Введение к работе
Актуальность работы. Обеспечение России зерном собственного юизводства является важнейшей стратегической задачей. Ежегодные їловьіе сборы зерна в стране необходимо увеличить до 100 млн.т. Решение ой задачи в значительной мере будет зависеть от эффективности хнологий послеуборочной обработки и хранения зерна и семян, а также от істояния материально-технической базы их реализации.
Развитие технологий комплексной механизации послеуборочной Зработки и хранения зерна и семян наряду с необходимостью обеспечения ілсе высоких технико-экономических показателей, определяется >ебованиями их адаптивности к зональным условиям, гибкости реализации :хнологических процессов, универсальности применения, экологичности. ля организации обработки и переработки зернового материала по пличным технологическим вариантам с учетом его исходного состояния, їда, назначения, объема, сроков реализации целесообразно и необходимо пользование приемно-вентилируюших отделений и хранилищ в качестве іементов инфраструктуры зернообрабатывающих предприятий.
В условиях ограниченной платежеспособности производителей зерна тзвнтие материально-технической базы обработки и хранения зерна будет :уществляться в двух направлениях:
-модернизация, реконструкция, ремонт и восстановление .шествующих агрегатов, комплексов, зерно-семяобрабатывающих редприятий с приданием им более высоких количественных и качественных оказателей;
-строительство и использование новых предприятий более высокого гхнического уровня, адаптированных к региональным условиям.
В период массовой уборки зернового урожая наибольшую ктуальность приобретает обеспечение сохранности и качества вежеубранного зерна как на стадии его временного, так и окончательного ранения. Как правило, в хозяйствах темпы уборки урожая превышают
4
пропускную способность имеющегося оборудования для послеуборочі
обработки зерна и особенно его сушки. Пиковое поступление зерна може
2...3 раза превышать среднесуточную производительна
зернообрабатывающей поточной линии. В результате этого значителы количество свежеубранного зерна скапливается на площадках временнс хранения, подвергаясь самосогреванию и порче. На всех этаг послеуборочной обработки и особенно при его временном хранении окончательном хранении теряется до 25% собранного урожая.
Механизированный и малозатратный прием и временное хранеї засоренного и влажного вороха комбайновой уборки обеспечивают бункер аэрожелобами, которые особенно эффективны в регионах с повышенн уборочной влажностью зерна (Северо-Западный, Сибирский, Централы Нечерноземный^ Волго-Вятский и другие).Они позволяют o6ecne4t сохранность и качество зерна, механизировать и выровнять подачу вороха послеуборочную обработку. Одно из основных преимуществ отделеш оснащенных аэрожелобами, в возможности приема больших масс влажнс зернового вороха (до 200 т) с временным хранением. Однако существуют приемные бункеры с аэрожелобами имеют ряд недостатков. Основные них- неустойчивая работа на высоковлажном и засоренном воро: необходимость полного и послойного заполнения зерном для устойчив разгрузки, четко выраженная неравномерность разгрузки во BpeMet обусловливающая необходимость использования дорогостоящ компенсирующих устройств (вентилируемых бункеров).
Кроме эффективного приема зернового вороха, необходимо, к правило, решать проблему нейтрализации накопления материала пер сушкой и временного хранения влажного зернового вороха, ког поступление зерна превышает производительность сушильных средств. Ее не представляется возможным в потоке высушить зерно до кондиционн влажности, целесообразно использовать емкости с аэрожелобами д временного хранения зерна и семян.
Использование приемно-вентилирующих устройств с аэрожелобами озволит решить проблему обеспечения сохранности зерна и семян как при ременном, так и при длительном хранении. Данное техническое решение шогофункционально по своим технологическим возможностям и может рименяться как для реконструкции имеющихся в хозяйствах объектов ослеуборочной обработки зерна, так и для строительства новых. Однако, ля приема и временного хранения на основе аэрожелобов для качественного ыполнения необходимо проведение специальных исследований по зысканию более совершенных технологических и технических приемов их аботы и условий применения.
Исследования, составившие основу диссертации, выполнены автором ВИМе (г.Москва) и ВСГТУ (г.Улан-Удэ) по планам научно-сследовательских и опытно-конструкторских работ в 1986...2000 г.г. в оответствии с утвержденными Госкомитетом по науке и технике СССР, Минсельхозпродом РФ, программами и заданиями («Зерновой комплекс-000», «Разработка перспективных технологических процессов...» и др.). Іроизводственная проверка результатов исследований проведена в озяйствах Восточно-Сибирского региона.
Цель исследований. Изыскание и разработка эффективных есурсосберегающих технологических процессов и технических решений риема, разгрузки, транспортирования и обеспечения качественной охранности зернового вороха с использованием аэрожелобов ниверсалыюго назначения на зерно-семяобрабатывающих пунктах и редприятиях в сельском хозяйстве, расчет параметров аэрожелобов.
Объект исследований. Свежеубранный ворох основных зерновых ультур, модельный материал (семена рапса, клевера) для проведения кспери ментальных исследований, рабочие органы универсального эрожелоба различного типа.
Методика исследований. Зависимость технологических процесс* от аэродинамических и физико-механических свойств материала изучали і стандартным и специально разработанным методикам.
Закономерности разгрузки вороха неоднородного соста исследовали в соответствии с моделями «идеального», диффузионно перемешивания и «идеального» вытеснения с использованш экспериментальных установок.
