Анализ взаимодействия рабочей поверхности рыхляще-перемешивающего устройства сушилки со слоем льновороха

2. Тельнов, А. Ф. Исследование процесса очистки щелочных моющих растворов, применяемых на сельскохозяйственных ремонтных предприятиях: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / А. Ф. Тельнов. - М.: ГОСНИТИ, 1972. - 148 л.

3.Нефедов, Б. Б. Гидроциклонная очистка моющих растворов / Б. Б. Нефедов, А. Ф. Тельнов // Опыт применения новых моющих средств: сб. докладов семинара / ГОСНИТИ, - М., 1973. - С 101 - 108.

4.Казаков, А. Л. Интенсификация гидроциклонной очистки моющих растворов электромагнитной обработкой: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / А.Л. Казаков - Минск: БГСХА, 2012. - 150 с.

5. Трехпродуктовый гидроциклон: пат. 5479 Респ. Беларусь, МПК B 04C5/00. / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич, А. Л. Казаков, М. В. Левкин; заявитель Бел. гос. с/х акад. - № u20080838; заявл. 11.11.2008; опубл. 30.08.2009 // Афщыйны бюл. / Нац. Центр штэлектуал. уласнасщ. - 2009. - №4. - С. 187.

6.Мажугин, Е. И. Автоматизация управления выведением масел из трехпродуктового гидроциклона / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич // Тракторы и сельхозмашины. - 2009. - Вып. 9. - С. 13-15.

7.Мажугин, Е. И. Система автоматизации работы трехпродуктового гидроциклона / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич, Ю. Н. Бушуев // Вестник Белорус. гос. с.-х. акад. - 2011. - №2. - С. 134-138.

8. Система управления трехпродуктовым гидроциклоном: пат. 8105 Респ. Беларусь, МПК В 04С 5/00, / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич, Ю. Н. Бушуев; заявитель Бел. гос. с/х акад. - № u 20110561; заявл. 11.07.2011; опубл. 03.01.2012 // Афщыйны бюл. / Нац. цэнтр штэлектуал. уласнасщ. - 2012. - № 2. - С. 212.

9.Мажугин, Е. И. Результаты лабораторных исследований очистки моющих растворов от нефтепродуктов трехпро-дуктовым гидроциклоном / Е. И. Мажугин, А. В. Пашкевич // Вестник Белорус. гос. с.-х. акад. - 2012. - № 2. - С. 143-147.

10. Тельнов, Н. Ф. Технология очистки сельскохозяйственной техники / Н. Ф. Тельнов. - М.: Колос,1973. - 296 с.

11. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И. Е. Идельчик; под ред. М. О. Штейнберга. -3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

12. Терновский, И. Г. Гидроциклонирование / И. Г. Терновский, А. М. Кутепов. - М.: Наука, 1994. - 350 с.

13. Мажугин, Е. И. Тонкослойное сепарирование моющих растворов, используемых при ремонте машин: дис. ...канд. техн. наук: 05.20.03 / Е. И. Мажугин. - М.: ГОСНИТИ, 1987. - 220 с.

14. Любые нефтепродукты // Плотность нефтепродуктов [Электронный ресурс] - 2013 - Режим доступа: http://www.petrolmarket.ru/1.htm - Дата доступа: 13.12.2013.

УДК 631.361.42

В. А. ШАРШУНОВ, В. Е. КРУГЛЕНЯ, А. С. АЛЕКСЕЕНКО, В. И. КОЦУБА

АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЫХЛЯЩЕ-ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА СУШИЛКИ СО СЛОЕМ ЛЬНОВОРОХА

В статье приведено обоснование необходимости пере- The article bases the necessity for mixing flax heap in the

мешивания льновороха в сушильной камере карусельной drying chamber of rotary dryer. We have conducted theoretical

сушилки. Проведен теоретический анализ взаимодействия analysis of the interaction of the working surface of the ripper of

рабочей поверхности рыхлителя карусельной сушилки со rotary dryer with a layer of flax heap during final drying. We

слоем льновороха при досушивании. Получены формулы для have obtained formulas for determining the length of the ripper

определения длины рыхлителя и допустимого значения угла and allowable value of the angle of slope of ripping surface. We

наклона рыхлящей поверхности. Определен максимальный have determined the maximum angle of inclination of the work-

угол наклона рабочей поверхности, при котором не проис- ing surface, which does not lead to flax heap tumbling. ходит сгруживание льновороха.

