Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и обоснование параметров энергосберегающей установки для сушки зерна

Диссертация: Разработка и обоснование параметров энергосберегающей установки для сушки зерна
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Экономический эффект в варианте переоборудования серийной зерносушилки СЗСБ-8А по патенту РФ № 2 386 092 составит 104 руб. в расчете на одну тонну зерна. Энергоемкость технологического процесса снизится на 43%. Расчеты по энергетической оценке показали, что уровень интенсификации зерносушилки составит: по прямым затратам энергии — 50%, по энергоемкости — 47%, а по затратам живого труда — 50… Читать ещё >

Разработка и обоснование параметров энергосберегающей установки для сушки зерна (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Общие сведения
    • 1. 2. Технологические, физико-механические и теплофизические свойства объекта сушки-зерна (семян)
    • 1. 3. Анализ существующих способов, технологий и технологических схем сушки зерна (семян) и зерновых продуктов. Конструктивный обзор зерносушилок
    • 1. 4. Обоснование способов и методов интенсификации и энергосбережения технологического процесса сушки.'
    • 1. 5. Конструктивно-технологические основы барабанной зерносушилки (патент РФ № 2 386 092)
    • 1. 6. Цель и задачи исследования
  • 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ КОНСТРУКТИВНЫХ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЗЕРНОСУШИЛКИ
    • 2. 1. Конструктивно-аналитический обзор шарнирно-рычажных механизмов с неравномерным законом вращения ведомого звена
    • 2. 2. Универсальный шарнир Гука — механизм привода для обеспечения нестационарного движения зерна внутри сушильного барабана
    • 2. 3. Обоснование конструктивных и кинематических параметров цилиндрического сушильного барабана, вращающегося с неравномерной угловой скоростью
    • 2. 4. Обеспечение нестационарного движения зерна путем изменения геометрии сушильного барабана
    • 2. 5. Обоснование параметров и режимов работы эллипсовидного сушильного барабана, закрепленного на оси относительно центра
    • 2. 6. Обоснование параметров и режимов работы эллипсовидного сушильного барабана, закрепленного на оси с эксцентриситетом
    • 2. 7. Расчет и обоснование параметров эксцентрично закрепленного цилиндрического сушильного барабана
    • 2. 8. Обоснование конструктивных, технологических и энергетических параметров зерносушилки
    • 2. 9. Уравновешивание массы сушильного барабана
    • 2. 10. Тепловой расчет зерносушилки
  • 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 3. 1. Программа экспериментальных исследований
    • 3. 2. Разработка зерносушилки для лабораторных экспериментальных исследований
    • 3. 3. Методика экспериментальных исследований по обоснованию оптимальных параметров и режимов работы зерносушилки и оценки качества сушки зерна
    • 3. 4. Методика обработки экспериментальных данных сушки зерна
  • 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
    • 4. 1. Результаты экспериментальных исследований по обоснованию оптимальных параметров и режимов работы зерносушилки
    • 4. 2. Результаты экспериментальных исследований по оценке качества сушки в зерносушилке с эллипсовидным рабочим барабаном
    • 4. 3. Результаты экспериментальных исследований по оценке качества сушки в зерносушилке с цилиндрическим рабочим барабаном
    • 4. 4. Сравнительный анализ экспериментальных исследований
  • 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗЕРНОСУШИЛКИ
    • 5. 1. Методика расчета технико-экономической эффективности зерносушилки
    • 5. 2. Результаты расчета технико-экономической эффективности зерносушилки
    • 5. 3. Оценка зерносушилки по энергетическому критерию

Основным мероприятием, обеспечивающим сохранность свежеубранного влажного и сырого зерна, является его сушка до стойкого при хранении состояния. Объем ежегодной сушки зерна главным образом зависит от метеорологических условий уборки урожая. В наиболее неблагоприятные годы сушке подвергается до 30.40% исходного материала [57].

