Результаты исследований самотечной системы удаления навоза периодического действия

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

УДК 631.22.018 АН. ТРОПИН

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ САМОТЕЧНОЙ СИСТЕМЫ УДАЛЕНИЯ НАВОЗА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Изложен принцип действия лабораторной установки (модель ванны самотечно-сливной ванно-трубной системы удаления навоза периодического действия), определены оптимальные параметры и режимы работы системы.

Реконструкция и техническое перевооружение существующих свиноводческих ферм и комплексов является главным направлением восстановления отрасли свиноводства. При этом перспективным является бесподстилочное содержание свиней на решетчатых полах с получением навоза влажностью 90-92%.

В настоящее время наиболее эффективной является современная самотечно-сливная ванно-трубная система удаления навоза периодического действия [1]. В Российской Федерации данная система навозоудаления недостаточно исследована. Из анализа литературных источников [2] следует, что исследования, в основном, проведены по определению параметров гидравлической системы удаления навоза непрерывного действия. Системы периодического действия, в частности самотечно-сливная ванно-трубная система навозоудаления, изучены не полностью: недостаточно теоретических исследований, а экспериментальные носят лишь технологический характер. Поэтому целью данных исследований является определение оптимальных параметров и режимов работы для совершенствования самотечно-сливной ваннотрубной системы удаления навоза периодического действия.

Для экспериментального определения эффективных конструктивных параметров и особенностей работы самотечно-сливной ваннотрубной системы периодического действия разработана и изготовлена лабораторная установка

128

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.

Рис. 1. Схема лабораторной установки самотечно-сливной ванно-трубной системы удаления навоза периодического действия:

1 - ванна навозоприемная; 2 - рама; 3 - приемная емкость; 4 - задвижка пробкового типа; 5 - металлические перегородки; 6 - коллектор

Модель ванны самотечно-сливной системы навозоудаления функционирует следующим образом: с помощью металлических перегородок 5 задается необходимая ширина ванны 1 (200, 400, 600 мм) и устанавливается уклон коллектора 6 (0,003; 0,0045; 0,006) по гидроуровню. Отверстие на дне канала перекрывается задвижкой пробкового типа 4. Навоз необходимого объема и массы заданной влажности загружается в ванну.

Слив навоза перекрывается задвижкой по истечении 30 мин. Предварительно перед открытием задвижки проводят замер температуры навоза. Одновременно с открытием задвижки для слива навоза включается секундомер для определения времени спуска навоза и производительности установки. После удаления навозной массы из ванны в приемную емкость, в течение получаса замеряется слой навоза, оставшийся на дне ванны через каждые 10 минут. Замеры высоты остаточного слоя производятся в 11 точках на длине 2 м (через каждые

129

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

0,2 м) с помощью линейки. Уклон коллектора установки замеряют с помощью гидроуровня. Затем определяется относительная влажность осадка навоза, оставшегося в канале, и строятся профили остаточного слоя. Каждый опыт проводится в 3-кратной повторности.

Рис. 2. Общий вид лабораторной установки самотечно-сливной ванно-трубной системы удаления навоза периодического действия

Из ранее проведенных исследований установлено, что при влажности навоза более 90% остаточный слой увеличивается, что объясняется интенсивным расслоением навоза на фракции и выпадением в осадок. Для проверки продолжительности отстаивания навоза в модели ванны был проведен предварительный опыт по изучению расслаивания навоза.

В стеклянный мерный цилиндр объемом 500 мл помещался навоз заданной влажности объемом 500 мл. Показатели высоты остаточного слоя снимали каждые 2 часа в течение суток. По результату проведенного опыта следует что, процесс удаления навоза из ванны более эффективен при меньшей продолжительности отстаивания навоза.

На основе исследований гранулометрического состава свиного навоза было установлено, что состав твердой фракции не однороден по содержанию частиц различных размеров. Основную массу навоза

130

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.

влажностью 88-94% составляют частицы размером 1-3 мм - это не переварившиеся, плохо размолотые компоненты комбикорма.

Исследования проведены на физической модели самотечносливной ванно-трубной системы навоудаления с применением многофакторного эксперимента. Выбор факторов и их значений (см. таблицу) на нулевых уровнях проводили на основании предварительного изучения объекта исследования.

