Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследований... 13
1.1. Состояние вопроса и основные задачи послеуборочной обработки зерна 13
1.2. Анализ свежеубранной зерновой массы и значение его временной консервации активным вентилированием в процессах. послеуборочной обработки ,. 19
1.3. Характеристика хранилищ для зерна, обзор средств активного вентилирования и разгрузки зерна 30
1.4. Цель, задачи и общая методика исследований 60
ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки к обоснованию основных параметров саморазгружающейся установки 63
2.1. Анализ результатов теоретических исследований процесса , вентилирования и разгрузки зернистых материалов... 64
2.1.1. Исследования по методике расчетов процесса разгрузки 64
2.1.2. Исследования расчетов по определению аэродинамических сопротивлений установок в процессе вентилирования 74
2.2.Определение аэродинамических характеристик саморазгружающейся установки 81
2.2.1.Аэродинамическое сопротивление воздухоподводящего , канала 81
2.2.2.Аэродинамическое сопротивления воздухораспредели тельной решетки 85
2.2.3. Аэродинамическое сопротивление зерновой насыпи 88
2.2.3.1.Обоснование равномерности воздухораспределения в зерновой насыпи. 88
2.2.4.0бщее сопротивление саморазгружающейся установки 93
2.3. Исследование процесса воздухораспределения в зерновой насыпи на воздухораспределительной решетке треугольного сечения 96
2.4. Исследование процесса влагосъема в зерновой насыпи 102
2.5 Исследование процесса разгрузки зерна 107
2.5.1 .Истечение зерна из выгрузных отверстий 107
2.5.2. Движение зерна по наклонной поверхности. 108
2.5.3.Вывод критериальной зависимости производительности разгрузки от определяющих факторов 115
ГЛАВА 3. Программа и методика исследований 122
3.1. Программа исследований по изучению работоспособности саморазгружающейся установки в режимах активного вентилирования и саморазгрузки 122
3.2. Методика лабораторного и производственного исследований... 122
3.2.1. Описание экспериментальной установки 123
3.2.2. Измерительные средства и приборы 127
3.2.3. Исследование производительности разгрузки , саморазгружающейся установки 128
3.2.4. Определение статических показателей воздухораспределения по длине, ширине и высоте зерновой насыпи 131
3.2.5. Исследование интенсивности влагосъема 133
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований 135
4.1. Общее сопротивление саморазгружающейся установки 135
4.2. Исследование работы саморазгружающейся установки при разгрузке зернового материала 136
4.2.1. Исследование равномерности воздухораспределения по. длине, ширине и высоте зерновой насыпи 142
4.2.2. Исследование интенсивности влагосъема 146
5. Экономическая эффективность 152
Общие выводы и предложения 158
Библиографический список 160
Приложения 176
- Состояние вопроса и основные задачи послеуборочной обработки зерна
- Исследования по методике расчетов процесса разгрузки
- Исследование производительности разгрузки , саморазгружающейся установки
- Исследование работы саморазгружающейся установки при разгрузке зернового материала
Введение к работе
Во все времена у многих народов мира зерно является стратегическим продуктом. Его количество и качество определяли степень благосостояния народа. В современных условиях перед сельским хозяйством стоит задача обеспечения потребностей населения страны в продовольственном и фуражном зерне, увеличения среднегодового объема валовой продукции. Это возможно за счет использования интенсивных факторов развития сельскохозяйственного производства, широкого внедрения новейших достижений науки и техники.
При производстве зерна, особенно важным этапом .является его послеуборочная обработка, на которую расходуется до 40...50% общих затрат в структуре себестоимости.
Послеуборочная обработка зерна направлена на приведение убранной с полей зерновой массы, в стойкое для хранения состояние и подготовку его для последующей переработки. Она включает в себя следующие основные мероприятия: приёмку и формирование партий зерна, очистку от примесей, сушку, сортирование, активное вентилирование. Все эти операции должны выполняться при возможно минимальных затратах средств, и труда и в кратчайшие сроки с обеспечением сохранности зерна. Своевременная и качественная послеуборочная обработка зерна позволяет максимально сократить потери урожая, повысить качество зерна и семенного материала, а также обеспечить его длительное и безопасное хранение без дополнительных затрат.