В сельскохозяйственном производстве, на элеваторах и хлебоприемных предприятиях для сушки зерна применяются установки различной конструкции и различного принципа действия. При разработке конструкции зерносушилок на каждом этапе основное внимание уделяется экономии тепловой энергии, составляющей 90% всех энергетических затрат [50].

Крестьянские и фермерские хозяйства, в отличие от крупных товаропроизводителей, для сушки зерна преимущественно применяют тихоходные установки барабанного типа, которые реализуют способ высокотемпературной конвективной сушки сыпучих материалов.

Однако, как показывает анализ [56], в барабанных зерносушилках процесс сушки материала происходит в основном в неподвижном слое и лишь частично во взвешенном слое при падении зерна с лопастей. В неподвижном слое сушка протекает не интенсивно, поскольку не вся поверхность зерна участвует в теплообмене. Скорость теплоагента, проходящего в слое материала, ниже скорости перемещения частиц. Причем движущиеся частицы зерна не отделены друг от друга и в ходе сушки слабо перемешиваются между собой, что способствует к образованию застойных зон. Все эти факторы в совокупности приводят к удлинению продолжительности сушки, следовательно, перерасходу тепловой энергии на единицу готовой продукции.

В связи с этим, разработка технических решений, направленных на интенсификацию и энергосбережение технологического процесса сушки зерна, является актуальной научно-технической задачей отрасли агропромышленного производства. Актуальность научной проблемы подтверждается государственными целевыми программами по ресурсо-энергосбережению, а также отраслевыми планами проведения научно-исследовательских работ по механизации переработки и сушки зерна и зерновых продуктов.

Настоящая работа выполнена в соответствии с республиканской программой «Энергоресурсоэффективность в Республике Татарстан на 20 062 010 годы», утвержденной законом Республики Татарстан от 23.03.2006 года № 24 ЗРТ.

Цель исследований. Интенсификация технологического процесса сушки в барабанных зерносушилках путем создания внутрирабочей камеры нестационарного режима перемещения зерна.

Научной новизной работы является:

— способы и методы интенсификации технологического процесса сушки зерна и конструкция зерносушилки для их реализации (патенты РФ на изобретение № 2 386 092 и № 2 425 307).

— математические модели для исследования динамики движения зерна внутри сушильного барабана, вращающегося с переменной угловой скоростью и выполненного с переменным радиусом поперечного сечения, а также обоснования конструктивных, кинематических и технологических параметров барабанной зерносушилки.

Практическая ценность и реализация результатов исследования. Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследования открывают один из новых и перспективных путей усовершенствования устройств для сушки сыпучих материалов и явились основой при разработке, проектировании, а также изготовлении опытного образца конкретной барабанной зерносушилки энергосберегающего типа. Результаты разработки внедрены в ООО «Чистопольские семена» Ассоциации «Элитные семена Татарстана».

На защиту выносятся следующие основные положения:

— способы и методы интенсификации технологического процесса сушки зерна и конструкция барабанной зерносушилки для их реализации;

— математические модели для исследования динамики движения зерна внутри сушильного барабана, вращающегося с переменной угловой скоростью и выполненного с переменным радиусом поперечного сечения, а также обоснования конструктивных, кинематических и технологических параметров барабанной зерносушилки;

— результаты экспериментальных исследований опытного образца барабанной зерносушилки в лабораторных условиях;

— технико-экономические показатели и энергетическая оценка переоборудованной зерносушилки СЗСБ-8А.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Установлено, что интенсифицировать процесс сушки в барабанных зерносушилках можно как способом вращения барабана с переменной угловой скоростью, так и путем изменения поперечного сечения, т. е. геометрии самого барабана. Разработана конструкция барабанной зерносушилки, реализующая способы и методы интенсификации технологического процесса сушки зерна.

2. Разработанные математические модели позволили исследовать динамику движения зерна внутри сушильного барабана.

Установлено, что в цилиндрическом барабане, вращающемся с переменной угловой скоростью при помощи универсального шарнира Гука на характер движения главное влияние оказывает касательная сила инерции, которая при 0° < ф < 180° способствует удержанию частицы на стенке, а при 180° <ф < 360°, наоборот, — к ее скатыванию.