Потерю устойчивости насыпи зерна при вентилировании oпpeдeляJ с помощью методов напряженного состояния твердого тела. Закономерное и явления, обусловленные физическим механизмом потери устойчивое насыпи при ее разгрузке, исследовали с помощью математических моделей
Условия перемещения и смещения частиц материала п| псевдоожижении фиксировали с использованием фотосъемки.
В работе использована теория подобия и размерностей, в частност при определении производительности аэрожелоба открытого типа.
Основные научные результаты представляют:
- критериальные уравнения для определения производительное
аэрожелоба при разгрузке и транспортировании вороха;
-аналитические выражения для расчета скорости смещения часті материала и минимальных потерь напора для основных вариантов работ аэрожелоба;
-энергосберегающие режимы разгрузки и транспортирования воро с удельной производительностью от 12 до 35 кг/(см) при изменені скорости воздуха от 1,0 до 1,3 м/с с минимальными удельными подачаи воздуха во все воздухораздающие каналы от 230 до 250 м3/(ч т), которі обеспечивают устойчивую подачу зерна на последующую обработку;
- зависимости для расчета потерь напора при вентилирован!
насыпи как неочищенного, так и очищенного вороха с использованш
открытых и полузакрытых аэрожелобов, в том числе оснащенні
дефлекторами;
-методика расчета параметров универсальных аэрожелобов;
-математическая модель перемешивания компонентов вороха при ізгрузке;
-параметры и технические решения временного хранения на основе шверсального трехканального аэрожелоба, предусматривающие включение транспортирующего канала аэрожелоба к центральному >здухораздающему каналу с пониженным живым сечением решет, а также двум боковым воздухораздающим каналам с более высоким живым :чением решет;
-конструкция полузакрытого и закрытого аэрожелобов для разгрузки >роха по всей длине насыпи с дополнительными воздушными каналами іефлекторами), размещаемыми в зоне насыпи повышенной высоты и эдключаемыми к воздухораздающим каналам полузакрытого и закрытого рожелобов с автономными и комбинированными вариантами подвода эздушного потока в зависимости от вида операции, выполняемой фожелобом, и физико-механических свойств вороха;
- режимы процесса временного хранения зернового вороха фожелобами, технологическая эффективность которого характеризуется авномерной и регулируемой разгрузкой вороха, исключающей эавмирование семян и зерна повышенной влажности, устойчивой азгрузкой (транспортированием) вороха с очагами зерна повышенной іажности и температуры, разгрузкой даже частично заполненного раыилища при наличии свободных от материала решет;
-расчетные зависимости для определения производительности азгрузки аэрожелоба распределенного (равномерного по всей длине эрожелоба) стока.
Научную новизну представляют:
-математические модели устойчивой разгрузки зернового вороха эрожелобом для различных вариантов подачи воздуха в каналы, при аспределенном поступлении вороха в транспортирующий канал
аэрожелоба, при частичном заполнении бункеров и складов временной хранения, а также при засорении щелей решет аэрожелоба;
-закономерности воздухораспределения в зерновой насыш сформированной под углом естественного откоса;
-математическое описание перемешивания вороха при разгрузк< насыпи с очагами повышенной влажности и температуры зерновой массы;
-рациональные технологические режимы вентилирования насыпи, в том числе с использованием дефлекторов;
-теоретические основы расчета параметров универсальной: аэрожелоба.
Технические решения защищены патентами РФ №2137692, 1999 г v №2144898,2000 г.
Практическую ценность имеют:
-технические решения универсальных аэрожелобов, обеспечивающие эффективную разгрузку (транспортирование) и вентилирование вороха при хранении;
- исходные требования и техническое задание на приемный бункер
вместимостью 40 т с аэрожелобами и комплект оборудования для приема и
вентилирования очищенного вороха вместимостью 150 т зерна пшеницы;
- рекомендации по применению универсальных аэрожелобов е
процессах послеуборочной обработки семян и зерна.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточной для инженерных расчетов сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований. Расхождение между расчетными и экспериментальными данными не превышает ±11... 17%. Положительные результаты производственных испытаний аэрожелобов также подтверждают достоверность научных выводов.
Реализация результатов исследований. Разработанные
технологические и технические решения приема и временного хранения
9 рнового вороха с использованием универсальных аэрожелобов внедрены и пользуются в хозяйствах Восточно-Сибирского региона страны.
Методика расчета параметров аэрожелобов и режимов временного анения зерна применяется в учебном процессе Восточно-Сибирского сударственного технологического университета (ВСГТУ).
Технологические схемы, конструктивные и режимные параметры иемных бункеров с аэрожелобами используются ОАО ГСКБ ерноочистка» (г.Воронеж) и ООО «Зернопроминвест» (г.Москва) при зработке технических устройств для обеспечения сохранности зерна.
Апробация цаботы. Основные положения диссертационной работы ложены на научно-практических семинарах, координационных и ^союзных совещаниях в г.Улан-Удэ (1986... 1998 гг), Кировабаде (1989г.), Човосибирске (1994,1996 гг), г. Москве (1999-2000 гг).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в /чно-производстБенных журналах, научных трудах и сборниках, научно-:ледовательскнх и учебных организаций (27 статей).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи в, выводов и рекомендаций, списка использованных источников, іючаюшего 261 наименование, в том числе 10 наименований иностранной ературы н приложений на 30 страницах. Основная часть содержит 347 аниц машинописного текста, 84 рисунка и 8 таблиц. На защиту выносятся:
