Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы, цель и задачи исследования. 10
1.1. Агротехнические свойства удобрений и их значение для развития растений 10
1.2. Основные физико-механические и технологические свойства твердых минеральных удобрений 18
1.3. Обзор технологий приготовления органо-минеральных удобрений 36
1.4. Способы сушки материалов 38
1.5. Анализ существующих сушилок гранул минеральных удобрений 45
1.6. Цель и задачи исследований 50
2. Теоретическое исследование процесса сушки гранулированных ТОМУ 51
2.1. Обоснование основных конструктивно технологических параметров сушилки 51
2.2. Теоретические предпосылки к определению усилия разрушения слипшихся гранул ГОМУ в процессе сушки 63
2.2.1. Определение площади контакта гранул ГОМУ 63
2.2.2. Определение площади контакта n-го числа гранул 69
2.3. Теоретические предпосылки к определению распределения теплоты по длине аэрожёлоба 73
3. Программа и методика исследования 82
3.1. Программа исследования 82
3.2. Методика исследования 82
3.2.1. Описание экспериментальных и производственной установок 82
3.2.2. Измерительные приборы 89
3.2.3. Методика проведения поисковых исследований использования аэрожёлоба с плоской чешуйчатой перегородкой для сушки гранул ГОМУ 91
3.2.4. Методика планирования эксперимента по определению влияния основных конструктивных и технологических параметров аэрожёлоба на процесс сушки 94
3.2.5. Методика исследования влияния расхода воздуха, поступающего в сушильный короб, температуры сушильного агента, коэффициента смены агента сушки на производительность сушильной установки и удельные энергозатраты 107
3.2.6. Методика определения экономической эффективности усовершенствованной технологии сушки ГОМУ 113
4. Экспериментальные исследования 114
4.1. Определение аэродинамического сопротивления слоя гранул ГОМУ 114
4.2. Исследование влияния концентрации лигногумата на поверхности гранул и площади контакта на усилие, необходимое для разрушения связей гранулированных ГОМУ 120
4.3. Определение изменения влажности гранул минерального удобрения с нанесённым на них раствором лигногумата в процессе сушки 126
4.4. Исследования влияния расхода воздуха, поступающего в сушильный короб, температуры сушильного агента и коэффициента смены воздуха на производительность установки и удельный расход энергии 127
4.4.1. Исследования влияния расхода воздуха, поступающего в сушильный короб, температуры сушильного агента и коэффициента смены воздуха на производительность установки 128
4.4.2. Исследования влияния расхода воздуха, поступающего в сушильный короб, температуры сушильного агента и коэффициента смены воздуха на удельные энергозатраты 132
4.5. Определение области рационального сочетания параметров сушилки аэрожёлобного типа с установленным внутри шнеком 138
5. Экономическая эффективность использования аэрожелобнои сушилки гранулированных ГОМУ 140
5.1. Экономическая эффективность применения аэрожёлобной сушилки при сушке гранулированных ГОМУ 140
5.2. Энергетический анализ эффективности применения аэрожёлобной сушилки при сушке гранулированных ГОМУ 145
Общие выводы 150
Список использованных источников 152
Приложение 165
- Основные физико-механические и технологические свойства твердых минеральных удобрений
- Обоснование основных конструктивно технологических параметров сушилки
- Методика проведения поисковых исследований использования аэрожёлоба с плоской чешуйчатой перегородкой для сушки гранул ГОМУ
- Исследование влияния концентрации лигногумата на поверхности гранул и площади контакта на усилие, необходимое для разрушения связей гранулированных ГОМУ
Введение к работе
Актуальность темы. Применение удобрений является одним из основных условий интенсификации сельского хозяйства. Внесение удобрений несет за собой повышение плодородия почвы. По данным американских специалистов, даже истощенные, холодные, «мертвые» почвы можно привести в плодородное состояние путем систематического внесения биогумуса в течение 4 лет из расчета 3 т/га [100].
С 1991 года положение с плодородием почв в Российской Федерации стремительно ухудшается. Применение минеральных удобрений снизилось в 10 раз, а в отдельных зонах РФ - в 20...30 раз, органических удобрений - в 3,6 раза. За последние 11 лет отмечено уменьшение содержания гумуса в среднем по России на 0,4%. Снижение этого показателя только на 0,1% приводит при прочих равных природно-экономических условиях к уменьшению урожайности зерна на 0,8...1 ц с 1 га [104].