В настоящее время, зернопроизводящие хозяйства не в достаточной мере обеспечены комплексными техническими средствами для
послеуборочной обработки и хранения семян и зерна. Слабая оснащенность хозяйств высокопродуктивными и производительными машинами послеуборочной обработки и средствами временной консервации (хранения) свежеубранного зернового вороха снижает темпы уборки, растягивает её сроки и увеличивает биологические потери урожая /31/.
По данным Министерства сельского хозяйства РФ у производителей зерна остается более 50% полученного урожая. Аналогичные тенденции прогнозируются и в будущем. Мировая практика также показывает, что в аграрно-развитых государствах до 80% урожая зерновых культур сохраняется непосредственно у его производителя. Однако, в настоящее время оснащение зернопроизводящих хозяйств, независимо от форм их собственности, технологическим оборудованием для обеспечения качественного послеуборочного доведения до кондиции зерна, является крайне неудовлетворительным. До 70% хозяйств не имеют эффективного зерноочистительного и сушильного оборудования, отсутствие которого приводит к значительным потерям урожая.
Актуальной проблемой является эффективное использование в технологических процессах альтернативных источников энергии. Так как одним из наиболее энергоемких процессов в зернопроизводстве является сушка зерна, то- разработка и внедрение энергосберегающих технологий доведения его до кондиционного состояния, является важнейшей современной задачей. Отмеченная проблема актуальна не только для России, так, потери зерна при хранении в мире еще достаточно значительны.
По данным FAO (Food and Agricultural Organization при ООН) -ежегодные потери зерновых составляют более 10% от общего производства, с максимумом для некоторых менее развитых стран в 30 — 50%.
Значительное количество этих потерь возникают из-за' повышенной влажности и температуры зерна. На его сушку расходуется более 20% всех энергоносителей, необходимых для выращивания и уборки хлеба. В странах, ощущающих дефицит в энергоносителях, зачастую зерно (до 50%) не доводится до необходимой кондиции, вследствие чего оно портится и обесценивается. .
На современном этапе развития науки активное вентилирование для подсушивания и искусственного охлаждения зерна и проведения других операций рассматриваются как сложные технологические процессы, при которых свойства зерна, которые определяют его качество, должны быть не только сохраненными, но и улучшенными. Активное вентилирование позволяет временно консервировать и частично подсушивать свежеубранное зерно, что в свою очередь позволит экономить на сушке.
Исследованиями отечественных и зарубежных ученых, а также практиков доказано, что одним из главных направлений повышения качественных показателей зерна и семян, является совершенствование технологии их обработки путем использования приемно-вентилирующих отделений для зернового вороха/49,63,106/.
Основой для повышения эффективности приемных отделений зерноочистительно-сушильных комплексов КЗС-25Ш, КЗС-25Б, отделений временного хранения ОВХ и других, являются аэрожелоба, обеспечивающие стабильную подачу воздуха, количество которого достаточно для активного вентилирования зернового вороха в период временного хранения и подачи массы зерна при выгрузке. При всех своих положительных сторонах они имеют и значительные недостатки. В настоящее время аэрожелоба характеризуются повышенной энергоемкостью работы и резко нестабильной
производительностью разгрузки от 40 т/ч в начале до 4 т/ч в конце её, вызывающей непроизводительный расход электроэнергии и увеличение времени разгрузки. Кроме этого в эффективности вентилирования они уступают специализированным устройствам активного вентилирования. В связи с этим, исследования направленные на разработку и внедрение эффективного технического устройства являются актуальными.
Исходя из вышеизложенного, обоснованию оптимальных параметров саморазгружающейся установки, методике их расчета посвящается данная работа.
Работа выполнена в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете в соответствии с планом научно-исследовательских и госбюджетных работ на 2000-2005гг по теме «Научные и технические вопросы расчета и проектирования аэротранспортеров по их использованию в процессах послеуборочной обработки зерна и семян» (гос. регистрация № 01.200.205.744).