Введение

В технологической схеме послеуборочной обработки льновороха важным звеном является досушивание, так как от влажности зависят сохранность и изменение семенных свойств досушиваемого материала. Высокая влажность приводит к большим энергозатратам на досушивание. Это связано как с энергоемкостью самого процесса, так и с несовершенством технологии и конструкции значительной части действующих сушилок. Поэтому проблема экономии топливно-энергетических ресурсов в процессе досушивания льновороха (они составляют около 90 % всех энергетических затрат) и получение высококачественных семян за счет изыскания новых рабочих органов для сушильных установок очень важны [1].

При досушивании льновороха в сушильной камере средний и особенно нижний слои вороха подвергаются действию более высокой температуры, чем верхний. Поэтому, если влажность в верхнем слое - 12 %, в нижнем слое она составляет всего 7,3 %, т. е. ворох пересушивается. При переработке пересушенного вороха из нижнего слоя увеличивается травмирование семян, что является одной из причин повышения их зараженности и снижения всхожести. Фитопаталогическая проверка травмированных семян в лаборатории подтверждает, что около 85 % их являлись носителем инфекции [2].

Анализ источников

В процессе эксплуатации карусельной сушилки выявлен существенный недостаток в конструкции загрузочного устройства: материал неравномерно распределяется по площади вращающейся плат-

формы сушильной камеры. При толщине слоя вороха 0,4-0,6 м в нем наблюдается формирование каналов, сквозь которые агент сушки уходит в окружающее пространство, оказывая минимальное досушивающее воздействие. Увеличивается продолжительность досушивания льновороха, а с ней -удельные затраты топлива и энергии. Это отрицательно сказывается на ресурсосбережении и качестве семян [2, 3].

Для устранения отмеченных недостатков в процессе досушивания необходимо перемешивать льноворох в сушильной камере, поэтому для повышения производительности, уменьшения потерь тепла, неравномерности досушивания и получения высококачественных семян нами разработано рыхляще-перемешивающее устройство, устанавливаемое в виде клинообразного кожуха на выгрузной фрезе сушилки [4, 5, 6, 7, 8].

Методы исследования

В ходе исследований использовались методы: экспериментальный, системного подхода, анализа и синтеза.

Основная часть

Для обеспечения равномерного досушивания проведем теоретический анализ взаимодействия слоя льновороха с рабочей поверхностью рыхлителя.

При вращении карусельной сушилки льноворох вместе с ее нижней решетчатой сушильной платформой 3 (рис. 1) движется по окружности с постоянной скоростью УС0 при данном Я. На небольшом участке пути дугу окружности можно принять за отрезок прямой. Поскольку скорость вращения невелика, силой инерции можно пренебречь. По отрезку прямой, заменяющему дугу окружности, направим ось ОХ. В точке х = 0 на пути движения слоя льновороха встречается рабочая поверхность рыхлителя, уравнение поверхности которого известно:^ = х. Высоту слоя льновороха на сушильной платформе в любой точке х обозначим через Нр = Нр(х). Средняя скорость движения вороха в сечении х равна УС (х). Считаем, что она направлена по касательной к рабочей поверхности рыхлителя.

Рис. 1. Схема прохождения слоя льновороха через рабочую поверхность рыхляще-перемешивающего устройства: 1 - слой льновороха; 2 - рыхлитель; 3 - решетчатая сушильная платформа;

4 - выгрузное устройство; А - зона рыхления; Б - зона перемешивания льновороха; ф - угол наклона рыхлящей поверхности; h0, hp, h2 - высота слоя вороха перед рыхлителем на рабочей поверхности рыхлителя и после перемешивания, м; Н - высота сброса льновороха, м; VCO - скорость движения вороха до встречи с рыхлителем, м/с; VC - скорость движения вороха на рабочей поверхности рыхлителя, м/с

Предполагая поток льновороха стационарным (не зависящим от времени) и с постоянной плотностью, а также отсутствие обрушения слоя вороха на поверхности рыхлителя назад под действием касательной составляющей веса и превышения угла естественного откоса, делаем заключение, что через каждое сечение потока в единицу времени должно проходить постоянное количество вороха.