При выборе видов и форм удобрений, установлении норм и способов их внесения обязательно учитывают содержание подвижных питательных веществ в почвах. При совместном внесении органических и минеральных удобрений проявляется синергетический эффект их воздействия на растения.
Среди множества видов удобрений в последнее время выделяется отдельный вид - гуматизированные органо-минеральные удобрения (ГОМУ). Эффективность их применения доказана рядом опытов. Наибольшую эффективность от использования гранулированных ГОМУ можно получить при нанесении лигногумата на поверхность гранул минерального удобрения. По данным компании ООО НПО «РЭТ» средняя прибавка урожая зерновых в этом случае составляет до 10,7 ц/га.
В процессе производства гранулированных ГОМУ при размещении лигногумата на поверхности гранул возникает необходимость их сушки. В процессе сушки гранулы ГОМУ слипаются между собой. При сушке гранул в плотном слое они между собой слипаются, поэтому возникает необходимость в разработке нового сушильного оборудования для его производства.
Цель исследования. Разработка и обоснование конструктивно-технологических параметров аэрожёлобной сушилки гранулированного удобрения со слипающимися компонентами.
Объект исследования. Технологический процесс сушки гранул минерального удобрения с нанесённым слоем лигногумата на их поверхность.
Предмет исследования. Выявление закономерностей влияния конструктивных и технологических параметров аэрожёлобной установки с винтовым шнеком на технологический процесс сушки гранулированных минеральных удобрений с нанесённым слоем лигногумата.
Гипотеза исследования. Если использовать для сушки гранул ГОМУ аэрожёлоб, то это позволит увеличить надёжность и эффективность технологии их производства.
Методы исследования. В исследовании использованы методы математической статистики, теории эксперимента, оригинальная авторская частная методика определения усилия, необходимого для разрушения связей, возникающих между гранулами ГОМУ во время сушки. Использование указанных методов основывалось на применении современных технических средств и измерительных приборов. Экспериментальные методы исследования реализованы на физических моделях, натурном образце сушилки и в условиях производства. Результаты экспериментов обрабатывались методами математической
статистики в среде специализированного пакета по статистическому анализу и обработке данных STATGRAPHICS Plus для Windows. Физико-технологические свойства гранулированных ГОМУ и показатели их качества определялись в соответствии с существующими государственными стандартами и техническими условиями на их производство.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО Костромская ГСХА «Совершенствование технологии производства органо-минеральных удобрений путём обоснования и разработки смесителя-сушилки» и в соответствии с техническим заданием ООО НПО «РЭТ» на разработку аэрожёлобной сушилки для сушки гранулированных ГОМУ.
Научную новизну составляют:
теоретическая зависимость производительности сушильного короба от перепада температуры агента сушки и его расхода; выражение, позволяющее оценить условие самоочищения винтового шнека; выражение, позволяющее определить площадь контакта гранул от его размеров и концентрации вводимого лигногумата; формула общей площади контакта слипшейся массы гранул для оценки и экспериментального определения усилия разрушения слипшихся гранул; формула для определения температуры агента сушки на грузонесущей перегородке в зависимости от длины сушильного короба и количества теплоты, подводимой для нагрева воздуха;
режимы и конструктивные параметры сушилки;
созданная и испытанная в производственных условиях сушилка.
Научная новизна технологической схемы сушилки подтверждена положительным решением ФИПС о выдаче патента на изобретение за № 2008131142/06(038800) от 06.08.2009 г.
Достоверность основных положений выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований процесса сушки гранулированного органо-минерального удобрения после введения раствора лигногумата с использованием стандартных методик теории активного планирования эксперимента, компьютерных программ «Excel» и «StatGraphcs Plus»; положительными результатами производственных испытаний разработанной сушилки, а таюке результатами исследований ФГУ ГС АС «Костромская».
Практическая ценность и реализация результатов исследования заключается в обосновании совокупности научных положений по созданию сушилки гранулированных удобрений при нанесении жидкого слипающегося компонента; в создании опытного образца сушилки САУ-1, установленной в ЗАО «Шувалово» Костромской области.
Результаты диссертационной работы нашли также применение в учебном процессе ФГОУ ВПО Костромской ГСХА и ФГОУ ВПО Ижевской ГСХА при чтении лекций, выполнении курсовых работ и дипломных проектов студентов, обучающихся по специальности 110303 и 110304.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях -межвузовской, состоявшейся в 2005 г. в ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, всероссийской в 2008 г. в ФГОУ ВПО Чувашская ГСХА и международных состоявшихся в 2005...2009 гг. ФГОУ ВПО Костромская ГСХА.