Целью данной работы является изыскание и разработка ресурсо-и энергосберегающей технологии и технического средства в виде саморазгружающейся установки для активного вентилирования, расчет его конструктивных и технологических параметров. В соответствии с поставленной целью и состоянием изучаемого вопроса, поставлены следующие задачи исследования:
теоретически обосновать пути повышения эффективности функционирования саморазгружающейся установки для активного вентилирования, обеспечивающие сохранность материала при минимальных энергозатратах;
- провести технологические и инженерные исследования применения
установки активного вентилирования и разгрузки зернового вороха в
структуре его временной консервации;
- обосновать параметры установки и режимы работы при
вентилировании и саморазгрузке;
- разработать инженерную методику расчета установки и определить её
экономическую эффективность.
Научную новизну представляют:
математические модели аэродинамического сопротивления воздухораспределительного канала; воздухораспределительной решетки; зерновой массы, характеризующейся высотой насыпи;
- критериальная зависимость, описывающая технологический процесс
разгрузки;
- оптимальные технологические режимы вентилирования зерновой
насыпи.
Технические решения защищены патентами РФ №45370 и 48317. Практическую ценность имеют:
технические решения саморазгружающейся установки активного вентилирования, обеспечивающего эффективное вентилирование и разгрузку, снижение расхода электроэнергии;
методика расчета оптимальных параметров саморазгружающейся установки активного вентилирования;
рекомендации по применению саморазгружающейся установки активного вентилирования в бункерах приемных отделений.
Объектами исследований были выбраны саморазгружающаяся установка для активного вентилирования, ее рабочие органы, свежеубранный ворох основных зерновых культур (пшеница, рожь, ячмень).
Достоверность основных положений, выводов и предложений подтверждаются в достаточной для инженерных расчетов сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований. Расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает ± 7%.
Состояние вопроса и основные задачи послеуборочной обработки зерна
Одним из направлений развития механизации послеуборочной обработки, сроков уборки урожая и сокращения его потерь, является решение проблемы приема большого количества урожая с различной влажностью и засоренностью и незамедлительное начало его обработки.
При анализе технологических операций приема зернового вороха на послеуборочную обработку, факторами, определяющими выбор технологии, являются параметры зернового вороха (влажность, температура, засоренность), а также интенсивность его поступления. Известно, что минимально допустимый срок между поступлением зернового вороха и началом его обработки обеспечивает сохранность качественных параметров зерна и подготовку к последующей операции. Это таюке является важнейшим фактором выбора технологии обработки зернового вороха. Следующими факторами являются эффективность и экономическая целесообразность применяемой технологии.
Слабая оснащенность хозяйств высокоэффективными и производительными машинами предварительной очистки и средствами временной консервации, вызывающая скапливание поступающего зерна, заставляет изыскивать наиболее приспособленные, ресурсосберегающие технологии и технические средства. Отсутствие приспособленного технического парка снижает темпы уборки, увеличивает ее сроки и биологические потери урожая. В районах Сибири более 80% зернового вороха обрабатывается на открытых площадках зернотоков с выполнением большого количества транспортных, погрузо-разгрузочных работ с целью исключения порчи от самосогревания. К наиболее важным операциям послеуборочной обработки зерна относятся: предварительная очистка, сушка, основная очистка и хранение.
Существующая технологическая схема послеуборочной обработки зерновых масс показана на рис. 1.1. Согласно этой схеме свежеубранная зерновая масса при поступлении на пункт послеуборочной обработки, должна пройти все стадии, начиная с взвешивания и заканчивая реализацией. В результате своевременной обработки зерна сокращаются перемещения отдельных партий зерна внутри предприятия, повышается стойкость зерновых масс к хранению, лучше используется вместимость хранилища. Обработка зерна в процессе его поступления на пункты послеуборочной обработки резко сокращает потери зерна, возникающие в результате повышенной физиологической активности, .свойственной зерновым массам в начальный период их хранения.
