ КСХИ согласно разработанной программе и методике.