На защиту выносятся:
технологическая схема сушилки гранулированных ГОМУ;
теоретические предпосылки к определению производительности сушильного короба в зависимости от
его геометрических размеров и основных технологических параметров агента сушки;
теоретические предпосылки к определению закономерности изменения удельной энергии нагревателя сушильного агента при его постановке внутрь воздухораспределительного канала аэрожёлоба;
методика определения усилия, необходимого для разрушения связей, возникающих между гранулами ГОМУ во время сушки, и результаты лабораторных исследований;
результаты лабораторных исследований по определению физико-технологических свойств: аэродинамического сопротивления слоя и напряжения разрушения слипшихся гранул ГОМУ;
результаты производственных исследований определения оптимального режима работы разработанной сушилки;
технико-экономическое обоснование применения сушилки аэрожёлобного типа с установленным внутри шнеком для производства гранулированных ГОМУ.
Автор пользуется возможностью выразить глубокую признательность научному руководителю доктору техн. наук, доценту М.С. Волхонову, всем сотрудникам и аспирантам кафедры «Сельскохозяйственные машины» ФГОУ ВПО Костромская ГСХА, за оказанную помощь и содействие при выполнении этой работы.
физические, химические, физико-химические свойства, водный и воздушный режим [105].
Удобрения
Органические -
- Простые
Азотные
Фосфорные
Калийные
Минеральные
Бактериальные
Сложные
Комплексные
Сложно-смешенные
Удобрения, содержащие
микроэлементы (бор, медь,
цинк, марганец и т.д.)
Простые
1— Комплексные
L Смешенные (тукосмеси)
Органо-минеральные
Совместное внесение
органических и минеральных
удобрений или с разрывом
в 1...2 дня
Гуматизированные
гранулированные
органо-минеральные
удобрения (ГОМУ)
Минеральные
удобрения +
гумат "вплаве"
Гумат наносят покрытием на поверхность гранулы минеральных удобрений
Рисунок 1.1— Классификация удобрений
Исключительно важно противоэрозийное значение удобрений. Они способствуют ускоренному появлению всходов, защищающих почвы от водной и ветровой эрозии. Удобрения улучшают развитие надземной вегетативной массы растений. Под влиянием удобрений лучше развивается корневая система растений, связывающая почву.
Однако у органических удобрений существует и ряд недостатков: - в виду небольшой концентрации веществ для полного их восполнения требуется большое количество органического удобрения;
Основные физико-механические и технологические свойства твердых минеральных удобрений
Удобрения - это вещества, содержащие элементы, необходимые для питания растений или регулирования свойств почвы [22, 31, 32, 59, 90, 93, 94, 96, 97]. На рис. 1.1 представлены основные виды удобрений.
Органические удобрения. В органических удобрениях элементы питания связаны в органических веществах растительного и животного происхождения. К органическим удобрениям относят навоз, птичий помет, компосты, торф, бурый уголь, зеленое удобрение и пр. Все эти материалы являются местными удобрениями т. к. в основном, их не завозят, а накапливают и приготавливают на месте. Органические удобрения оказывают многостороннее действие на важнейшие агрономические свойства почвы и при правильном использовании резко повышают урожай сельскохозяйственных культур. Эти удобрения, прежде всего, служат источником питательных веществ для растений. С ними в почву поступают все необходимые растениям макро- и микроэлементы. Они являются для растений не только источником питательных минеральных веществ, но и углекислоты.- Под влиянием микроорганизмов эти удобрения разлагаются в почве и выделяют много углекислоты, которая насыщает и почвенный воздух, и наземный слой атмосферы. Следовательно, резко улучшается воздушное питание растений. Органические удобрения - энергетический материал и источник пищи для почвенных микроорганизмов. При систематическом внесении больших доз органических удобрений происходит окультуривание почвы. Почва обогащается гумусом, улучшаются ее биологические, - несвоевременное заделывание органического удобрения в почву ведёт к снижению положительного эффекта; - разложение органического вещества сильно зависит от условий увлажнения, температуры и аэрации навоза [94, с 144]. Минеральные удобрения. Минеральные удобрения - это промышленные или ископаемые продукты, содержащие элементы, необходимые для питания растений и повышения плодородия почв [41, с. 184]. По количеству минеральных веществ минеральные удобрения делятся на простые (однокомпонентные) и