Для обработки зерна существуют технологические линии, состоящие из комплекса машин, связанных между собой в заданной последовательности оперативными и накопительными бункерами и подъемно-транспортными механизмами. Схема приемки и обработки зерна обычно включает: отбор проб и определение по ним качества поступающего зерна; формирование партий зерна по технологическим достоинствам и состоянию качества; первичную очистку от грубых примесей и аспирационных относов (негодных отходов); сушку; вторичную очистку с отделением ценных зерновых отходов в сухом виде; взвешивание; закладку зерновых масс в хранилища. К каждому из этапов поточной обработки предъявляются определенные требования, заключающиеся в обеспечении сохранности исходного качества зерна, эффективности и экономичности операций. Так, на первом этапе важно быстро и правильно отобрать из партии точечные пробы, составить объединенную пробу, по которой следует возможно быстрее и точнее определить исходное качество и состояние зерновой массы.
Не менее важно правильно и без задержек определить и зафиксировать начальную массу жаждой партии, а также быстро, с минимальными затратами разгрузить транспортные средства, в которых было доставлено зерно.
Первичная очистка зерна обеспечивает удаление из зерновых масс крупной сорной примеси минерального и органического происхождения, в результате чего резко повышается сыпучесть зерновой массы, необходимая для эффективной сушки зерна на сушилках. Требования к сушке заключается в обеспечении доведения зерна до сухого состояния без ухудшения его исходных технологических или семенных достоинств. Вторичная очистка повышает чистоту зерновых масс до кондиций и улучшает условия дальнейшего хранения в зернохранилищах. Каждая машина, технологическая линия имеют определенную производительность, а фактическое поступление зерновых масс по часам существенно отклоняется от среднего, поэтому для равномерной загрузки линий их оснащают накопительными бункерами. В них формируют мелкие партии зерна, направляемые впоследствии на обработку. При их использовании принимают меры по обеспечению сохранности зерна до обработки его на технологических линиях. Для этого их оборудуют средствами активного вентилирования. Это обеспечит временную консервацию (хранение) зерновой массы, в период ожидания обработки, который в случае технического отказа обрабатывающих машин или их недостаточной производительности может увеличиваться, в результате чего происходит потеря качественных показателей зерна, особенно зерна семенного и продовольственного назначения.
По агротехническим требованиям уборка должна осуществляться в течение двух недель. Однако своевременная уборка и послеуборочная обработка зерна и семян затрудняется вследствие неблагоприятных природно-климатических условий и недостаточной обеспеченности техническими средствами пунктов послеуборочной обработки зерна.
Исследования по методике расчетов процесса разгрузки
Для определения эффективности работы какого-либо объекта необходимо анализировать многообразие различных факторов, влияющих на него, в условиях максимально приближенных к его нормальному функционированию. При теоретическом исследовании критерии эффективности функционирования средств активного вентилирования представляют собой, как правило, математические зависимости конструктивных и технологических параметров. Основными конструктивными параметрами являются ширина, длина и высота воздухоподводящего канала, ширина и длина воздухораспределительной решетки и щели, геометрическая форма поперечного сечения канала и угол наклона его дна, а также шероховатость материала из которого они изготовлены. Основными технологическими . параметрами являются сопротивление его воздухораспределительной системы и зернового слоя, а также технологические параметры воздуха. Установление их правильной взаимозависимости позволяет осуществить оптимальный выбор вентиляционного устройства для его экономичной и производительной работы, и обеспечение сохранения качественных показателей обрабатываемого зернового материала.
В саморазгружающейся установке, предназначенной для проведения операций активного вентилирования и разгрузки предстоит определить, взаимосвязь между режимными и конструктивными параметрами, а также состоянием зернового материала. 2.1. Анализ результатов теоретических исследований процессов вентилирования и разгрузки зернистых материалов
Потери напора в воздухораспределительной системе устройств активного вентилирования и в насыпи зерна изучались во многих работах /32,92,97,106,134/. Практически все работы базируются на эмпирических зависимостях, в той или иной степени относящихся к конструкции воздухораспределительной системы.
