WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 


«РАЗРАБОТКА РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПОСОБА МЕХАНОАКТИВАЦИИ ВИТАМИНИЗИРОВАННОЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ...»

На правах рукописи

Волков Владимир Сергеевич

РАЗРАБОТКА РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СПОСОБА МЕХАНОАКТИВАЦИИ

ВИТАМИНИЗИРОВАННОЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ

КОРМОВОЙ ДОБАВКИ

05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург-2014 Диссертация выполнена на кафедре «Энергообеспечение производств и электротехнологии в АПК» в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный аграрный университет (ФГБОУ ВПО СПбГАУ) Беззубцева Марина Михайловна

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Энергообеспечение производств и электротехнологии в АПК»

(ФГБОУ ВПО СПбГАУ) Касаткин Владимир Вениаминович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технологии и оборудование пищевых и перерабатывающих производств»

(ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА) Аллояров Константин Борисович кандидат технических наук, начальник отдела научных исследований и интеллектуальной собственности (ФГБОУ ВПО МГТУ) ФГБОУ ВПО Пермская государственная

Ведущая организация:

сельскохозяйственная академия им.

академика Д.Н. Прянишникова

Защита диссертации состоится «24» июня 2014 г. в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 в Санкт – Петербургском государственном аграрном университете, по адресу: 196601, Санкт – Петербург, Пушкин, Петербургское шоссе, д.2 (2-й учебный корпус, ауд 2.719)

С диссертацией можно ознакомиться и в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет Автореферат разослан «____» апреля 2014 г.

Автореферат размещен на сайтах http://vak2.ed.gov.ru, http://spbgau.ru

–  –  –

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и степень разработанности проблемы исследования Обеспечение качественными кормами животноводческих, птицеводческих и рыбных хозяйств является одним из приоритетных направлений в системе производства сельскохозяйственной продукции и определяющим фактором при формировании ценовой политики. В рецептурных смесях комбикормов, производимых по традиционным технологиям, от 60 до 80% составляют зерновые компоненты, которые сопоставимы с продуктами, пригодными для питания человека. Наряду с этим во всех странах имеются также и постоянно накапливаются запасы малоиспользуемых или вообще не используемых отходов пищевых и других производств, которые после соответствующей обработки могут приобретать свойства в 1,5 – 3 раза превосходящие фуражное зерно хорошего качества, а также обладают рядом полезных свойств для нормального функционирования организма животных. Потенциально возможные доходы от реализации продукции, полученной из различных отходов, могут многократно превосходить доходы от продажи основного продукта и позволят поднять общую рентабельность производства на 300 – 400%. Что касается отходов пищевой промышлености, то они богаты питательными веществами, легко поддаются ферментативной и микробиологической биоконверсии, различным видам переработки.

Эти ресурсы рассматриваются как наиболее перспективные для развития альтернативных технологий кормопроизводства.

В соответствии с приоритетными направления развития науки и техники в Российской Федерации «Рациональное природопользование», «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика», утвержденными Указом Президента Российской Федерации 7 июля 2011 года, а также в соответствии с Федеральным законом «Об энеросбережении и о повышении энергетической эффективности» от 23 ноября 2009 г.

№ 261 – ФЗ и распоряжением правительства РФ «Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.» для обеспечения роста экономики и повышения качества жизни населения страны необходимо максимально эффективно использовать ее энергетические и сырьевые ресурсы. При этом одним из главных приоритетов «Энергетической стратегии» является снижение удельных затрат энергетических ресурсов путем рационализации их потребления и применения энергосберегающих технологий.

Агропромышленный комплекс Российской Федерации является одним из крупнейших потребителей топливно-энергетических ресурсов, в том числе электроэнергии, которая часто используется нерационально. Данное явление обусловлено множеством факторов, одним из которых является завышенная энергоемкость различных технологических процессов, в том числе одного из основополагающих процессов в кормопроизводстве – процесса измельчения.

Энергоемкость процесса измельчения главным образом зависит от типа применяемого оборудования. В кормопроизводстве это, в основном, аппараты механического принципа действия – молотковые дробилки. Отличительной их особенностью является низкая энергоэффективность.

Одним из перспективных направлений интенсификации процесса измельчения является внедрение в его аппаратурно – технологические системы методов физической механоактивации с применением электромагнитных полей.

