Улучшение структурно-механических свойств удобрений из подстилочного помета в барабанном сепараторе

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2004. Вып. 76.

Выбор оптимального состава органоминеральной смеси для получения гранулированных удобрений необходимо делать на основании агрохимических исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Щеткин Б.Н. Методология экологически безопасной переработки птичьего помета в органоминеральные удобрения и создания устройств оценки качества их внесения в почву при возделывании сельскохозяйственных культур. Автореф. дис... д-ра техн. наук. -СПб-Пушкин, 2004.

2. Провести НИР по созданию механизированной линии превращения навоза и помета в биологически активные органические удобрения и выдать исходные требования на ее разработку. Отчет о НИР (промежуточ.)/ НИПТИМЭСХ НЗ РФ; Руководитель В.Н. Афанасьев - 8РТ; № ГР 01970000345; ИнвЗЧ 02.9.80 004978. - СПб., 1997.

3. Вирясов Г.П. Комплексные гранулированные удобрения на основе торфа - Минск: Наука и техника, 1988. - 160 с.

Получено 15.04.2004.

УДК 630.160.22: 621.928 А.В. ДИМИТРИЕВ

УЛУЧШЕНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УДОБРЕНИЙ ИЗ ПОДСТИЛОЧНОГО ПОМЕТА В БАРАБАННОМ СЕПАРАТОРЕ

Дано обоснование выбора типа сепаратора для улучшения структурно-механических свойств подстилочного помета. Представлена программа и методика исследований конструктивных параметров и режимов работы сепаратора.

Улучшение структурно-механических свойств сыпучих материалов подразумевает приближение множества свойств материала к требуемым для выполнения какой-либо практической задачи. При этом учитывается однородность или разнородность таких факторов, 154

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

как состав, размеры и форма (гранулометрический состав), коэффициенты трения, углы естественного откоса, плотность и другие.

Подстилочный куриный помет по ряду параметров требует улучшения свойств для эффективного применения на сельскохозяйственных землях в качестве удобрения. В качестве подстилочного материала применяются опилки с деревоперерабатывающих предприятий. Первоочередное значение при использовании помета имеет процесс обеззараживания (компостирование, ферментативная обработка, термическая сушка и др.). Только после этого его можно вывозить на поля. Для реализации через торговую сеть и для повышения товарной ценности целесообразно осуществлять фасовку в тару, грануляцию, брикетирование подстилочного обеззараженного помета. В этом случае переработка подстилочного помета не обходится без сепарации, с помощью которой достигается необходимая структура и механические свойства.

Обеззараженный подстилочный помет представляет собой сыпучий связный материал темного цвета влажностью до 50%, плотностью 350-500 кг/м3 с наличием мелкокусковых включений размером до 60 мм [1].

Существует три вида классификации (разделения сыпучих материалов по крупности кусков или частиц): механическая (грохочение), пневматическая (сепарация) и гидравлическая. Устройства, предназначенные для механической классификации, называются грохотами. При механической классификации (грохочении) выделяют частный вид этого процесса - сепарацию, под которой понимается выделение из материала кусков с размерами, резко отличающимися от размеров основной массы материала [2].

Несмотря на значительный объем исследований по сепарации различных материалов, в литературе отсутствуют сведения о сепарации подстилочного помета. Это приводит к необходимости детальной проработки рационального способа и технических возможностей сепарации подстилочного помета.

Характеристика промышленных машин, используемых для сепарации торфа (р=250-400 кг/м3) представлена в табл.1.

Особый интерес в нашем случае представляет получение материала для грануляции с размером частиц до 10 мм, поэтому в основе сравнения - характеристики промышленных грохотов с размером ячеек 6-8 мм.

155

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2004. Вып. 76.

Таблица 1

Сравнительная таблица промышленных грохотов

Показатели ГВР- 1 ГУП- 1 ГВП- 1 ГИЛ- 32 ГИЛ- 42 ГБТ ГБ- 1А

2 Площадь сита, м 3,125 3,125 3,125 3,125 5,625 11,0 12,3

Удельная производительность, q0, т/ч м2 2,0 2,0 2,0 0,7 0,7 3,2 1,3

Размер ячейки, мм 13- 25 13-25 13-80 6-60 6-50 8 6

Мощность, кВт: двигателя; двигателя вентилятора 4,5 4,5 4,5 4,0 10,0 3,5 13 4,0 4

Масса, т 1,2 1,6 1,1 2,0 4,5 2,5 1,6

Производительность, т/ч 6,25 6,20 6,25 2,19 11,25 35,00 16,0

Удельная мощность, кВт/т 0,72 0,73 0,72 1,83 0,89 0,47 0,5

Примечание. Буквы в типоразмере грохота обозначают: Г -грохот; В - вибрационный; Р - рессорный; У - универсальный; П - подвесной; И - инерционный; Л - легкого типа; Б - барабанный; Т - торфяной.

Из анализа возможных методов и машин для сепарации наиболее эффективным для подстилочного помета оказывается метод сепарации в барабанном сепараторе. Подтверждением тому являются неоспоримые достоинства барабанного сепаратора (с вращающимся сепарирующим органом - ситом):

- высокие показатели производительности и эффективности;

- простота конструкции и обслуживания;

- длительность воздействия на сепарируемый материал с возможностью варьирования параметров;

- возможность комбинирования и совмещение технологических процессов (сушка, измельчение, дробление);

- отсутствие жестких требований к неравномерности подачи материала;

- бесшумность в работе.

