WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Выбор СВЧ нагрева был сделан исходя из технологических требований, предъявляемых к устройству, осуществляющему подготовку семян к электросепарации, и известной зависимости потерь энергии в воде от частоты электромагнитного поля, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1 – Обоснование допустимого времени нагрева для разной частоты электромагнитного поля: 1 - зависимость допустимого времени нагрева от частоты; 2 – зависимость фактора потерь энергии электромагнитного поля в воде Как видно из рисунка 1, с увеличением частоты электромагнитного поля происходит уменьшение времени нагрева. Для диапазона частот электромагнитного поля определяется диапазон времени нагрева. Максимальное значение фактора потерь в воде говорит о максимальной эффективности нагрева энергией электромагнитного поля.

Чем больше значение фактора потерь, тем больше энергии воспринимает вода.

Оптимальная продолжительность нагрева семян зерновых культур в электромагнитном поле находится в пределах 5…50 с. Также определяется диапазон частот электромагнитного поля, при котором фактор потерь энергии в воде максимален: от 8·109 до 6·1010 Герц.

С использованием известного выражения определено максимальное время обработки семян в электромагнитном поле:

V СP + P t V, (10) = tg ЕV где – изменение объема клетки; Р – давление в клетке; V –начальный объем клетки; t – повышение температуры в клетке; – коэффициент температурного расширения; - угловая частота; – диэлектрическая проницаемость среды; tg – тангенс угла диэлектрических потерь; Е –напряженности электрического поля.

Допустимое время зависит от диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь семян.

Данная математическая модель послужила основой для создания устройства, которое может заряжать семена в поле коронного разряда, разряжать их и разделять по остаточному заряду.

На рисунке 2 приведен общий вид коронного электросепаратора. Он состоит из: 1 – коронирующий подвижный электрод; 2 – транспортерная лента; 3 – щеточка для удаления налипших частиц; 4 – классификатор; 5 – бункер; 6 – электродвигатель; 7 – источник высокого напряжения.

Коронирующий электрод 1 меняет свое местоположение и длину, тем самым меняется длина зоны зарядки и зоны разрядки.

Рисунок 2 – Коронный электросепаратор На разработанное устройство получены два патента на полезную модель №71566 «Коронный электросепаратор» и №68366 «Коронный электросепаратор семян» и патент на изобретение №«Коронный электросепаратор», авторы Знаев А.С., Осинцев Е.Г.

Таким образом, гипотеза послужила основой для разработки способа разделения целых и микротравмированных семян зерновых культур, была воплощена в устройстве «Коронный электросепаратор», которое прошло экспертизу в Федеральной службе по интеллектуальной собственности.

На основании анализа математической модели процесса были сделаны следующие выводы.

1. Электрические параметры (электропроводность, диэлектрическая проницаемость) и площадь поверхности зерна определяют кинетику зарядки и разрядки.

2. Учитывая кинетику зарядки и разрядки, изменение угла отрыва семени от изменения проводимости, наибольшую четкость процесса разделения семян по степени травмированности можно получить, при проводимости зерна в диапазоне 10-10…10-13 См/м.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» представлена программа эксперимента и методики определения зависимостей.

Лабораторная установка для проведения экспериментов состоит из: нагревателя, накопительного бункера, ленточного транспортера с регулируемым приводом, подвижного коронирующего электрода, классификатора и источника высокого напряжения.

Программа исследований Теоретические исследования позволили разработать новую технологию разделения целых и микротравмированных семян зерновых культур, требования к процессу разделения, реализующего эту технологию.

Для определения конструктивных параметров установки программой исследований предусматривалось:

1. Исследование зависимости проводимости семян зерновых культур от влажности.

2. Исследование зависимостей изменения влажности целых и микротравмированных семян зерновых культур от времени нагрева.

3. Исследование зависимостей изменения проводимости целых и микротравмированных семян зерновых культур от времени нагрева.

4. Исследование зависимостей изменения углов отрыва целых и микротравмированных семян зерновых культур от времени нагрева.

5. Исследование процесса разделения целых и микротравмированных семян зерновых культур на экспериментальной установке.

Методика проведения экспериментов соответствует требованиям достоверности и точности согласно ГОСТ Р ИСО 5725-2002 и ГОСТом «Семена сельскохозяйственных культур».

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» представлены результаты экспериментальных исследований.

Опыты показали, что проводимость семян зерновых культур зависит от влажности. На рисунке 3 приведена зависимость проводимости семян от влажности.