На теоретических началах основываются расчетные зависимости, полученные Е.М.Зиминым /69/ для расчета потерь напора в аэрожелобе с вогнутой жалюзийной решеткой:
Для любого участка воздуховода потери давления АРдл воздушного потока по длине, как при турбулентном, так и при ламинарном движении, определяются по формуле Дарси-Вейсбаха/120/: A. 2g где Я — коэффициент сопротивления по длине; L — длина воздуховода, м; vcp - средняя скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; Пэкв — эквивалентный диаметр канала, м; g - ускорение свободного падения, м/с2. Более точное значение эквивалентного диаметра можно получить /44/ с помощью гидравлического радиуса, который равен отношению площади поперечного сечения потока F к смоченному периметру х, RS=F/ х- Тогда эквивалентный диаметр будет равен DDKe=4Rr. М.ПКалинушкин /74/ отмечает, что обозначением хети в виде эквивалентного отверстия можно пользоваться только при отсутствии гидростатических составляющих давления, наличии турбулентного течения и гидравлически шероховатых трубах. Коэффициент сопротивления Я зависит от числа Рейнольдса Re и от относительной шероховатости стенок канала: A = /(Re; /zO, где к— абсолютная геометрическая шероховатость. Шероховатость стенок, выполненных из различных материалов широко представлена в справочниках по гидравлическим расчетам /120/. В случае, когда воздухораспределительный канал прямоугольного сечения, как у аэродинамического транспортера, число Re находят по формуле: На основании опытов установлено, что значение к для воздуховодов из стали, винипласта, асбестоцемента и фанеры равно 0,1 мм, шлакоалебастра — 1 мм, кирпича -4 мм и штукатурки по сетке — 10 мм. Потери давления из-за местных сопротивлений АРЛ1 определяют по формуле Вейсбаха: где — коэффициент местного сопротивления; р- плотность воздуха, кг/м . Величина зависит от геометрии местного сопротивления и числа Рейнольдса.
Сопротивление воздухораспределительной решетки тоже можно отнести к местным сопротивлениям /125/. где cf - коэффициент сопротивления входа; т — коэффициент, учитывающий влияние толщины стенки решетки, форму входной кромки, отверстия и условия протекания потока через нее; Я - коэффициент сопротивления по длине в отверстиях; / - коэффициент живого сечения решетки, f FomG/Fp, где Fome и Fp - площади отверстий и решетки соответственно; DT— гидравлический диаметр отверстия, м. П.Г.Киселев, А.Д.Альтшуль и другие /120/ при определении потерь давления в решетках коэффициент сопротивления решетки предлагают определять по выражению: = к со ) I Ь Ъ) где к - коэффициент вида стержней; / — ширина стержней, м; Ъ — величина просвета между стержнями, и; а- угол наклона решетки к горизонту, град.; Юреш - площадь всех элементов решетки, м ; со — площадь отверстия без решетки, м.
Эффективность аэродинамического транспортера, в режимах разгрузки и активного вентилирования, зависит не только от конструктивных параметров решет, но и воздухораспределительного канала. По Е.М.Зимину /69/ расположение вентилятора вблизи воздухораспределительного канала аэрожелоба и с нарушением параметров входного патрубка, обуславливает потери напора до 60.. .70%.
Обычно ширину канала принимают постоянной, высота канала по длине может быть переменной. При этом статическое давление вдоль канала будет оставаться постоянным, и выход струй воздушного потока производится с одинаковой скоростью по длине воздухораспределительной решетки.
Исследование производительности разгрузки , саморазгружающейся установки
Для определения времени разгрузки зерна различной влажности, его погружали в бункер установки, затем открывали заслонки и измеряли время истечения материала через выгрузные окна. Результаты эксперимента приведены в главе 4. Размеры выгрузных отверстий регулировали шиберной заслонкой. Материал - искусственно увлажненное зерно пшеницы / 3=0,75 т/м3; ржи р,=0,70 т/м3; ячменя / л 0,б3 т/м3. Удельная подача воздуха вентилятором находилась в пределах 80.. Л20 м/ч-т. Во второй главе выявили, что производительность разгрузки находится в сложной зависимости от плотности зерна, ширины и длины выгрузного отверстия, высоты зернового слоя и его влажности.