комплексные (многокомпонентные). Среди простых удобрений наибольшее распространение получили азотные, фосфорные и калийные удобрения. Азотные удобрения. Азот входит в состав тех сложных соединений, из которых состоит белок — основа всего живого. Азот необходим для создания хлорофилла и витаминов. При плохом азотном питании содержание хлорофилла в листьях уменьшается, они теряют интенсивную зеленую окраску, становятся светло-зелеными, размер листовой пластинки уменьшается, рост побегов ослабевает. Сильный недостаток азота также снижает зимостойкость растений, так как они не могут накопить достаточного количества углеводов, необходимых для хорошей зимовки. Однако избыток азота в осенний период затягивает вегетационный период, и растения не успевают своевременно закончить рост и приобрести нужную зимостойкость. Фосфорные удобрения. Фосфор усиливает способность клеток удерживать воду и этим повышает устойчивость растений против засухи и низких температур. При достаточном питании, фосфор ускоряет переход растений из вегетативной фазы в пору плодоношения. Фосфор положительно влияет на качество плодов - способствует увеличению в них сахара, жиров, белков. При недостатке фосфора возникает опасность нарушения белкового обмена - растения плохо усваивают азотные удобрения. Особенно чувствительны к недостатку фосфора однолетние растения. Повышенное количество фосфора необходимо в начале роста растения, когда появляются проростки и всходы, а также при вступлении растения в пору плодоношения. Калийные удобрения. Калий помогает растениям усваивать углекислоту из воздуха, способствует передвижению углеводов (сахаров), повышает зимостойкость и засухоустойчивость, оказывает положительное влияние на лежкость плодов. При недостатке калия снижается сопротивляемость растений к грибковым заболеваниям. Наибольшее значение калий играет в жизни древесных растений: плодовых деревьев и ягодных кустарников. При внесении калийных удобрений желательно добавлять к ним какое-нибудь щелочное удобрение, например, доломитовую или известковую муку. Комплексные удобрения подразделяются на смешенные (тукосмеси), сложные и сложно-смешенные. В комплексных удобрениях необходимые для растений элементы АЗОТ, ФОСФОР, КАЛИЙ и наборы МИКРОЭЛЕМЕНТОВ содержатся в различном процентном соотношении. Комплекс питательных веществ в этих удобрениях сбалансирован, что значительно облегчает труд производителей. Специализированные комплексные бесхлорные удобрения. Разным растениям требуется различное количество питательных веществ в каждый период жизни. Правильно подобрать необходимые компоненты сложно, то, что для одних растений обеспечит оптимальные условия развития, другим окажется недостаточным, а для третьих избыточным. Поэтому специалисты разработали серию специализированных комплексных удобрений с оптимальным подбором питательных элементов для каждой культуры. Положительные стороны применения минеральных удобрений: - возможность одновременного внесения с семенами культурных растений; - в виду большой концентрации минеральных веществ не требуют больших доз внесения. Недостатки минеральных удобрений: - не в состоянии восполнять потери гумуса в почве; - необходимость внесения в почву органических удобрений; - растениями усваивается около одной трети питательных веществ, вносимых в почву в составе минеральных удобрений; - физиологическая кислотность из-за несовершенства технологий их производства [9, с. 155]. Органо-минеральные удобрения. По воздействию на растения подобны отдельно минеральным и отдельно органическим удобрениям. Отличие лишь в том, что данные удобрения вносятся одновременно. К тому же современные органоминеральные удобрения представляют собой гранулы минеральных удобрений с нанесением на них гуминового компонента.
Обоснование основных конструктивно технологических параметров сушилки
Наряду со способностью поглощать воду из воздуха существенное значение имеет скорость поглощения воды. Она возрастает с повышением температуры и влажности воздуха. При подвижном воздухе скорость поглощения воды минеральными удобрениями также возрастает, так как в результате непрерывного воздухообмена постоянно поступает и поглощается новая влага.
Так как технологические свойства минеральных удобрений по [65] с увеличением содержания воды, как правило, значительно ухудшаются, желательно это содержание воды сохранить очень низким. Поэтому при производстве удобрений содержание влаги необходимо снижать до технически возможного минимума.