Рисунок 3 – Зависимость проводимости семян от влажности На рисунке 4 приведены зависимости изменения влажности от времени нагрева для семян различной степени травмированности.

Рисунок 4 – Изменение влажности семян в зависимости от времени нагрева: 1 – целые; 2 – повреждены оболочки около зародыша;

3 – повреждены оболочки около зародыша и на спинке; 4 – сморщенные оболочки; 5 - повреждены оболочки по всей поверхности На рисунке 5 приведена зависимость проводимости семян зерновых культур от времени нагрева для разных категорий микротравм.

Рисунок 5 – Зависимость изменения проводимости семян зерновых культур от времени нагрева: 1 – целые; 2 – повреждены оболочки около зародыша; 3 – повреждены оболочки около зародыша и на спинке;

4 – повреждены оболочки по всей поверхности Как показывают графики на рисунке 5, изменение проводимости более интенсивно идет у семян зерновых культур категорий 3 и 4, для целых семян скорость изменения проводимости минимальная.

Этот факт подтверждает возможность разделения целых и микротравмированных семян зерновых культур по степени микротравмированности.

На рисунках 6,а и 6,б показаны вероятностные плотности распределения угла отрыва семян зерновых культур до и после нагрева.

а б Рисунок 6 – Вероятностная плотность распределения угла отрыва семян зерновых культур: а – без нагрева; б - после 40-секундного нагрева:

1 – целые; 2 – повреждены оболочки около зародыша; 3 – повреждены оболочки около зародыша и на спинке; 4 – сморщенные оболочки;

5 - повреждены оболочки по всей поверхности Вариационные кривые на рисунках 6,а и 6,б показывают существенное отличие угла отрыва целых и микротравмированных семян зерновых культур после нагрева.

На рисунке 7 показаны зависимости построенные по опытным точкам и с помощью теоретической модели. Для оценки достоверности рассчитан коэффициент корреляции: r = 0.а б Рисунок 7 - Опытные данные и теоретическая зависимость угла отрыва от времени нагрева: а – для травмированных семян; б - для целых семян:

1 – теоретическая зависимость; 2 – экспериментальные данные Таким образом, можно утверждать о достоверности математической модели процесса разделения семян на коронном электросепараторе.

На рисунке 8 показаны гистограммы распределения семян пшеницы Сид-88 по степени травмированности.

На рисунке 8 видно, что в секции I…IV и XIV…XX семена не попали, разделение семян было в V…XIII ячейках. Целые семена распределились в V…IX ячейках, микротравмированные – в VI…XIII.

Рисунок 8 – Сепарация целых и микротравмированных семян зерновых культур: 1 – целые; 2 – повреждены оболочки около зародыша;

3 – повреждены оболочки около зародыша и на спинке; 4 – сморщенные оболочки; 5 - повреждены оболочки по всей поверхности.

В пятой главе «Рекомендации по созданию коронного электросепаратора семян зерновых культур» приводятся разработанные рекомендации по созданию коронного электросепаратора и его обслуживанию.

В качестве примера приведены основные параметры коронного электросепаратора семян производительностью 2,5 т/ч: линейная скорость транспортерной ленты до 1 м/с; ширина транспортерной ленты до 1 м; длина коронирующего электрода до 1 м; длина зоны зарядки семян до 0,3 м; диаметры барабанов транспортера – до 0,3 м; межэлектродное расстояние – до 0,1 м; источник высокого напряжения до 50103 В, при токе коронного разряда до 510-3 А.

Семена зерновых культур могут проходить различные варианты обработки. В технологическом процессе, коронный электросепаратор семян может занять место либо после операции триерования, либо после электромагнитной очистки, либо после пневмосортирования. Вариант внедрения коронного электросепаратора в технологический процесс зависит от требований, предъявляемых к семенам.

После отделения целых и микротравмированных семян зерновых культур они направляются на операцию протравливания или сразу упаковываются в мешки.

На коронном электросепараторе была обработана партия оригинальных семян яровой пшеницы Ирень репродукции третьего года.

Семена пшеницы Ирень имеют удостоверение о качестве семян №879-80 от 28.04.2008 г., выданное филиалом Федерального государственного учреждения «Российский сельскохозяйственный центр» по Свердловской области. После отделения целых и микротравмированных семян пшеницы Ирень на коронном электросепараторе семена ценной фракции были направлены на экспертизу в филиал Федерального государственного учреждения «Российский сельскохозяйственный центр» по Челябинской области. В результате экспертизы получено удостоверение о качестве семян №5 от 2.12.2008 г. и акт производственной проверки результатов законченной научно-технической разработки, выданным ГНУ «Уральский НИИСХ».

