Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современных технологий и технических средств переработки отходов сельскохозяйственного производства 10
1.1 Роль навоза в повышении плодородия почв и улучшения экологической среды 10
1.2 Анализ технологий и технических средств ускоренного компостирования 12
1.3 Обзор устройств снижения уплотнения компостируемого материала.. 27
1.4 Технологические требования к материалу при его компостировании в вертикальных установках с устройством снижения уплотнения в виде гибких тросов 35
1.5 Теоретические предпосылки к обоснованию работы устройства снижения уплотнения 36
1.6 Выводы, цель и задачи исследования 43
2 Теоретические исследования процесса перемещения компостируемого материала в вертикальной установке с разработанным устройством снижения уплотнения 46
2.1 Теоретическое исследование изменения пористости компостируемого материала по высоте слоя и времени созревания 46
2.2 Определение максимального расстояния между рабочими органами устройства при условии образования статически устойчивого свода 49
2.3 Определение максимального расстояния между рабочими органами устройства при условии разрушения материала 51
2.4 Определение конструктивных параметров устройства снижения уплотнения в установке ускоренного компостирования вертикального типа 53
2.5 Определение значения сводообразующего слоя 56
2.6 Анализ взаимодействия рабочего органа устройства с материалом в процессе пересыпания 58
2.7 Определение массы накопителя потенциальной энергии 67
2.8 Выводы 68
3 Программа и методика экспериментальных исследований 70
3.1 Программа экспериментальных исследований 70
3.2 Методика определения физико-механических свойств соломонавознои смеси 71
3.3 Определение зависимости максимального расстояния между рабочими органами устройства снижения уплотнения от слоя материала 84
3.4 Определение степени спелости компоста 86
3.5 Определение изменения влажности соломонавознои смеси по высоте этажа 89
3.6 Определение работоспособности устройства снижения уплотнения... 90
3.7 Методика обработки экспериментальных данных 92
4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 93
4.1 Результаты определения степени спелости компоста на основе соломонавознои смеси 93
4.2 Результаты исследования физико-механических свойств соломонавознои смеси 95
4.3 Проверка адекватности теоретических зависимостей для определения расстояния между рабочими органами устройства по условиям сводообразования и сводоразрушения 110
4.5 Поиск уровней варьирования факторов при оптимизации 112
4.6 Определение оптимальных конструктивных параметров устройства снижения уплотнения 115
4.7 Сохранение пористости соломонавознои смеси по высоте вертикальной компостирующей установки 119
4.8 Выводы 121
5 Производственная проверка и экономическая эффективность результатов исследований 123
5.1 Опытно-производственная проверка работы вертикальной компостирующей установки с устройством снижения уплотнения 123
5.2 Технико-экономическая оценка результатов исследований 125
Общие выводы 131
Библиографический список 133
Приложения 150
- Анализ технологий и технических средств ускоренного компостирования
- Теоретическое исследование изменения пористости компостируемого материала по высоте слоя и времени созревания
- Методика определения физико-механических свойств соломонавознои смеси
- Определение оптимальных конструктивных параметров устройства снижения уплотнения
Введение к работе
Практическая реализация научной концепции использования органического сырья основана на том, что в нем содержится большое количество ценных питательных веществ в виде азота, фосфора, калия, белка, жира, углеводов и других соединений. Поэтому все исследования, направленные на их эффективное повторное использование в качестве удобрений, позволят создать безотходные ресурсосберегающие технологии в АПК и, соответственно, обеспечить дополнительную поставку продовольствия населению РФ [1, 2, 3, 4].
Внесение органических удобрений, произведенных традиционным способом компостирования в буртах на открытых площадках, нецелесообразно из-за потери питательных веществ и наличия личинок гельминтов и семян сорных растений, что в совокупности сводит к нулю положительный эффект их использования [4].
В настоящее время все большее распространение получают способы
компостирования в камерных установках, которые имеют
теплоизолированный корпус, благодаря чему, за счет лучшего сохранения
тепла биотермической реакции (65...85С), обеспечивается стерилизация
конечного продукта. Данные способы позволяют получать органическое
удобрение высокого качества в более сжатые сроки. Сокращение времени
созревания компоста обеспечивается созданием оптимальных условий для
протекания биотермического процесса, одним из которых является активная
аэрация компостируемой массы. Эффективность аэрации, в основном,
зависит от пористости материала. Поддержание пористости по всей высоте
установки достигается различными способами: перемешиванием в медленно
вращающихся установках барабанного типа, пересыпанием с этажа на этаж в
установках вертикального типа и т.п. Эти операции значительно повышают
энергоемкость процесса компостирования. Помимо этого,
производительность установок поточно-непрерывного типа в значительной
7 мере сдерживается их объемом, так как увеличение их поперечных размеров неизбежно приводит к значительному увеличению себестоимости конечного продукта.