Принято пользоваться 10-балльной шкалой гигроскопичности, в которой удобрениям более высокой гигроскопичности соответствует больший балл. Свойство гигроскопичности важно учитывать при проектировании строительства и эксплуатации складов, минеральных удобрении. Липкость - это свойство частиц удобрений (или других материалов) прилипать к различным поверхностям и склеиваться [41]. Обусловлена она действием сил молекулярного притяжения. Липкость удобрений зависит от их влажности, плотности и давления на них, а у органических удобрений - ещё и от наличия в них гумусовых частиц. С ростом плотности и содержания гумусовых частиц [41] липкость увеличивается. Это подтверждается также на примере почвы. По мнению Н.И. Клёнина, липкость почвы зависит главным образом от её механического состава, влажности и напряжения, создаваемого на поверхности контакта (удельного давления). По мнению Г.Е. Листопада, липкость зависит от следующих основных факторов: влажности, дисперсности и удельного давления. Влажным минеральным удобрениям свойственна сравнительно большая липкость, которая в ряде случаев может стать настолько значительной, что препятствует правильной и экономичной работе машин [98]. Наименьшие значения липкости влажных минеральных удобрений отмечаются при их контакте с резиновыми и пластмассовыми поверхностями. Петербуржская компания НПО «РЭТ» столкнулась с серьёзной проблемой слипания удобрения при производстве гранулированных гуматизированных органо-минеральных удобрений (ГОМУ) по технологии лигногумат на поверхности. Слёживаемость - свойство удобрений, характеризующее их склонность образовывать сплошную массу различной степени твердости. На слёживаемость удобрений влияют такие факторы, как повышенная влажность, степень растворимости в воде, способность к кристаллизации, температура, климатические условия, гигроскопичность, время и условия хранения, высота слоя, величина и форма частиц, смешивание различных форм и видов удобрений. Слёживаемость по [93] можно оценивать сопротивлением разрушению, кг/см", образца-цилиндра, который предварительно стандартным.путём готовят в лаборатории. Например, гранулированные удобрения слеживаются мало (мочевина) или почти не слеживаются (гранулированный суперфосфат), в то время как у некоторых порошковидных удобрений (аммиачная селитра), это свойство выражено весьма сильно: её сопротивление разрушению [41] равно 1...1,8 МПа. Сопротивление, слежавшегося стандартного хлористого калия составляет 1...1,5 МПа. Поэтому такие удобрения выпускаются в гранулированном виде или с добавками различных веществ, уменьшающих их слёживаемость. Комкообразование - это способность некоторых удобрений, переходя из пластичного, тестообразного состояния, образовывать комки различной величины. Комкообразование зависит от многих факторов (самым непосредственным образом от вязкости и влажности) и оказывает большое влияние на работу разбрасывающих аппаратов. Известно, что с применением шнековых погрузчиков и вальцовых дробилок склонность удобрений к комкообразованию значительно увеличивается, особенно при погрузке суперфосфата и его смесей. Учитывая этой свойство, следует стремиться к возможно меньшим механическим воздействиям на удобрения и сохранению их заводской влажности. Сводообразование - это свойство удобрений образовывать своды, тоннели, пустоты, зависящее от степени связанности его частиц. Числовые характеристики сыпучести и сводообразования удобрений взаимно дополняют друг друга. Показателем, характеризующим способность удобрений образовывать своды, считается давление, которое необходимо для разрушения этого свода. Для каждого удобрения известны размеры отверстий, через которые процесс истечения происходит без сводообразования. При отверстиях, меньше названных [ПРИЛОЖЕНИЕ Б], образование сводов неизбежно. Для гранулированных удобрений сводообразующие отверстия значительно меньшие по сравнению с не гранулированными удобрениями того же или близкого химического состава.
Методика проведения поисковых исследований использования аэрожёлоба с плоской чешуйчатой перегородкой для сушки гранул ГОМУ
Сушка в электрическом поле токами высокой частоты [68, с. 45; 69]. Сущность способа состоит в генерации тепловой энергии внутри объекта сушки, т.е. в массе высушиваемых гранул. Способ обеспечивает быстрый и равномерный нагрев высушиваемого материала, но требует сложного оборудования и высоких энергозатрат - более 10,8 МДж на 1 кг испаренной влаги.
Характеристика процесса сушки в рассматриваемых далее способах [17; 33; 35; 38; 44; 83; 92] зависит от состояния слоя гранул и организации его движения.