Через сечение до рыхлителя проходит ув VC0 h0 кг/с льновороха на единицу ширины, где ув - плотность льновороха, кг/м3; через сечение х на рабочей поверхности рыхлителя - ув • Vc ^рсо$ф , кг/с. Приравнивая количества льновороха, получим:

Veo-ho =Vc -hp cos ф , т.е. h = h°'Vc0 ,

p Vc  соэф'

где VC0 - скорость движения вороха до встречи с рыхлителем, м/с; h0 - высота слоя льновороха перед рыхлителем, м; Vc - скорость движения льновороха по рабочей поверхности рыхлителя, м/с; hp -высота слоя льновороха на рабочей поверхности рыхлителя, м.

Для определения параметров рыхлителя длины l и угла наклона ф получим закономерность движения льновороха по его поверхности. При некотором значении радиуса R выделим элемент вороха с площадью основания 1. Его масса равна m = ув • h0 При входе на поверхность рыхлителя он имеет скорость VC0 cos ф , направленную вдоль его поверхности. На выделенный элемент действуют силы: а) составляющая силы веса m • g • sin ф , направленная против движения;

б) сила трения F„f = m  g  cos ф (f- коэффициент трения), также направленная против движения;

в) сила подпора движущегося вороха Fnc>dn, пропорциональная весу вороха до рыхлителя с коэффициентом пропорциональности п, учитывающим наличие внутреннего трения на единицу длины г]- \ -(2-n-R-()-yB -g-cos^.

Движущая сила Fde будет являться результирующей выше перечисленных сил (рис. 2).

S

Fnодn cosy, N Fе

mgsiny

X

Рис. 2. Схема сил, действующих на выделенный элемент вороха на рабочей поверхности рыхляще-перемешивающего устройства

Тогда по второму закону Ньютона получим:

т  S = r¡  h0  (2 • л  R - /) • ув  g  со$,ф - ^

—т-ътф- т•£• / -оо8ф,

где ^ _ У - длина пути по поверхности рыхлителя. Разделим на т = ув • \ • 1, (м2) и введем обо-

008 ф

значения:

а = ^-( 2- ж- Я —1 )• оо8ф; ^

в = g -зтф + g• f • 008ф.

Тогда:

5 = о-е.

Поскольку движение замедляется а — в<0, т.е. а<в. Интегрируя, получим

$>=УС ={а-в)-гр + Усо-со$,ф.

Отсюда получаем предельное значение времени т , при котором скорость становится равной нулю:

УСО • 008 ф

Интегрируя скорость, найдем путь S:

~ — СО

т1

S =

Пройденный путь должен быть не больше пути для предельного значения т :

VCo • cos ф Vnr)- cos s <---—+ -

2-

2-g-^ф-

l

Пренебрегая l в сравнении с 2- ж-R и учитывая, что S =

2-g-(1еФ + f - 2-ж-R  jj) При этом Усо — ю- R. Формулу (9) можно записать в виде:

СОБф

Vco 'cos2 ф

или, так как = —2 -R,2 в виде:

i< vCo -cos2 ф + 2-ж-R-V-f

2-g-l

, оо R -cos ф „ „ ni-i

tgф<---+ 2-ж-R-v-f.

2-g-l

VCo- cos

Пользуясь формулой:

<™2 ф = —Цг,

ф 1 + tg2ф

неравенство для определения ф приведется к виду:

V 2

tg 3ф-

или

V 2

^ 2ф + l)•

Учитывая, что Уса = &• Я; а = 003 с-1 = 0,00314 с-1 и =а>2 • Я2|д=1 = 0,0000099;

60

Vc0\R=2= 0,000039; V^\R=i = 0,000089; V^R=4=0,000158.