В связи с этим, задача, заключающаяся в снижении удельных энергозатрат на производство органических удобрений за счет увеличения вертикальных размеров установки, без ухудшения аэрационного режима, является актуальной.
Работа выполнена в соответствии с Федеральной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований «Разработать высокопроизводительную технику нового поколения для производства конкурентоспособной продукции животноводства и птицеводства, производства комбикормов в хозяйствах, уборки, переработки навоза и подготовки высококачественных органических удобрений» на 2006-2010 гг.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Повышение эффективности установки для компостирования путем разработки устройства снижения уплотнения.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Технологический процесс перемещения компостируемого материала в корпусе установки вертикального типа.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИИ. Закономерность взаимодействия рабочих органов устройства снижения уплотнения с материалом в процессе его компостирования в установке вертикального типа.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Теоретические исследования
базируются на теории сводообразования, рубящего и скользящего резания.
Физико-механические свойства определяли в соответствии с действующими
ГОСТ, ОСТ и частными методиками. Результаты теоретических
исследований подтверждали экспериментальной проверкой на лабораторных и опытно-производственных установках. Адекватность теоретических положений проверяли по критериям согласия К. Пирсона и Р. Фишера.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научную новизну составляют:
— закономерность изменения степени уплотнения материала от его слоя и времени слеживания;
— теоретическая зависимость конструктивных параметров устройства
снижения уплотнения от физико-механических свойств компостируемого
материала;
- аналитическая модель взаимодействия рабочего органа устройства с
компостируемым материалом в процессе его перемещения в установке.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в разработке конструкции и обосновании оптимальных параметров устройства снижения уплотнения компостируемого материала, позволяющих повысить эффективность установки вертикального типа за счет увеличения высоты при сохранении пористости, что ведет к увеличению производительности и снижению удельных энергозатрат.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
Разработанное устройство снижения уплотнения компостируемого материала в установке вертикального типа прошло опытно-производственную проверку при переработке соломонавозной смеси на ферме КРС ФГУП учхоз-племзавод «Комсомолец» ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ (Приложение К).
Предложенная конструкция разработанного устройства снижения уплотнения принята к внедрению в НТЦ «Агроферммашпроект» ГНУ ГОСНИТИ (Приложение М) и научно-производственной фирме ООО «Мичуринское плодородие» (Приложение Л) с целью повышения эффективности работы установок ускоренного компостирования.
Методические материалы по определению конструктивных параметров устройства снижения уплотнения компостируемого материала используются в учебном процессе Тамбовского ГТУ (Приложение Н) и Мичуринского ГАУ.
АПРОБАЦИЯ. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены: на Всероссийском конкурсе среди учащейся молодежи высших учебных заведений РФ ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ (г. Саратов, 2004г.); на международной науч.-практич. конференции,
9 посвященной 75-летию со дня рождения профессора В.Г. Кобы ФГОУ ВПО Саратовский ГАУ (г. Саратов, 2006г.); на международной науч.-практич. конференции «Современные проблемы технологий производства, хранения, переработки и экспертизы качества с/х продукции» ФГОУ ВПО Мичуринский ГАУ (г. Мичуринск, 2007г.); на международной науч.-практич. конференции «Научно-технический прогресс в животноводстве - машинно-технологическая модернизация отрасли» ГНУ ВНИИМЖ (г. Подольск, 2007г.); на международной науч.-практич. конференции «Научно-технический прогресс в животноводстве - ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники» ГНУ ВНИИМЖ (г. Подольск, 2008 г.); на всероссийском конкурсе на лучшую работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации ФГОУ ВПО РГСХА (г. Рязань, 2008 г.).
Результаты научной работы использовались при создании оборудования технологической линии для производства высококачественного экологически безопасного органического удобрения, продукция которой отмечена золотой медалью на 3-й Всероссийской выставке «День садовода-2008» (Приложение П).
ПУБЛИКАЦИИ. Материалы диссертации отражены в 15 печатных работах, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций составляет 7,8 п.л., из которых 2,4 п.л. принадлежат лично соискателю. Техническая новизна работы подтверждена наличием 1 патента РФ на изобретение и 2 патентов РФ на полезную модель.