Выявлено также, что в эллипсовидном сушильном барабане в колебательном режиме в интервалах угла, равных 0°.90° и 270°.360°, составляющая центробежной силы способствует удержанию зерна на стенке. Больше всех поднимаются те частицы, которые зафиксированы углом 15°.45°. Угол подъема зерна при этом равен 75°.86°. В интервалах угла, равных 90°. 180° и 180°.270°, составляющая центробежной силы способствует скатыванию зерна. Поэтому угол подъема здесь не превышает 5°.18°.

Анализ показал, что внутри эксцентрично закрепленного цилиндрического барабана в пределах первого квадранта вместе со стенкой максимально поднимаются те частицы, которые зафиксированы углом, равным 73°.75°.

Разработанные математические модели и проведенные на их основе теоретические исследования позволили обосновать конструктивные, кинематические и технологические параметры барабанной зерносушилки.

3. Разработана конструкторская документация и изготовлена в заводских условиях экспериментальная зерносушилка для лабораторных исследований со следующими параметрами: диаметр барабана — 0,5 мдлина барабана — 1,0 ммощность привода — 1,1 кВтмощность электрокалорифера — 3,3 кВтмощность центробежного вентилятора — 3,0 кВтпроизводительность — 180 кг/ч.

В результате экспериментальных исследований установлены оптимальные значения конструктивных, технологических и кинематических параметров, обеспечивающие интенсивный, нестационарный режим движения зерна внутри сушильного барабана, конструктивно выполненного с поперечными сечениями в виде:

— эллипса, закрепленного на оси относительно центра: частота вращения барабана — 55.75 мин" 1- малая ось эллипса — 0,3.0,36 мкоэффициент заполнения барабана — 0,35. .0,4;

— эллипса, закрепленного на оси с эксцентриситетом: частота вращения барабана — 55.75 мин" 1- эксцентриситет барабана — 0,04.0,05-ммалая ось эллипса — 0,3. .0,4 мкоэффициент заполнения барабана — 0,4. .0,45;

— окружности, закрепленного на оси с эксцентриситетом: частота вращения барабана — 75.90 мин" 1- эксцентриситет барабана — 0,04.0,05 мкоэффициент заполнения — 0,35. .0,4.

Экспериментами установлено также, что в цилиндрическом барабане с диаметром 0,5 м, закрепленном на оси с эксцентриситетом, равным 0,05 м и вращающемся с частотой 75МИН*1 при коэффициенте заполнения 0,4 сушка зерна протекает интенсивнее. За 25 минут сушки средняя влажность зерна снижается на 7,30%, тогда как этот показатель при эллипсовидном барабане, закрепленном на оси относительно центра равен 5,66%, а в эллипсовидном барабане, закрепленном на оси с эксцентриситетом, — 6,18%.