Сушка в плотном неподвижном слое [17, с. 18; 38, с. 168] применяется в напольных установках периодического действия в основном для сушки зерна, семян трав. Процесс сушки длится 20...36 ч и более. Способ отличается простотой и не требует сложного оборудования, но малопроизводителен и трудоемок, не выдерживается равномерность конечной влажности отдельных частиц и слоев насыпи [17, с. 18].
Сушка с фракционно-разделяющимся слоем [35, с. 104; 83, с.72]. Сушка и предварительная очистка совмещены. Слой частиц разрыхляется, продувается тепломассоносителем и подсушивается. Одновременно из слоя выделяются легкие мелкие примеси и уносятся в осадочную камеру.
Сушка в плотном гравитационно-движущемся слое [17, с. 13; 33, с. 72]. Если движущемуся сверху вниз слою гранул создать внизу подпор с регулируемым выпуском, то образуется плотный гравитационно-движущийся слой. При движении гранул увеличивается его скважистость и активная поверхность гранул, улучшается контакт с тепловым агентом. Недостатком способа является низкая скорость сушки и необходимость высотного оборудования.
По характеру взаимодействия потока теплового агента сушки со слоем материала можно подразделить способы сушки по таким существенным признакам, как направление движения теплового потока и слоя гранул, а также температура, скорость и периодичность действия потока теплового агента.
Сушка материала в прямотоке (прямоточная) [33, с. 77; 68, с.25; 81, с. 40] предусматривает одноразовое прохождение частиц последовательно через сушильную и охладительные камеры, происходит при совпадении направления движения агента сушки и высушиваемого слоя. Способ может осуществляться на барабанных сушилках, где направление агента сушки и высушиваемого материала совпадают. К недостаткам способа следует отнести высокую неравномерность сушки материала.
Сушка в противотоке [68, с. 25] наиболее благоприятна при сушке материала, растрескивающегося в процессе отдачи влаги. Способ отличается высокой степенью отработки тепломассоносителя и равномерной влажностью высушенного материала. К недостаткам следует отнести ограничение высокой удельной подачи тепломасесоносителя в слой материала, так как при увеличении его подачи резко возрастает сопротивление высушиваемого слоя.
Сушка с реверсированием тепломассоносителя при поперечном продувании слоя [33, с. 65; 91]. В результате изменения направления движения агента сушки влажность крайних пограничных слоев снижается равномерно. Недостатком способа является то, что влажность среднего слоя остается выше крайних.
Сушка с изменяющимся по направлению потоком агента сушки относительно движения слоя материала (прямоточно-противоточный способ) [68, С.26...27]. Влажный материал и тепломассоноситель перемещаются в одном направлении до достижения требуемого значения влажности материала, затем он охлаждается противотоком до требуемой температуры. Способ позволяет проводить сушку на предельных температурах, но требует согласованных параметров скорости движения потоков материала и тепломассоносителя, а также регулирования температуры тепломассоносителя.
Сушка с изменением скорости сушильного агента [4] заключается в том, что при сушке в плотном слое скорость агента сушки поддерживают 1,0...2,0 м/с, а продувку в псевдоожиженном слое проводят в две стадии, на первой из которых скорость агента поддерживают равной 5...7 м/с, а на второй - 1,0...2,5 м/с. Способ интенсифицирует процесс сушки, но требует дополнительного оборудования для обеспечения заданных режимов скорости сушильного агента.
Сушка- со стадией нисходящего изменения температуры тепломассоносителя [3]. Способ сушки материала путем его обдува в две стадии тепломассоносителем при нисходящем изменении температуры последнего на второй стадии заключается в том, что на первой стадии температуру тепломассоносителя поддерживают равной 200...250С и скорость 0,8...0,9 м/с, а изменение его температуры на второй стадии ведут плавно от 100 до 70С и обеспечивают при этом в зоне послойно перепад температур в 1...2С. Способ интенсифицирует процесс тепломассобмена, но требует специального оборудования для обеспечения режимов сушки.
Способ сушки с циклическим нагревом и отлежкой [2] состоит из циклов чередующихся стадии нагрева и отлежки с последующим охлаждением высушиваемого материала. Продолжительность отлежки изменяют от цикла к циклу с увеличением от 2 до 10 мин, а нагрев в каждом цикле ведут до предельно допустимой температуры. Способ повышает интенсивность и экономичность процесса сушки при высоком качестве высушиваемого материала, но требует специального оборудования для проведения отдельных операций процесса сушки.