Анализ технологий и технических средств ускоренного компостирования
В настоящее время одной из основных технологий биоконверсии сельскохозяйственных отходов является метановое сбраживание (анаэробное компостирование), при котором разложение органического субстрата происходит в закрытых емкостях без доступа кислорода, основным конечным продуктом является метан. Данный способ рекомендуется применять при переработке органических отходов высокой влажности (не менее 92%) [1, 4, 17, 18, 19]. По окончании процесса брожения остаток выносится на поля в качестве жидкого органического удобрения. Органические удобрения, полученные таким способом, обеззараживаются не полностью, имеют низкие питательные свойства. Основным недостатком данного способа является то, что процесс анаэробного сбраживания происходит при температуре минимум +33С, т.е. необходимо постоянно поддерживать температуру смеси за счет внешнего источника тепла. Как правило, для этого используют теплоту сгорания полученных в результате брожения газов. Другим недостатком анаэробного разложения является высокая стоимость капитальных вложений при строительстве установок [1]. Совокупность недостатков данного способа переработки делает не выгодным его использование в природно-климатических условиях нашей страны, поэтому все больше в настоящее время предпочтение отдается аэробным способам компостирования.
Компостирование — это экзотермический процесс биологического окисления, в котором органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности [15]. Органическим субстратом служат отходы животноводческих ферм и птицеводческих фабрик (навоз, помет), растительные остатки сельскохозяйственных и пищевых перерабатывающих предприятий (солома, опилки, жом, жмых и т.д.) [22]. В процессе биодеградации органический субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием стабильного гумифицированного конечного продукта - компоста. Этот продукт представляет ценность для сельского хозяйства как органическое удобрение и как средство, улучшающее структуру почвы [4, 6, 7, 14, 23].
Способ аэробного компостирования в буртах на открытых площадках (рисунок 1.1) получил широкое распространение благодаря низкой трудоемкости и высокой производительности процесса. Данный способ реализуется технологией компостирования в валках и статичных буртах [4, 20,21,23,25,26,27].
Компостирование без усиленной принудительной аэрации является аэробно-анаэробным процессом, поскольку в слое материала на глубине более 15 см недостаток кислорода лимитируется скоростью аэробного процесса, а в глубинных слоях идут анаэробные процессы. Для активной аэрации по всей глубине слоя при компостировании в валках используют мобильные агрегаты, которые перемешивают материал, обогащая его атмосферным кислородом. Периодичность ворошения зависит от степени разложения субстрата и его влажности [28, 29, 30, 31, 42]. Активная аэрация при компостировании в статичном бурте достигается путем укладки в его основание перфорированной трубы по всей длине. Труба подсоединяется к напорному вентилятору, а режим его работы определяется готовностью компоста [25]. - зависимость от погодных условий; - конечный продукт — низкого качества, так как в нем после переработки сохраняется большое количество всхожих семян сорных растений и патогенная микрофлора; - низкую концентрацию питательных веществ в компостной массе, что снижает ее ценность как удобрение, повышая тем самым транспортные расходы при его внесении; - наличие резкого неприятного запаха; - при ненадлежащем улавливании стоков высока вероятность загрязнения грунтовых вод. Поэтому компостирование в буртах на открытых площадках является малопригодными для производства органических удобрений. Аэрацию при компостировании в траншеях проводят при помощи специальных агрегатов, которые движутся над траншеей по специальным направляющим, вороша материал таким образом, что он постепенно передвигается от одного края траншеи, где производится загрузка свежего сырья, к другому, где отбирается готовый продукт [32, 33]. Боковые стенки траншеи позволяют сохранять тепло биотермической реакции, благодаря чему биотермический процесс идет более интенсивно, но, вместе с тем, ухудшают условия пассивной аэрации, когда воздух проникает в материал за счет конвекции, как это происходит при компостировании в буртах на открытых площадках. Это увеличивает периодичность ворошения, следствием чего является высокая энергоемкость процесса. К недостаткам данного способа можно так же отнести высокие капительные вложения при строительстве траншей и относительно низкую производительность. В совокупности, недостатки компостирования в траншеях делают его использование не выгодным в условиях сельскохозяйственного производства. В настоящее время предпочтение отдается способу компостирования в камерных установках, при котором сокращается время компостирования и обеспечивается полное обеззараживание компостируемой смеси [4, 21, 34, 35, 36, 37]. В результате чего получается конечный продукт более высокого качества, помимо этого, процесс компостирования происходит в закрытой емкости (цилиндрической или прямоугольной формы), что позволяет существенно снизить количество выбросов вредных веществ в атмосферу.