Целью исследований является решение проблемы рационального использования вторичных ресурсов в кормопроизводстве путем создания энергоэффективного способа механоактивации витаминизированной биологически активной кормовой добавки (БАДК) с разработкой оборудования нового типа, обеспечивающего интенсификацию процессов, улучшение качественных показателей перерабатываемой продукции при одновременном повышении энергоэффективности и ресурсосбережения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Установить механизм и провести теоретическое обоснование способа формирования диспергирующего усилия, основанного на использовании энергии постоянного по знаку электромагнитного поля;

2. Оценить эффективность способа по энергонапряженности силовых нагрузок и регулированию механических воздействий;

3. Изучить энергетику и динамику физико-механических процессов электромагнитного способа механоактивации и на основании полученных данных разработать математические модели силовых и энергетических воздействий между магнитным полем, рабочими органами и обрабатываемым материалом;

4. Выявить принципы и условия реализации способа в аппарате нового типа дисковом электромагнитном механоактиваторе (ЭДМА). Разработать методику расчета устройства, основанную на использовании современных компьютерных технологий и создать конструкцию ЭДМА для кормопроизводства;

5. Установить технологические возможности ЭДМА и области его практического применения;

6. Внедрить ЭДМА в технологию производства БАД-К с использованием нетрадиционного вторичного сырья – какаовеллы, карбамида и интенсифицировать классические схемы производства комбикорма.

Объектом исследования является электромагнитный способ механоактивации БАД-К в технологической схеме переработки вторичного сырья кормопроизводства и устройство, его реализующее. Предметом исследования является механизм формирования диспергирующих нагрузок в магнитоожиженном слое ферротел ЭДМА и процесс электромагнитной механоактивации компонентов смеси БАД-К в аппаратурно-технологических схемах кормопроизводства.

Научная новизна. Разработан ресурсосберегающий и энергоэффективный способ электромагнитной механоактивации вторичного сырья в технологии производства комбикорма, в основу построения которого положено применение магнитоожиженного слоя, создаваемого в слое ферромагнитных размольных элементов под действием постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля.

Электромагнитный способ механоактивации реализован в аппарате нового типа – электромагнитном механоактиваторе дискового исполнения (ЭДМА), принцип действия которого и конструктивное исполнение защищено патентом РФ на изобретение.

Исследованы физико-механические процессы, происходящие в магнитоожиженном слое ферротел и установлен механизм формирования управляемых энергонапряженных силовых и энергетических взаимодействий между магнитным полем, размольными элементами и перерабатываемым материалом.

Исследовано строение магнитоожиженного слоя при формировании диспергирующих нагрузок при различных (до предельно допустимых) скоростных режимах работы ЭДМА. Получена математическая зависимость, позволяющая в процессе проектирования, расчета и эксплуатации типовых рядов ЭДМА устанавливать оптимальное соотношение между режимами его работы, обеспечивающими оптимизацию степени измельчения рецептурной кормовой смеси и выравниванию гранулометрического состава продуктов помола.

На основании моделирования структуры магнитоожиженного слоя установлен оптимальный коэффициент заполнения рабочего объема электромагнитных механоактиваторов размольными ферротелами.

На основании математического моделирования динамики рабочего процесса формирования диспергирующего усилия определены условия целенаправленной и регулируемой переориентации ферроэлементов в средней части магнитоожиженного слоя, обеспечивающие заданные технологией производства силовые и энергетические параметры процесса механоактивации компонентов БАД-К.

Разработана и апробирована методика построения трехмерного стационарного поля электромагнитной системы ЭДМА в интерактивном режиме программы ANSYS.

Составлена математическая модель процесса диспергирования смеси компонентов БАД-К в электромагнитном механоактиваторе дискового исполнения, на основании которой определены оптимальные режимы работы аппарата и разработана ресурсосберегающая технология переработки вторсырья в готовую продукцию кормопроизводства.

Получено уравнение кинетики, положенное в основу моделирования процессов промышленного диспергирования в лабораторных условиях и определения относительных затрат энергии на обработку продуктов до установленной технологией степени измельчения компонентов БАД-К в ЭДМА.

Изготовлен опытный образец дискового Практическая ценность.

электромагнитного механоактиватора для переработки вторичного сырья в аппаратурнотехнологических системах производства высококачественного корма (БАД-К) для сельскохозяйственных животных.

Методика построения трехмерного стационарного поля электромагнитной системы аппарата нового типа в интерактивном режиме программы ANSYS может быть использована при расчете, проектировании и эксплуатации типовых рядов электромагнитных механоактиваторов различного целевого назначения.