4. Экономический эффект в варианте переоборудования серийной зерносушилки СЗСБ-8А по патенту РФ № 2 386 092 составит 104 руб. в расчете на одну тонну зерна. Энергоемкость технологического процесса снизится на 43%. Расчеты по энергетической оценке показали, что уровень интенсификации зерносушилки составит: по прямым затратам энергии — 50%, по энергоемкости — 47%, а по затратам живого труда — 50%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , Н.Е. Центробежные сепараторы для зерна / Н. Е. Авдеев. — М.: Колос, 1975.-152с.
  2. , И.И. Определение и обоснование технологических параметров энергосберегающей зерносушилки / И. И. Алиакберов // Материалы международной научно-практической конференции. Казань: КГАУ, 2009. — с.222−227.
  3. , И.И. Уравновешивание массы барабана установки для сушки зерна / И. И. Алиакберов, Ш. Р. Галиуллин // Вестник Казанского ГАУ. 2009, № 3(13). — с.189—142.
  4. , И.И. К тепловому расчету зерносушилок барабанного типа / И. И. Алиакберов, Ш. Р, Галиуллин // Вестник Казанкого ГАУ. 2009, № 4 (14). — с.144−149.
  5. , И.И. Теория механизмов и машин / И. И. Артоболевский. — М.: Машиностроение, 1975. — 494с.
  6. , И.И. О результатах экспериментальных исследований барабанной зерносушилки энергосберегающего типа / И. И. Алиакберов // Вестник Казанкого ГАУ. 2011, № 1 (19). — с.92−94.
  7. A.c. 898 228 СССР, МКИ3 F26B 3/06, 11/04 Способ сушки сыпучих материалов / П. Г. Мудров, А. Г. Мудров, Ш. Р. Галиуллин, Р. Ш. Марданов, (СССР). 2 788 986/24−06- заявлено 05.01.1981- Опубл. 15.01.1982, Бюлл № 2.
  8. , A.B. Интенсификация рабочих процессов мобильных сельскохозяйственных машин / A.B. Белинский, М. А. Милюкова // Журн. Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2000, № 9. — с.34−35.
  9. , Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры / Д. В. Беклемишев. -М.: Наука. 1984. -320с.
  10. , Г. М. Машины для посева сельскохозяйственных культур / Г. М. Бузенков, С. А. Ма. М.: Машиностроение, 1976. — 272с. I
  11. , H.K. Методика испытаний сушильных установок сельскохозяйственного назначения / Н. К. Вальднер. — М.: ВИСХОМ, 1970. -190с.
  12. , С.А. Проектирование вентиляционных установок предприятий по хранению и переработке зерна / С. А. Веселов. М.: Колос, 1974.-228с.
  13. , A.C. Современные проблемы теории и техники сушки зерна / А.С.Гинзбург//Труды ВНИИЗ № 70, — М.: 1970. -с.11−27.
  14. , A.B. Сушка высоковлажных семян и зерна /A.B.Голубкович, А. Г. Чижиков. -М.: Росагропромиздат, 1991. 174с.
  15. , Ш. Р. Технологии и технические средства для промышленной подработки семян сахарной свеклы и подготовки их к севу /Ш.Р.Галиуллин, Р. Ш. Марданов. Казань: ФЭН, 2005. — 240с.
  16. , Ш. Р. К вопросу разработки энергосберегающих установок для сушки сыпучих материалов / Ш. Р .Галиуллин, Р. Ш. Марданов, А. Ф. Хамидуллин // Материалы конференции «100 лет механизму Беннетта». -Казань: Школа- с.285−291.
  17. , Ш. Р. Расчет параметров эксцентрично закрепленного сушильного барабана / Ш. Р .Галиуллин, Р. Ш. Марданов // Журн. Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2007, № 3. — с.39−41.
  18. Галиуллин, Ш. Р. Обоснование параметров пруткового элеватора с неравномерным движения полотна для повышения сепарирующей способности картофелеуборочных машин: Автореф. Дис.канд. техн. наук: 05.20.01 / Ш. Р. Галиуллин. М, 1989. — 22с.