Теоретическое исследование изменения пористости компостируемого материала по высоте слоя и времени созревания
При этом изменение угла р наклона равнодействующей R относительно нормали к лезвию совпадает с изменением угла направления перемещению s лезвия, т.е. углы а и ср до определенных пределов равны. Совпадение направления силы R с направлением перемещения s лезвия, по мнению В.А. Желиговского, свидетельствует об отсутствии скольжения лезвия по материалу в определенных пределах угла ср:
Поэтому данное отношение автор назвал коэффициентом продольного перемещения. При некотором дальнейшем уменьшении силы Рп и росте силы Р, углы а и (р не остаются равными друг другу, быстро растет их разность. При ахр возникает скольжение лезвия по разрезаемому материалу. Условием возникновения скользящего разрушения по мнению В.А. Желиговского является способность разрушаемого материала к деформации под давлением лезвия до нарушения структурных связей. В.А. Желиговскому удалось обнаружить важную особенность процесса разрушения лезвием — в зависимости от некоторых физико-механических свойств перерезаемого материала эффект от скользящего движения лезвия может быть значительным только при определенных углах скольжения. Эффект скользящего разрушения он объясняет тем, что при скольжении лезвия по материалу, оно захватывает неровностями частицы материала, стремится сдвинуть их с места и увлечь за собой [97]. Между смещаемыми и соседними частицами материала возникают нормальные напряжения растяжения или касательные напряжения сдвига вместо напряжений смятия, т.е. сжатия. Подавляющее большинство материалов оказывает меньшее временное сопротивление на растяжение и сдвиг, чем на сжатие (смятие) [94]. Теоретические зависимости, описывающие процесс скользящего разрушения прямым лезвием, показанные во многих работах [98-101], в нашем случае использовать нельзя, так как в процессе разматывания гибкий трос меняет свою кривизну, что сказывается на неодинаковой глубине разрушения по его длине. Анализ теоретических предпосылок к обоснованию разработанного устройства снижения уплотнения выявил их недостаточность, использование существующих закономерностей требует соответствующих доработок и корректировок. Для математического моделирования процесса работы предложенного устройства снижения уплотнения необходимо проведение дальнейшего научного исследования. 1.6 Выводы, цель и задачи исследования 1. Компостирование органических отходов традиционным способом не соответствует современным санитарно-эпидемиологическим требованиям. 2. Полное обеззараживание компостной массы по всему объему возможно только камерным способом, в стационарных установках, имеющих теплоизолированный корпус, благодаря которому достигается высокая температура биотермического процесса в течение всего цикла переработки в ней (свыше 53С до 4 суток). 3. Эффективной технологией переработки органических отходов является комбинация традиционного и камерного способов компостирования, причем обеззараживание компостируемого материала в стационарных установках должно проходить не более чем за 5...7 суток. 4. Наиболее рациональной установкой, реализующей камерный способ компостирования, является установка вертикального типа поточно-непрерывного действия с дополнительными устройствами снижения уплотнения материала, установленными по высоте установки. 5. Повысить эффективность работы установки вертикального типа можно путем использования в ней устройства снижения уплотнения компостируемого материала с рабочими органами, выполненными в виде гибких тросов. 6. Существующих теоретических исследований недостаточно для описания процесса взаимодействия компостируемого материала с рабочими органами устройства снижения уплотнения и обоснования конструктивно-режимных параметров его работы. В соответствии с вышеизложенным, целью настоящей работы является повышение эффективности работы установки ускоренного компостирования вертикального типа путем разработки и обоснования конструктивно-режимных параметров устройства снижения уплотнения. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - провести теоретические исследования процесса взаимодействия рабочих органов устройства снижения уплотнения с компостируемым материалом - исследовать изменение физико-механических свойств компостируемого материала в зависимости от величины слоя, времени слеживания и степени спелости компоста; - обосновать конструктивные параметры устройства из условия зависания компостируемого материала на рабочих органах; - обосновать конструктивно-режимные параметры устройства, необходимые для обеспечения пересыпания материала с этажа на этаж сверху вниз; - провести производственную проверку устройства и определить экономический эффект его использования. Рабочая гипотеза: существует определенное сочетание управляемых факторов, обеспечивающих работу устройства снижения уплотнения.