156

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

Перемещение материала и сепарация в барабанном сепараторе происходит следующим образом. За счет сил трения частица некоторое время вращается совместно с барабаном и поднимается на некоторую высоту, затем срывается и скользит вниз. При пересыпании материала по сетке происходит его разделение на фракции. Частица прижимается к поверхности сита под действием веса и центробежной силы, возникающей при вращении барабана. Чем больше частота вращения, тем выше поднимается частица, не отрываясь от стенки барабана. При превышении некоторой критической частоты вращения барабана частица будет вращаться вместе с ним [2]. Предельная угловая скорость юпр барабана определяется по формуле:

Юпр =710/(fR),

где f - коэффициент трения;

R - радиус барабана.

Для барабанного грохота ГБТ предусмотрена частота вращения, близкая к критической [2].

Для решения вопроса сепарации подстилочного помета для последующей грануляции разработана методика и программа исследований. Целью исследований является определение конструктивных параметров и режимов работы барабанного сепаратора подстилочного куриного помета на опилках. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) разработать экспериментальный образец барабанного сепаратора для определения конструктивных и режимных параметров;

2) определить влияние конструктивных и режимных параметров на производительность и эффективность сепарации;

3) определить энергоемкость процесса сепарации подстилочного помета.

Для исследований выбраны основные факторы, наиболее сильно влияющие на процесс:

- длина рабочей поверхности цилиндрической сетки барабана;

- частота вращения барабана;

- угол наклона барабана (табл. 2).

157

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2004. Вып. 76.

Факторы и уровни их варьирования проведения экспериментальных исследований

Таблица 2

Обозначение факторов Наименование факторов Уровни варьирования Шаг

натуральное кодированное -1 0 +1

1с Xi Длина цилиндрической сетки, м. 0,50 0,75 1,00 0,25

n Х2 Частота вращения, мин-1 5,0 17,5 30,0 12,5

в Хз Угол наклона, 0 5 10 15 10

Экспериментальный образец барабанного сепаратора (см. рис.) представляет собой раму с приводной станцией, барабан, механизм изменения угла наклона и лотки, желоба для загрузки и выгрузки материала.

Экспериментальный образец барабанного сепаратора:

1 - барабан; 2 - загрузочный лоток; 3 - заслонка; 4 - платформа приводной станции; 5 - балка; 6 - рама сепаратора; 7 - механизмы изменения угла наклона; 8 - выгрузной лоток; 9 - цилиндрическая вставка

Цилиндрический барабан состоит из витой сетки со сваркой в местах переплетения витков. Форма ячеек квадратная со стороной

158

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

10 мм, толщина проволоки сетки 2 мм. Сетка в виде цилиндра диаметром 0,5 м. длиной 1,15 м (рабочая длина 1,0 м) опирается на две пары катков. Один каток приводной - обеспечивает вращение сетки.

Способы изменения величин исследуемых параметров лабораторной установки:

- длина рабочей зоны барабана сепаратора, изменяется путем перемещения цилиндрической вставки внутри барабана, выполненной из листа толщиной 1,5 мм;

- угол наклона барабана, изменяется путем изменения вертикального положения опоры задних катков.

- частота вращения барабана, варьируется путем изменения передаточного отношения привода барабана с помощью сменных звездочек.

В качестве параметров, определяющих критерии оценки, приняты следующие.

1. Производительность сепаратора по продукту мелкой фракции, может быть определена по массе прохода, полученной за определенное время на установившемся режиме по формуле:

Q=3,6 G* /Т ,

где Q - производительность сепаратора, т/ч;

Gn - масса прохода, (нижнего класса), кг ;

Т - время работы сепаратора, с.

2. Эффективность сепарации определяется по содержанию нижнего класса в исходном продукте и сходе.

Е = Gп / G a ,

где Е - эффективность сепарации;

G - масса обрабатываемого материала, кг; а - долевое содержание материала нижнего класса в обрабатываемом материале (кг/кг).

При сепарировании материал нижнего класса не отделяется полностью и в сходе остается его часть равная Gcb, где Gc - масса схо-

159

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2004. Вып. 76.

да (верхнего класса, не прошедшего через сито); b - долевое содержание материала нижнего класса в сходе.

Тогда баланс материала нижнего класса при просеивании принимает вид

G a = G* + Gcb .

Массу нижнего класса в проходе Gn определяем по разности, используя метод ситового анализа для определения массы материала нижнего класса в сходе,

Gn = G a - Gcb .

3. Энергоемкость процесса сепарации, которую определяем по формуле:

Э = N / Q ,

где N - потребляемая мощность на привод барабана, кВт.

Таким образом, анализ существующих сепарирующих устройств показал перспективность сепаратора барабанного типа. Предложенная программа и методика исследования методом планирования эксперимента позволит определить рациональные величины значений конструктивных параметров и режимов работы сепаратора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клейн Г.К.Строительная механика сыпучих тел. - М.: Стройиздат, 1977. - 256 с.

2. Горфин О.С. Машины и оборудование по переработке торфа. -М.: Недра, 1990. - 550 с.

3. Иванов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. - М.: Колос, 2001. - 380 с.

Получено 13.04.2004.

УДК 631.22:628.8-52

160