Алгоритм расчета и проектирования электромагнитного механоактиватора, построенный на базе результатов теоретических исследований и разработанных математических моделей, может быть использован при проектировании новых конструкций аппаратов с магнитоожиженным слоем.

Основные положения, выносимые на защиту:

– механизм формирования электромагнитного способа механоактивации в магнитоожиженном слое ферромагнитных размольных элементов, создаваемым постоянным электромагнитным полем и его теоретическое обоснование;

- кинетические и энергетические закономерности процесса механоактивации компонентов смеси витаминизированной биологически активной кормовой добавки электромагнитным способом.

Внедрение результатов работы. Опытный образец ЭДМА внедрен в технологический процесс производства комбикорма в «Комбикормовый завод Кирова» Филиал ОАО «ЛКХП Кирова», что подтверждается соответствующим актом. Срок окупаемости внедряемых мероприятий по механической активации витаминизированной биологически активной кормовой добавки (БАД-К) составляет 2,7 года.

Разработан и внедрен в учебный процесс кафедры «ЭОП и ЭТ в АПК» Института технических систем, сервиса и энергетики СПбГАУ экспериментальный стенд ЭДМА.

Материалы исследования ЭДМА опубликованы в методических указаниях и учебных пособиях и используются в процессе обучения студентов специальностей 110302.65 и 140106.65, а также магистрантов направления 110800. 68 «Агроинжененрия».

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных научно – практических конференциях ФГБОУ ВПО СПбГАУ:

на секциях энергетического (2007 – 2012 гг.), инженерно – технологического (2007 – 2008 гг.) факультетов, а также секции «Энергоэффективности и электротехнологий»

Института технических систем, сервиса и энергетики (2013-2014 гг.). Материалы работы доложены и обсуждены на конференциях различного уровня: Международной научно – практической конференции молодых ученых «Аграрная наука XXI века» на секции «Технические науки» (2013 г.); Международной научной конференции « Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» 10 – 17 апреля 2012 г. Италия (Рим

– Флоренция);Международной научной конференции «Современные наукоемкие технологии» 13-22 апреля 2012 г. Доминиканская республика; Международной научной конференции «Актуальные вопросы науки и образования» 21 – 23 мая 2012 г. Москва;

Международной научной конференции «Современные наукоемкие технологии» 28 июля

– 4 августа 2012 г. Испания – Франция. Основные тезисы работы представлены в программе международного агропромышленного конгресса «Агрорусь» (2007, 2008, 2009, 2010, 2013 гг.), Санкт – Петербург, ВЦ. «Ленэкспо».

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 47 научных работ, в том числе 4 монографии, 42 научные статьи, 11 из которых опубликованы в рецензируемых журналах ВАК. Научная новизна работы подтверждена патентом РФ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, библиографического списка и приложений.

Работа выполнена на 179 страницах машинописного текста, содержит 67 иллюстраций и 17 таблиц. Список литературы включает 280 наименований, в том числе 8 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, обозначены научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту диссертации.

В первой главе обоснована актуальность поиска новых энергоэффективных и ресурсосберегающих способов и технологий производства кормовых продуктов, состоящих из альтернативных (по питательной ценности) кормовых компонентов продуктов вторичного (побочного) сырья пищевых производств. На основании анализа технологических схем кормопроизводства выявлена возможность использования в качестве кормового компонента вторичных ресурсов (отходов) пищевых производств какаовеллу, арахисовую шелуху, имеющих высокую питательную ценность и низкую себестоимость. Использование какаовеллы ограничено низким качеством какаовеллы молотой и высокой энергоемкостью ее переработки на стадии измельчения. Этим обусловлено ограничение широкого внедрения в кормопроизводство энергетически ценной и перспективной технологии производства продукта из смеси ржаных отрубей, арахисовой шелухи, азотосодержащих добавок и какаовеллы. Выявлено, что измельчение смеси какаовеллы и арахисовой шелухи до размера 10 – 30 мкм необходимо для равномерного распределения механически активированного карбамида. Снижение крупности ниже указанной приводит к перерасходу карбамида и способствует перенасыщению компонентов биологически активной добавки (БАД) небелковыми азотсодержащими соединениями, что нежелательно, так как может приводить к падежу животных.

На основании всестороннего анализа способов и техники измельчения выявлено, что проблема может быть решена способом применения механоактивации и нетрадиционного вида измельчения с использованием электромагнитного поля, возбуждаемого постоянным по знаку и регулируемым по величине электрическим током.