При изучении влияния ширины на производительность нами была разработана специальная методика. Ширину отверстия устанавливали, перекрывая отверстия сменными заслонками (рис.3.3 а). Для проведения опытов длина отверстия была постоянной le-o const=01,l6 м. Сменные заслонки в свою очередь имеют отверстия с постоянной длиной 0,16 м, ширина меняется и она составляет 0,05; 0,06; 0,07; 0,08 м. Опыты производили следующим образом.
Бункер заполнялся зерновым материалом (ворох пшеницы, ячменя, ржи) различной влажности, определяли влажность по высоте зерновой насыпи. Разравнивалась поверхность насыпи вручную с помощью лопаточки. Затем, передвигая шиберную заслонку, устанавливали необходимую ширину отверстия (рис.3.3 а), и производили разгрузку зерна. При этом фиксировали продолжительность истечения и измеряли количество высыпанного зерна по стандартной методике. Во избежание случайных ошибок опыты проводились в трехкратной повторности с усреднением результатов. Аналогично измерения производили при ширине сменной заслонки 0,06 и 0,07 и 0,08 м.
При изучении влияния длины отверстия также применялись сменные шиберные заслонки с установленной шириной, соответствующей ширине выгрузного отверстия beor const= 0,08 м. Длина отверстия изменялась от 0,04 до 0,16 (рис.Зб). Методика проведения опытов аналогична вышеприведенной. Выгрузное отверстие с изменяющейся шириной Ьв0 (а) и изменяющейся длиной 4.0 (б): 1 - выгрузное отверстие; 2 - сменная заслонка. Для выяснения картины зависимости производительности от высоты и влажности зернового слоя нами установлены следующие значения: hCJl= 0,3м; 0,65; 1,0 м. Высота бункера составляла 0,7 м. Для увеличения его высоты делали нарост из листов ДВП высотой 0,3 м по всем четырем стенкам бункера. Заполняя бункер зерном на определенную высоту, равную 0,3; 0,65 и 1,0 м, измеренные металлической линейкой, производили разгрузку зерна и определяли производительность по стандартной методике.
Определение статических показателей воздухораспределения по длине, ширине и высоте зерновой насыпи. Эффективность вентилирования зерновой насыпи определяется качеством воздухораспределения и характеризуется изобарами равных статических давлений. Статическое давление в отдельной точке зерновой насыпи замеряли пневмошупом и микроманометром ММН-240. Пневмощуп погружали на всю глубину насыпи до днища бункера установки, высота которой составляла 1,3 м, и находили величину максимального статического давления. Затем устанавливали промежуточные значения статического давления, исходя из того, что количество изобар должно быть не менее 5..,6. После этого медленно поднимали пневмошуп до тех пор, пока на шкале микроманометра не фиксировали вторую по значению величину статического давления и определяли глубину погружения щупа относительно свободной поверхности зерновой насыпи. После этого определяли величину статического давления в других точках насыпи, расположенные в той же вертикальной плоскости, и вновь- фиксировали глубину погружения при принятых значениях статического давления.
Измерение статического давления воздушного потока в зерновой насыпи микроманометром (а) с пневмометрической трубкой (б). Затем, нанеся в масштабе на график точки, характеризующие глубину погружения пневмощупа при одной и той же величине, статического давления и проведя через них кривую, получали изобары. Опыты проводили в пятикратной повторности, для исключения случайных ошибок и погрешностей. Одновременно отбирались пробы для определения влажности вороха, регистрировалась относительная влажность и температура воздуха. Исследования проводились на ворохе пшеницы, ржи, ячменя влажностью 23-27%, по засоренности — 8-12%.