  19. , Ш. Р. К расчету и обоснованию параметров энергосберегающих установок для сушки сыпучих материалов / Ш. Р. Галиуллин, И. И. Алиакберов // Материалы всероссийской научно-практической конференции. Казань: КГАУ, 2008. — с.25−34.
  20. , Ш. Р. Обоснование режимов работы и конструктивных параметров сушильной установки с эллипсовидным рабочим барабаном / Ш. Р .Галиуллин, И. И. Алиакберов // Журн. Сахарная свекла. 2008, № 6. — с.28−30.
  21. , И.М. Значение и место активного вентилирования при проточной обработке семян на семяочистительно-сушильных пунктах: Автореф. Дис.канд. с/х наук / И.МТлинчиков. — Омск, 1969. — 15с.
  22. , A.B. Сушилки шахтного типа производства ПНР / A.B.Голубкович, А. Г. Чижиков, М. Ф:Машковцев. — М.: Россельхозиздат, 1986.-46с.
  23. , A.A. Пособие к решению задач по высшей математике / A.A. Гусак. Минск: Изд-воБГУ, 1973. -532с.
  24. ГОСТ 13 586:5−93. Зерно. .Метод определения- влажности,. .введ. 01.01.1995. — Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1993. 6с.
  25. , В.И. Экономическая оценка технологий возделывания сахарной свеклы / В. И. Драгайцев, К. И. Алексеев // Журн. Сахарная свекла.— 2010, № 5. с. 8 — 15.
  26. Демин, А. В- Методические рекомендации по оптимизации сушильных установок плотного слоя / А. В. Демин, Ю: В. Есаков, И. Э. Мильман. М.: ВНИИЭСХ, 1978.-33с.
  27. , А.П. Технология сушки зерна и семян подсолнечника /
  28. A.П.Журавлев, Л. А. Журавлева. — Чапаевск: Самарская ГСХА, 2000. 203с.
  29. , Е.М. Комплексы для очистки, сушки и хранения семян в Нечерноземной зоне / Е. М. Зимин. М.: Россельхозиздат, 1978. — 159с.
  30. , В.А. Механизация сушки и сортирования семян /
  31. B.А.Зосимов. М.: Сельхозгиз, 1953. — 95с.
  32. , А.Н. Ошибки измерений физических величин / А. Н. Зайдель.- Л.: Наука, 1974. 108с.
  33. , A.M. Техническая термодинамика / A.M. Ицкович. М.: Колос, 1970.-210с.
  34. , И.Е. Механизация очистки и сушки зерна / И. Е. Кожуховский, Г. Т. Павловский. -М.: Колос, 1968. 440с.
  35. , Б.В. Подъемно-транспортные машины / Б. В. Красников. -М.: Колос, 1981.-263с.
  36. , Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Н. И. Кленин, В. А. Сакун, М.: Колос, 2008. — 751с.
  37. , A.B. Теория сушки / А. В. Лыков. — М.: Энергия, 1968. 471с.
  38. , Л.Е. Теоретическая механика / Л. Е. Левинсон. М.: Трудрезервиздат, 1955. —448с.
  39. , А.Г. Пространственные механизмы с особой структурой / А. Г. Мудров. Казань: Школа, 2003. — 300с.
  40. , П.Г. Пространственные механизмы с вращательными парами / П. Г. Мудров. Казань: КГУ, 1976. — 264с.
  41. , А.Г. Пространственные перемешивающие устройства / А. Г. Мудров. Казань: Таткнигоиздат, 1984. — 179с.
  42. , A.A. Теория, механизмов и машин / А. А. Машков. Минск: Высшая школа, 1971. — 471с.
  43. Методические рекомендации по расчету энергосберегающего двухступенчатого процесса сушки трав с регенерацией теплоты отходящих газов / А. В. Демин, Ю. В. Есаков, И. Э. Мильман, В. А. Чапурин. М.: ВИЭСХ, 1983.-34с.
  44. , А.Г. Разработка пространственных перемешивающих устройств нового поколения, применяемых в сельском хозяйстве и промышленности: Автореф. Дис.докт. техн. наук: 05.20.01 / А. Г. Мудров. — Казань, 1999.-44с.
  45. , Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов / Ю. И. Макаров. — М.: Машиностроение, 1973. — 214с.
  46. , A.B. Анализ конструкций приводов с нестационарным движением мешалок / A.B. Матяшин // Сборник научных трудов молодых ученых и аспирантов- Казань: КСХИ, 1994. — с.78— 81.