Методика определения физико-механических свойств соломонавознои смеси
Полученные уравнения (2.6, 2.7 и 2.9) показывают, что для определения локальной и объемной плотности материала, а также его пористости необходимо знать начальную плотность материала и степень его уплотнения, которая в свою очередь зависит от высоты слоя и времени естественного уплотнения.
Анализ уравнений (2.14, 2.19 и 2.20) показал, что зависание материала с заданными физико-механическими свойствами на рабочих органах устройства зависит от следующих конструктивных параметров: расстояние между рабочими органами устройства, высота этажа (расстояние между соседними устройствами).
Анализ системы уравнений (2.40) показал, что одним из основных параметров, определяющих процесс разрушения материала при его пересыпании устройством снижения уплотнения, является коэффициент скольжения рабочего органа относительно компостируемого материала, который характеризует как разрушающие свойства рабочего органа, так и физико-механические свойства разрушаемого материала. 4. В процессе биотермического разложения значительно меняются физико-механические свойства материала, на основании которых были теоретически обоснованы конструктивные параметры устройства снижения уплотнения. Поэтому необходимо провести экспериментальные исследования по вышеприведенным пунктам с учетом степени спелости компоста. Теоретические исследования процесса перемещения компостируемого материала в установке с разработанным устройством снижения уплотнения показали необходимость экспериментального определения следующих параметров, с учетом степени его спелости: — насыпную плотность и плотность твердой фазы; — зависимость изменения степени уплотнения от слоя и времени слеживания; — функциональную зависимость предельного касательного напряжения; — разрушающее контактное напряжение; — коэффициент скольжения. Необходимо убедиться в адекватности полученных аналитических уравнений на практике, а также выявить оптимальные конструктивно-режимные параметры устройства снижения уплотнения компостируемого материала, обеспечивающие его максимальную работоспособность. Как показал анализ состояния вопроса, основное внимание исследователей было направлено на изучение свойств компостных смесей без учета временного фактора и фактора степени разложения материала. Поэтому изменение основных физико-механических свойств материала в процессе его компостирования оказались мало изученными. Теоретические исследования выявили необходимость определения ряда важнейших физико-механических характеристик соломонавозных смесей, необходимых для обоснования конструктивно-режимных параметров устройства снижения уплотнения в установках ускоренного компостирования вертикального типа. В связи с этим, программой экспериментальных исследований было предусмотрено: - определить физико-механические свойства компостируемого материала (насыпную плотность; плотность твердой фазы; коэффициент внешнего трения; разрушающее контактное напряжение); - установить закономерность изменения степени уплотнения от слоя и времени слеживания; - определить функциональную зависимость предельного касательного напряжения от нормального; - исследовать изменение влажности материала по высоте установки; - определить зависимость коэффициент скольжения от нормальной составляющей усилия разрушения. В результате анализа (см. пункт 1.4) объектом наших исследований послужили следующие компоненты: солома, навоз КРС и их смеси. При этом полученная математическая модель процесса пересыпания, с учетом коэффициентов, определяющих ее свойства, будет характерна и для компостных смесей на основе соломы и свиного навоза, и т.п. Как следует из литературных источников [1, 23, 34, 79], солому при подготовке компостных смесей необходимо применять в резаном виде (длиной 10-15 см), это увеличивает ее поглотительную способность, а также облегчает операции, связанные с их погрузкой-разгрузкой и транспортировкой. Согласно литературным данным [34, 79], влажность навоза КРС в среднем составляет 88%. Для создания оптимальной влажности компостируемой смеси около 65 % [1, 4], при влажности соломы от 10 до 25%, отношение количества соломы к навозу должно быть от 0,42 до 0,57 т/т. Исходя из данных рекомендаций готовилась соломонавозная смесь. Методов и приёмов определения физико-механических свойств компостируемых материалов, так же, как и принципиальных установок для их определения, известно много. Нами были выбраны методики и приборы с учётом специфичности исследуемых материалов. 3.2 Методика определения физико-механических свойств соломонавозной смеси Влажность исходной соломонавозной смеси определяли по следующей методике. Пробу для лабораторных исследований готовили по ГОСТ 5396-77. Исследование проводили в следующей последовательности: 1. взвешивали пустой бюкс — это масса с; 2. пробу соломонавозной смеси массой 10...20 г помещали в бюкс и взвешивали — это масса а; 3. ставили бюкс с исследуемым материалом в сушильный электрический шкаф и сушили при температуре 105С до прекращения убыли в массе (около 5 ч); 4. вынимали бюкс с исследуемым материалом из сушильного шкафа для охлаждения, после чего производили его взвешивание - это масса Ъ. Взвешивание проводили на весах ВЛТЭ-500 с точностью ±0,01 10"3 кг. Опыты по определению влажности проводили с пятикратной повторностью. По каждой повторности вычисляели влажность с точностью о 0,1% по формуле.
Определение оптимальных конструктивных параметров устройства снижения уплотнения
В ходе эксперимента, проведенного согласно методике, представленной в разделе 3.3, были получены экспериментальные зависимости максимального расстояния между рабочими органами от слоя, исходя из условия сводообразования (рисунок 4.13) и сводоразрушения (рисунок 4.14).
На рисунках 4.13 и 4.14 также представлены теоретические зависимости, при построении которых использовались значения физико-механических свойств соломонавозной смеси, полученные в ходе экспериментов в разделе 4.2.
Адекватность полученных теоретических зависимостей подтверждается высоким значением коэффициента корреляции Пирсона, который определяли при помощи встроенной функции программы Mathcad. Оценка степени соответствия эмпирических данных теоретическим предпосылкам (2.14) и (2.19) составляет соответственно 0,89 и 0,92, поэтому данные уравнения можно использовать для описания процесса «зависания» соломонавозной смеси на рабочих органах устройства снижения уплотнения.
При компостировании соломонавозной смеси с заданными исходными свойствами основными факторами, влияющими на работу устройства снижения уплотнения, являются его конструктивные (расстояние между рабочими органами и высота этажа) и режимные (время между пересыпанием с этажа на этаж) параметры. Опираясь на методику, изложенную в разделе 2.4, и значения физико-механических свойств соломонавозной смеси, а также зависимости, полученные экспериментально-аналитическим путем, мы определили область исследования (рисунок 4.15) (Приложение Д). Для подстановки в уравнения (2.14) и (2.19) использовали средние значения экспериментальных коэффициентов и физико-механических параметров, которые определили для свежего сырья (перед загрузкой в установку) и спустя 5 суток компостирования. Такой временной участок был выбран из следующих соображений: - во-первых, 5 суток — это тот промежуток времени, за которое соломонавозная смесь должна обеззаразиться в установке ускоренного компостирования вертикального типа; во-вторых, как показали проведенные нами исследования, значительного изменения физико-механических свойств компостируемого материала за это время не происходит. По графику, представленному на рисунке 4.15, была определена область исследования, границы которой иллюстрирует рисунок 4.16. Максимальное расстояние между рабочими органами атах=0,232 м было получено из условия, что высота слоя, при которой происходит сводообразование, равна высоте этажа, т.е. д = Нк = 1,365 м. Минимальное расстояние между рабочими органами атіп=0,\5 м было найдено из условия сохранения пористости в основании этажа. При влажности материала, равной 64%, общая высота слоя (т.е. S + HK) не должна превышать 3,689 м. Согласно теоретическим исследованиям раздела 2.4, при расстоянии между рабочими органами дгМИ=0,15 м, высота этажа может принимать значение от 0,794 м до 2,895 м. В ходе проведенных расчетов на основе экспериментальных данных, было установлено, что минимальная высота слоя, при которой происходит зависание материала на рабочих органах, установленных на минимальном расстоянии amin= 0,156 м, равна Smin = 0,794 м. Поэтому, опираясь на выводы раздела 4.2, можно говорить о том, что в данном случае временной фактор не оказывает существенного влияния на работоспособность разработанного устройства снижения уплотнения. Поэтому оптимизацию работы устройства проводили по двум факторам. Если в эксперименте одновременно изменяются несколько факторов, то необходимым является выполнение требований их совместимости и независимость. Независимость — возможность установления выбранных нами факторов на любом уровне вне зависимости от уровней других, была доказана нами в разделе 2.4. Совместимость подразумевает осуществимость всех запланированных комбинаций факторов. Согласно методике, изложенной в разделе 3.7, нам необходимо определить значения каждого фактора на пяти уровнях, при этом все значения должны находится в области исследования, представленной на рисунке 4.19. При двух факторах величина звездного плеча по формуле (3.22) будет равна а = 2 =л/2« 1,414, следовательно, нам необходимо определить численные значения факторов, соответствующих уровням, представленным в таблице 4.2. Для определения численных значений факторов на заданных уровнях нам необходимо в область исследования вписать окружность (см. рисунок 4.19). При этом масштаб осей выбирали таким образом, чтобы влияние обоих факторов было более существенным.