Для исследований использовались лабораторная установка с размерами бункера 1,25 х 0,7 х 0,7 м, ширина воздухоподводящего канала 0,3 м, высота 0,2 м, угол наклона сторон канала ак=45. Вентилятор ВЦ-4-75, «=3000 мин " . Зерно - пшеница, р3=0,75 т/м3 . Точки замера показаны на схеме лабораторной установки (рис. 3.2). Удельная подача воздуха вентилятором находилась в пределах 80... 120 м3/ч-т.
Опыты, произведенные в производственных условиях, показали, что одновременно с консервацией вороха происходит его влагосъем (подсушка). Эффект влагосъема во многом зависит от разницы температур и относительных влажностей воздуха, проходящего через слой зерновой насыпи и самой зерновой насыпи. С целью выявления эффективности влагосъема при вентилировании вороха, в зависимости от скорости подаваемого воздуха в воздухоподводящий канал саморазгружающейся установки, были проведены исследования, учитывающие влияние относительной влажности, температуры окружающего воздуха и зерновой массы, и продолжительности вентилирования. Для удобства расчета эффективности влагосъема введено понятие процентного съема влаги за один час вентилирования. Расчеты проводились по следующей зависимости: где AW4 — съем влаги в процентах за один час вентилирования, %; WH и WK, - начальная и конечная влажность вороха, %; Т — время вентилирования вороха, ч.
Условия проведения экспериментов были следующие; высота слоя насыпи ha7=2,3 м; ширина 4 м и длина насыпи 10 м (соответственно размерам установки); время вентилирования Твен=\0 часов; удельная подача воздуха q=300 м3/ч-т; начальная влажность вороха 0 =22,5%; засоренность Z=9,5%; относительная влажность воздуха WomH=60-65%\ температура атмосферного воздуха Гдт.и = 18С. Использовался вентилятор марки Ц №6 с.д. (среднего давления / =600...1100 Па), производительность вентилятора &ен=8...20 103м3/ч. После истечения времени вентилирования производились замеры проб на определение влажности. Замеры осуществлялись из верхнего слоя на глубине 0,35 м. В приемном отделении размещалось 63,75 тонны свежеубранного зернового вороха пшеницы.
Исследование работы саморазгружающейся установки при разгрузке зернового материала
С целью выявления условий работы саморазгружающейся установки при разгрузке зернового материала из бункера, были выполнены исследования по выявлению закономерностей влияющих на t производительность этого процесса. Необходимость выполнения данных экспериментов возникает, из необходимости выявления оптимальной производительности разгрузки для эффективной работы установки с нижним транспортом. Данные эксперимента, помогут в выборе оптимального варианта нижнего транспортера, и определению геометрических размеров выгрузного короба и заслонок. На производительность саморазгружающейся установки при разгрузке, t влияет множество факторов отраженных в теоретической части диссертации. Где основными из них, являются длина и ширина выгрузного отверстия, высота, влажность и плотность зерновой насыпи.
Во всех произведенных опытах рассматривалось одно выгрузное отверстие.
Анализ графиков (рис.4.2 и 4.3) свидетельствует о том, что с увеличением ширины и длины отверстий мы имеем экспоненциальную зависимость увеличения производительности.
Влияние ширины выгрузного отверстия Ьвм на производительность разгрузки.
Это объясняется тем, что с увеличением этих геометрических параметров выгрузного отверстия, увеличивается площадь поперечного сечения зернового материала, проходящего через него. Иначе говоря, в единицу времени проходит большее количество зернового материала через выгрузное отверстие.
При выборе определяющего параметра из данных двух - ширины и длины, предпочтение лучше отдать увеличению длины. Обуславливается это тем, что увеличение ширины выгрузного отверстия вызывает последующее увеличение размеров заслонок и выгрузного короба и в дальнейшем увеличение ширины нижнего транспортера. Это видно из схемы установки.
Влияние длины выгрузного отверстия /е0. на производительность разгрузки.