До отделения всхожесть составлялась 92%, после отделения – 97%. Семена соответствуют ГОСТ Р 52325-2005 (категория оригинальных семян на семенные цели).

В шестой главе «Экономическая оценка применения коронного электросепаратора семян в сельском хозяйстве» рассчитан ожидаемый экономический эффект при отделении микротравмированных семян зерновых культур от целых.

На основании проведенных опытов была рассчитана экономическая эффективность из условий, что всхожесть семян увеличилась на 5%.

Таблица 1 - Экономические показатели от внедрения установки Базовый Новый Показатель вариант вариант Балансовая стоимость установки, руб. 1500 тыс. 1120 тыс.

Капитальные вложения, руб. 400 тыс. 200 тыс.

Эксплуатационные затраты, руб./т 208,в том числе:

заработная плата 14,амортизационные отчисления 66,ремонтные отчисления 48,затраты на электроэнергию 79,Годовой экономический эффект от по450 тыс.

вышения качества продукции, руб.

Годовой экономический эффект от ожи1659 тыс.

даемого повышения урожайности, руб.

Суммарный годовой ожидаемый эконо2109 тыс.

мический эффект, руб.

Срок окупаемости капитальных вложе0,ний, год Экономическая оценка применения коронного электросепаратора проводилась на основе экспериментальных исследований.

Основными показателями для определения экономической эффективности являются: урожайность зерновых культур; прямые производственные затраты; снижение потерь при производстве зерновых культур.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Разработан способ и математическая модель процесса отделения микротравмированных семян зерновых культур от целых с использованием возможностей электронно-ионной технологии. Получены выражения для расчета результирующей силы, действующей на семена пшеницы в зоне разделения коронного электросепаратора с учетом их электрических параметров. Разделение возможно в диапазоне проводимостей 10-13…10-10 См/м.

2. Разработан способ подготовки семян зерновых культур к сепарации в электрическом поле коронного разряда с целью отделения микротравмированных семян от целых.

3. Разработано устройство для разделения смеси из целых и микротравмированных семян зерновых культур на примере семян пшеницы. Получены два патента на полезную модель и решение на выдачу патента на изобретение.

4. Разработана методика проведения экспериментальных исследований на основе требований ГОСТ Р ИСО 5725-2002. Полученные результаты экспериментальных исследований с вероятностью 90% совпадают с расчетными результатами.

5. Разработанная методика подготовки зерна к электросепарации позволяет получать зерна пшеницы с заданной влажностью без потери жизнеспособности семян. Начальная влажность семян должна быть не более 17%.

6. Экспериментально исследован процесс отделения микротравмированных семян зерновых культур от целых на коронном электросепараторе. Подтверждены основные теоретические положения математической модели процесса и выявлены оптимальные параметры установки на примере семян пшеницы. Большая четкость разделения наблюдается в диапазоне проводимостей семян 10-13…10-10 См.

7. Рассчитан экономический эффект, полученный в результате повышений качества семян за счет повышения всхожести семян на 5%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Знаев А.С., Осинцев Е.Г. Коронный электросепаратор семян // Сельский механизатор, 2008, №3, с.10-11.

Публикации в других изданиях:

2. Знаев А.С., Осинцев Е.Г. Пути решения проблемы отделения микротравмированных семян от целых // Вестник ЧГАУ. Т. 46.

Челябинск, 2005, с. 79-83.

3. Осинцев Е.Г. Энерго- и ресурсосберегающие технологии в производстве семян зерновых культур // Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Сб. материалов Всерос. студенч. олимпиады, науч.-практ.

конф. и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых, 6-декабря 2005 г. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005, с.

347-349.

4. Осинцев Е.Г. Влияние внешних воздействий на физические параметры семян зерновых культур // Материалы юб. XLV междунар. науч.-техн. конф. «Достижения науки – агропромышленному производству». Челябинск: ЧГАУ, 2006, с. 204-205.

5. Осинцев Е.Г. Разделение соразмерных частиц по электрическим свойствам на коронном электросепараторе // Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Сб. материалов Всерос. студенч. олимпиады, науч.практ. конф. и выставки студентов, аспирантов и молодых ученых, 19-22 декабря 2006 г. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУУПИ, 2006, с. 156-159.

6. Осинцев Е.Г. Использование СВЧ-полей в технологии производства семян зерновых культур // Материалы XLVI междунар.

науч.-техн. конф. «Достижения науки – агропромышленному производству». Челябинск: ЧГАУ, 2007, с.13-17.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»