  47. , Э.Г. Теоретическое обоснование скорости движения зерна в шелушильной камере пневмомеханического шелушителя // Материалы международной конференции. — Казань, 2004. с.222−229.
  48. , С.Д. Зерносушилки / С. Д. Птицын. М.: Машиностроение, 1966. -211с.
  49. Повышение производительности и улучшение эксплуатации зерносушилок / А. М. Уваров, В. Ф. Самочетов, Г. И. Креймерман, А. П. Гержой. -М.:ВНИИЗ, 1955.-36с.
  50. Патент 2 386 092 РФ, МПК F26B 11/04. Устройство для осуществленияспособа сушки сыпучих материалов / Ш. Р. Галиуллин, И. И. Алиакберов, (РФ) 2 008 104 752/06 (5 169) — Заявлено 07.02.2008, Опубл. 10.04.2010, Бюлл. № 10.
  51. Патент 2 425 307 РФ, МПК Б26 В 11/04. Устройство для сушки сыпучих материалов / Ш. Р. Галиуллин, И. И. Алиакберов, (РФ) 2 009 136 105/06- Заявлено 29.09.2009, Опубл. 27.07.2011, Бюлл. № 21.
  52. Рекомендации по применению электрических калориферов в сельскохозяйственном производстве. — М.1975. — 144с.
  53. , М.М. Механическое обезвоживание и термическая сушка высоковлажных кормов / М. М. Севернев, К. Ф. Терпиловский, В. В. Майонов. -М.: Колос, 1980. 149с.
  54. Справочник работника элеваторной промышленности / Г. Д. Бардышев, Г. О. Воронцов, Э. С. Хувес, Е. Б. Черкасский, А. Е. Юкиш. М.: Колос, 1975. -336с.
  55. , Н.П. Сушилка зерновая шахтная стационарная С-20 (инструкция по эксплуатации) / Н. П. Сычугов. Киров: ИКЦ «Кировагропромтехника», 1993. — 40с.
  56. , Н.П. Исследование процесса сушки зернового слоя применительно к технологическому процессу сушилки СБНД-10 / Н. П. Сычугов // Материалы международной научно-практической конференции. М., 2002. — с.44−47.
  57. , Н.П. Вентиляторы / Н. П. Сычугов. Киров: 2000. — 228с.
  58. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин / Е. С. Босой, О. В. Верняев, И. И. Смирнов, Е. Г. Султан Шах. — М.: Машиностроение, 1978. — 568с.
  59. , С.М. Краткий курс теоретической механики / С. М. Тарг. М.: Наука, 1963.-480с.
  60. Установки для сушки зерна за рубежом / Г. С. Окунь, С. Д. Птицын, ii
  61. , A.M. Повышение производительности и улучшение эксплуатации зерносушилок / А. М. Уваров, В. Ф. Самочетов, Г. И. Креймерман. -М.: Заготиздат, 1955. -36с.
  62. , К.В. Исследование воздухоподогревателя ВП-300 с использованием силикагелевого влагопоглотителя для сушки зерна кукурузы: Автореф. Дис.канд. техн. наук: 05.20.01 / К. В. Филатов. -Краснодар, 1970.-22с.
  63. Хранение зерна и зерновых продуктов / Пер. с анг. В. И. Дашевского, Г. А. Закладного. — М.: Колос, 1978. 472с.
  64. , A.A. Механика / А. А. Шимкович. Минск: Высшая школа, 1969.-384с.
  65. Шитиков- Б. В. Основы теории механизмов. Выпуск III. / Б .В .Шитиков. Казань: КХТИ, 1970. — 46с.
  66. Georgi J., Scholz J., Konig H. Warmerruckgewinnung aus der Abluft von, Trocknungsanlagen //Getreidewirtschaft, 1983. Bd. 17. № 4. s. 87−90.
  67. High temperature grain drying. Great Britain Ministry of Agrikulture, Fisheries and Food Booklet. 1982. V. 24−17. P. 1−30
  68. Mchean K.A. Drying and storing combinable crops // Farming Press Ltd. London. 1980. P.28.
  69. Mixed Flow Grain Dryer. Ailment Ltd.
  70. Muhlbauer W. Entwicklungstendenzen bei der Tro-cknung Kuhlkonservierung und Lagerund von Get-reide und Mais // Die Мйрдую 1986. Bd. 123. № 5. s.57−58.
  71. Bennett A new mechanism. Engineering, vol. 76, 1903.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!