Ввиду малости правой части (14) с высокой степенью точности можно записать:

tgф<2•п• Я ц-/; ф<аг^

Решение неравенства на ПЭВМ дает поправки к данному решению только в 4 знака после запятой. Если ввести высоту сброса льновороха Н = £  tgф, то из (9) получим:

\ а.я2

Допустимые значения угла рыхлящей поверхности ф приведены в таблице при ю = 0,03 мин-1 и

/ =0,35.

Допустимые значения угла наклона рыхлящей поверхности, град.

Радиус сушильной платформы я, м Коэффициент пропорциональности Ц , учитывающий вес вороха до рыхлителя

0,05 0,1 0,15

1 - 15,5 30,6

2 15,5 42,2 56,9

3 30,6 56,9 68,0

Заключение

Применение клинового рыхляще-перемешивающего устройства позволяет обеспечить равномерность сушки льновороха по всему объему сушильной камеры с одновременным разрушением образуемых воздушным потоком агента сушки «окон», снижающих эффективность сушки из-за неравномерной плотности материала. При конструировании рыхлителя в виде наклонной плоскости высоту сброса и его длину следует выбирать так, чтобы выполнялось неравенство (16), что будет предотвращать сгруживание льновороха перед рыхлителем.

Использование рыхлителя с допустимым переменным углом рыхлящей поверхности от 15,5 до 68,0 град. при радиусе сушильной камеры 2 и 3 м соответственно предотвращает сгруживание материала и обеспечивает эффективное его перемешивание и снижение времени сушки на 13-17 %. ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеенко, А. С. Досушивание льновороха на двухъярусной карусельной сушилке с рыхляще-перемешивающим устройством: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01. / А. С. Алексеенко. - Горки, 2009. - 221 с.

2. Переработка семенного вороха на стационаре / В. А. Шаршунов [и др.] // Селекция и семеноводство. - 1991. - №4. -С. 51-53.

3. Крючков, Е. Н. Ресурсосберегающее досушивание семенного вороха клевера на сушилках карусельного типа: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01. / Е. Н. Крючков. - Горки, 1991. - 173 с.

4. Клинообразный рыхлитель-разравниватель вороха: пат. 2292 Респ. Беларусь, МПК F 26В 25/04 / В. А. Шаршунов,

В. Е. Кругленя, А. Н. Кудрявцев, А. С. Алексеенко, В. И. Коцуба; заявитель В. А. Шаршунов [и др.]. - № и 20050172; заявл. 30.03.05; опубл. 30.12.05 // Афщыйны бюл. / Нац. цэнтр штэлектуал. уласнасщ. - 2005. - № 4. - С. 66.

5. Исследование процесса сушки льновороха двухъярусной карусельной сушилкой с рыхлением и перемешиванием / В. А. Шаршунов [и др.] //Весщ Нац. акад. навук Беларусг Сер. аграр. навук. - 2005. - № 4. - С. 110-113.

6. Рыхлитель-разравниватель льновороха для противоточной карусельной сушилки / В. А. Шаршунов, В. Е. Кругленя,

A. С. Алексеенко [и др.] //Еко1(^1с7пе а8рек1у тесИапиаф рпЛкф п^Нппе]: та1ег1а1у 11 М1е(17упаг. 8утр., - Шаге7а%га, 1314 шге8п. 2005г. ЛпЧ ЪМо^тс. тесИ. 1 е1ек1г. гоЫй'М'а; Котйе1 Майкову: ХНатап [1 1.]. - Шаге7а%га, 2005. - Б. 202-206.

7. Клинообразный рыхлитель-разравниватель вороха: пат. 2292 Респ. Беларусь, МПК F 26В 25/04 /В. А. Шаршунов,

B. Е. Кругленя, А. Н. Кудрявцев, А. С. Алексеенко, В. И. Коцуба; заявитель В. А.Шаршунов [и др.]. -№ и 20050172; заявл. 30.03.05; опубл. 30.12.05 //Афщыйны бюл. /Нац. цэнтр штэлектуал. уласнасщ. - 2005.- № 4. - С. 66.

8. Обоснование конструктивных параметров рыхлителя вороха карусельной сушилки / В. Е. Кругленя [и др.] // Вестн. Белорус. гос. с.-х. акад. - 2008. - №1. - С. - 110-113.