Способ сушки неподогретым воздухом или активным вентилированием [38, с. 169] производится в насыпи. Недостатком являются неравномерность и не одновременность сушки отдельных слоев и трудоемкость процесса [86, с. 58].
Сушка в псевдоожиженном слое [34; 44; 95]. Процесс испарения влаги (при скорости фильтрации 1,5 м/с) на 50...60% выше но сравнению с сушкой в плотном слое. Способ отличается высокой интенсивности тепломассообмена.
Сушка в виброожиженном слое [81, с.41; 92] заключается в том, что разрыхление слоя материала и интенсивное его перемешивание достигается совместным воздействием воздушного потока и механических колебаний. Воздушный поток, создаваемый рабочим органом в виде генератора колебаний, оказывает благоприятное действие на процесс сушки. Недостаток способа — в разрушительном действии вибрации.
Исследование влияния концентрации лигногумата на поверхности гранул и площади контакта на усилие, необходимое для разрушения связей гранулированных ГОМУ
Минимально необходимое количество опытов определяли исходя из их надёжности Рд =0,95 и относительной гарантийной ошибки т не превышающей 10%. Обработку результатов экспериментов проводили с использованием пакета прикладных программ на персональном компьютере STATGRAPHICS plus. Опыт проводили следующим образом: - готовили партию гранул минерального удобрения с нанесённым раствором жидкого лигногумата заданной начальной влажности и концентрации лигногумата. - сушилку выводили предварительно на необходимый режим работы в соответствии с порядком проведения опытов. - производили контрольные замеры. - производительность определяли методом отсечек через равные промежутки времени. Отобранные пробы взвешивали на лабораторных весах и определяли среднее значение производительности установки за промежуток времени. - влажность определяли по методике [ГОСТ 20851.4-75]. Пробы отбирали в трёх контрольных точках: в начальный момент сушки, в середине процесса и в конце. - мощность определялась при помощи измерительного комплекта К-505. Технико-экономическая оценка технологии сушки ГОМУ с использованием аэрожёлобной установки с вогнутой грузонесущей перегородкой и установленным в неё шнеком включает определение следующих параметров: затрат на приобретение сушилки; затрат труда на установку и эксплуатацию сушилки; расхода электроэнергии. Оценка эффективности применения технологии проведена по двум методикам: с помощью энергетического анализа и в соответствие с методикой определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники [62; 29; 30], а также с использованием стандарта отрасли ОСТ 10 2.18-2001 - «Методы экономической оценки». При применении гранулированных ГОМУ, возникают дополнительные производственные затраты на приобретение лигногумата и установки для нанесения его на поверхность гранул минерального удобрения и сушки, а также оплату труда обслуживающего персонала и прочие затраты. Опыты по определению влияния высоты слоя гранул h и расхода агента сушки QAC на потери давления в слое гранул ГОМУ Р проводили в соответствии с принятым планом и порядком их проведения. Повторность проведения опытов изменяли от 3 до 7 стараясь, чтобы относительная гарантийная ошибка опыта не превышала 5%. Температура окружающего воздуха находилась в пределах 7,8...16,1С, влажность воздуха - 39.. .63%, барометрическое давление — 101,4...104,5 кПа. Результаты аппроксимации представлены в ПРИЛОЖЕНИИ Е. Проведённый двухфакторный регрессионный анализ по определению влияния высоты слоя гранул ГОМУ h и расхода воздуха QAC на потери давления Р, Па позволил получить математическую модель в раскодированном виде P = -2091,69-144,783-/z + 8585,l- c+ 17,4352-/22-6362ДЗ-ЙС, (4.1) где h - высота слоя гранул ГОМУ, мм; 0АС - расход агента сушки, м /с. Из дисперсионного анализа уравнения регрессии [ПРИЛОЖЕНИЕ Ж] следует, что модель информационно способна, т.к. коэффициент детерминации параметра Р достаточно велик (R — квадрат равен 99,18%), полученная модель объясняет 99,18% изменения Р. Модель значима, т.к. критерий Фишера F = 482,80, при уровне значимости модели /7 = 0,01. Это означает, что существует статистически значимое 114 отношение между переменными на уровне 99%. Наблюдается значительная корреляция между расходом агента сушки QAC и полным давлением Р на уровне -0,958, коэффициент корреляции между расходом агента сушки QAC и высотой слоя гранул ГОМУ h находится на уровне -0,716. Статистика Durbin-Watson (DW) находится на уровне 0,8.