В итоге этого, увеличиваются габаритные размеры установки и ее конструктивных элементов, что недопустимо в целях необходимости использования существующих, стандартных конструкций транспортеров серийного производства. А также, увеличиваются масса и металлоемкость конструкции. Поэтому, исходя из экономических и эксплуатационных соображений, увеличение ширины выгрузного отверстия, необходимо избегать. Кроме этого, при увеличении ширины выгрузного отверстия, его площадь возрастает больше, чем при увеличении длины. Следовательно, возрастает площадь и соответственно давление зерна, находящегося на заслонках. Это вызывает дополнительное сопротивление при управлении ими.
Увеличение длины выгрузного отверстия позволяет более равномерно производить загрузку нижнего транспортера по его длине и избежать забивания транспортного короба конвейера (скребковый, цепной) или просыпания зернового материала (ленточный). Вследствие чего, могут наблюдаться повышенная травмируемость и количественные потери зерна.
Кроме геометрических параметров выгрузных отверстий на производительность разгрузки влияет и высота слоя зернового материала (рис.4.4), которая может зависеть от технологических условий работы установки. Анализ графика влияния высоты насыпи на производительность разгрузки показывает, что с увеличением высоты зернового слоя, производительность разгрузки увеличивается. Объясняется это, видимо, тем, что с увеличением высоты слоя зерна повышается давление верхних слоев и увеличивается расход зерна через отверстия. Влажность зерна также оказывает влияние на степень разгрузки, о чем свидетельствует приведенный график (рис.4.5). Чем больше содержание влаги в зерне, тем интенсивность разгрузки снижается.
Объясняется это тем, что с увеличением влажности зернового материала возрастает внутреннее трение между частицами и сыпучесть его снижается. Твердость зерна при этом уменьшается, поэтому, увеличение влажности зерна вызывает ускорение процесса слеживания насыпи. Осуществив опыты по определению производительности в зависимости от факторов влияющих на нее, можем приступить к определению показателей степеней в уравнении определения производительности разгрузки (глава 2). Неизвестные показатели степеней в уравнении можно определять двумя способами — расчетным (поиском логарифмических чисел) и графическим. В данной работе использовали графический метод нахождения показателей степеней как более простой и достаточно надежный. Порядок определения степеней покажем на примере нахождения значения х из равенства:
Подставляя значения постоянных рн=750 кг/м ; =0,003 м; р3=760 кг/м и экспериментально найденные величины средней производительности 1 кг/с при параметрах отверстия: ширина 0,08 м; длина 0Д6 м, получали численные значения, которые наносили на логарифмическую координатную сетку (рис.4.6) и определяли искомую точку.
Исследование равномерности воздухораспределения по длине, ширине и высоте зерновой насыпи. Результаты исследований равномерности воздухораспределения по длине, ширине и высоте зерновой насыпи, отражены в виде кривых статического давления - изобар. Показания, которых сняты на определенных участках зерновой насыпи. Анализ изобар статического давления на приведенном графике (рис.4.7) показывает, что по длине зерновой насыпи, при вентилировании саморазгружающейся установкой, воздухораспределение происходит равномерно. Схема распределения изобар статического давления в зерновой насыпи по ее длине. В начале канала наблюдается более низкие показания статического давления, это объясняется тем, что на входе в канал показания динамического давления выше, чем далее по длине. Этого можно избежать установкой расширенного воздухоподводящего патрубка. Распределение давления по слоям насыпи и изобары давления при Рст=530 Па при вентилировании аэрожелобами и вентилировании саморазгружающейся установкой (рис. 4.8 и 4.9) показывают, что с увеличением напора растет аэродинамическое сопротивление слоя зерновой насыпи, а характер воздухораспределения (кривые изобар статического давления) имеет существенное различие.
Распределение изобар статического давления по ширине зерновой насыпи при вентилировании аэрожелобами. Так при вентилировании зерновой насыпи аэрожелобами наблюдается неравномерность воздухораспределения по высоте и ширине насыпи. Величина статического давления на краях насыпи резко отличается от величины статического давления на ее середине, т.е. на краях насыпи наблюдается меньшая скорость фильтрации воздуха в зерновой насыпи.
Похожие диссертации на Разработка установки активного вентилирования и саморазгрузки зернового вороха в бункерах приемных отделений