Факторы и уровни их варьирования проведения экспериментальных исследований

Факторы Наименование Уровни факторов Интервалы варьирования

В кодированных значениях В именованных величинах Размерность - 0 +

Х1 L м длина канала 2,0 -

Х2 B м ширина канала 0,2 0,4 0,6 0,2

Хз 1к м уклон коллектора 0,003 0,0045 0,006 0,0015

Х4 Ьн м высота заполнения канала навозом 0,04 0,06 0,08 0,2

Х5 Р кг/м3 плотность навоза 1055 -

Хб То кг/м2 предельное напряжение сдвига 1 5 9 4,0

Х7 П Пас вязкость 1 2 3 1,0

Х8 T с продолжительность опорожнения 60 120 180 60

Х9 t 0С температура навоза 5 10 15 5

131

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

В результате исследований предполагалось определить влияние факторов на качество опорожнения ванны. В качестве критерия оптимизации принято минимальное значение высоты остаточного слоя на дне ванны (ho^-min).

По значениям высоты остаточного слоя, полученным после спуска навоза разной влажности, была построена зависимость среднего значения высоты остаточного слоя навоза от влажности навоза (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость высоты остаточного слоя навоза h от относительной влажности навоза W

Из графика следует, что при увеличении влажности навоза с 88% до 90% высота остаточного слоя уменьшается. Это объясняется уменьшением значения предельного напряжения сдвига навоза. При относительной влажности больше 90% высота остаточного слоя в ванне увеличивается. Это происходит вследствие интенсивного расслоения навоза на фракции. Таким образом, минимальная высота остаточного слоя в ванне достигается при относительной влажности навоза 89-91%.

На основе значений высоты остаточного слоя, были определены значения предельного напряжения сдвига и построен график зависимости изменения предельного напряжения сдвига навозной массы от его относительной влажности (рис. 4).

132

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.

Рис. 4. Изменение предельного напряжения сдвига навоза Т0 в зависимости от его относительной влажности навоза W

При изменении относительной влажности навоза с 88% до 91% предельное напряжение сдвига уменьшается, а с 91% до 94% увеличивается, так как происходит расслоение навоза и выпадение его в осадок.

Высота остаточного слоя после слива навозной массы из ванны уменьшается при увеличении уклона коллектора (рис. 5).

ho, мм

зз I-1—^--1—^^—1---^^—1---1—^--1—^^—I---^^—1---1—I--1—^^---1—^^—1----^—1—

0,003 0,0035 0,004 0,0045 0.005 0,0055 0,006 i

Рис. 5. Изменение высоты остаточного слоя навоза навоза Ьо в зависимости от уклона сливной трубы i

133

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

Как видно из графика (рис. 6), высота остаточного слоя навозной массы в модели канала самотечно-сливной ванно-трубной системы навозоудаления при постоянной влажности (W=91%) увеличивается с увеличением высоты заполнения ванны h, и ширины канала В. Эта зависимость справедлива для всех значений относительной влажности навоза в исследуемом интервале.

Рис. 6. Изменение высоты остаточного слоя навоза h0 в зависимости от высоты заполнения h и ширины ванны самотечно-сливной системы навозоудаления В

ВЫВОДЫ

1. На эффективную работу самотечно-сливной ванно-трубной системы удаления навоза периодического действия свиноферм существенное влияние оказывает относительная влажность навозной массы. Поэтому особое внимание должно быть уделено контролю количества воды, поступающей в навозоприемную ванну. Эффективность и безотказность работы системы навозоудаления достигается при относительной влажности навоза 89-91%, что позволяет в значительной мере уменьшить выход остаточного слоя навоза.

2. При проектировании свиноферм следует отдавать предпочтение вариантам с максимально возможным уклоном коллектора и небольшими размерами ванн для приема навоза.

134

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2010. Вып. 82.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гордеев В.В. Параметры и режимы работы универсальной самотечной системы удаления навоза из свинарников / В.В. Гордеев: Дисс...канд. техн. наук. - Ленинград-Пушкин, 1989.

2. Рекомендации по системам удаления, транспортирования, хранения и подготовки к использованию навоза для различных производственных и природно-климатических условий. - М.: ФГНУ «Ро-синформагротех», 2005. - 180 с.

Получено 14.10. 2010.

A.N. TROPIN

INVESTIGATION RESULTS OF A BATCH,

FREE-FLOW MANURE REMOVAL SYSTEM

The paper describes the operation principle of a laboratory-scale analogue of the tank, which is a part of the batch free-flow and drain tank-and-pipe system of manure removal. The tests were carried out to determine the optimal parameters and operation modes of the above system. The outcomes are cited.

УДК 62-626 Д.Г. ИВАНОВ

МЕТОД ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА

Рассмотрены экологические вопросы, связанные с утилизацией помета и получением генераторного газа на его основе.

Функционирование крупных птицеводческих комплексов, как, например, в Ленинградской области, ставит под угрозу экологическое благополучие окружающей природной среды в силу неудовлетворительно организованной работы по утилизации помета. С проблемой утилизации помета столкнулись многие крупные предприятия Ленин-

135