Разработке электромагнитного измельчителя – механоактиватора для нужд кормопроизводства, обеспечивающего интенсификацию процессов переработки, улучшение качественных показателей продукции при одновременном повышении энергоэффективности и ресурсосбережении посвящена данная работа.

Во второй главе представлены результаты теоретических исследований физикомеханических процессов в магнитоожиженном слое электромагнитных механоактиваторов. На основании теоретических и экспериментальных исследований выявлен механизм формирования диспергирующего усилия в электромагнитных механоактиваторах дискового исполнения (рисунок 1).

Рисунок 1 - Физическая сущность процесса электромагнитной механоактивации: 1 -подвижный диск;

2 – неподвижный диск; 3 – приводной вал; 4- структурные группы из ферромагнитных размольных органов;

а- образование структурных построений из ферромагнитных элементов в постоянном электромагнитном поле (B0; n=0);

б- достижение критического угла деформации структурных построений (B0; n0);

в – организация «слоя скольжения» (B0; n0) Под действием сил постоянного по знаку электромагнитного поля размольные ферромагнитные сферические элементы магнитоожиженного слоя организуются в различные структурные построения и осуществляют силовое взаимодействие между собой и поверхностями, образующими рабочий объем устройства. При вращательном движении одного из дисков в средней части рабочего объема образуется «слой скольжения» из ферромагнитных элементов, которые в актах энергонапряженных многоточечных контактных силовых взаимодействий передают кинетическую энергию своего движения перерабатываемому продукту. Установлено, что с помощью малых затрат мощности на создание магнитного поля можно создавать значительные по величине силовые взаимодействия между размольными ферромагнитными элементами и осуществлять эффективное управление физическими свойствами магнитоожиженного слоя в рабочем объеме механоактиватора.

Электродвигатель, вращающий диск ЭДМА, служит возмущающим фактором, вызывая деформацию и разрушение структурных построений из мелющих тел и их переориентацию в рабочей камере с созданием силовых контактов. Мощность, необходимая для реализации рабочего процесса создания механических воздействий в магнитоожиженном слое ферротел, интерпретирована как мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления заполнителя рабочего объема, Р2 = (М1+М2+М3) (здесь М1– момент, необходимый для преодоления бокового распора магнитного поля; М2 – момент от присутствия мелющих тел в объеме обработки продукта; М3 – момент от силового взаимодействия мелющих тел; – угловая скорость вращения диска).

Выполнение равенства между моментами, развиваемыми двигателем на своем валу и моментом, необходимым для преодоления бокового распора магнитного поля и взаимодействия размольных элементов, обеспечит энергоэффективность процесса формирования диспергирующего усилия в ЭДМА.

Об эффективности управления силовыми нагрузками по частицам обрабатываемого продукта можно судить по отношению мощности Р1, передаваемой от электродвигателя к "слою скольжения" ферромагнитных измельчающих элементов, к мощности P2 = U y I y,затраченной на управление ЭДМА (здесь U у, I у – напряжение и сила электрического тока в обмотках управления).. Установлено, что отношение P1 P может достигать значений порядка 10...103, т.е. электромагнитные механоактиваторы можно рассматривать как усилители мощности, позволяющие передавать значительную по величине энергию к частицам обрабатываемого продукта при небольших значениях тока (0,1... 0,8 А), управляющего магнитным полем.

Преодоление энергии взаимодействия размольных элементов по аналогии с гипотезой Д.К. Максвелла о вязкости газа интерпретировано как преодоление некоторой вязкости. Для коэффициента вязкости (при представлении его молекул в виде абсолютно

–  –  –

газа; LM – средняя длина пробега молекул; VM – средняя скорость молекул. По аналогии с этой формулой для зоны взаимодействия размольных тел в ЭДМА рассмотрено выражение:

–  –  –

где NЭ – число размольных элементов; GЭ – масса одного размольного элемента; LЭ, Э – соответственно средняя длина пробега и скорость размольных элементов в рабочей камере ЭДМА.

Выражение для эквивалентной вязкости представлено в виде:

–  –  –

Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментальными данными, полученными в результате анализа процесса механоактивации компонентов БАД-К в ЭДМА.

Выявлено, что магнитное сопротивление рабочего объема увеличивается под действием центробежной силы, оттесняющей размольные элементы к периферийной (боковой) части устройства, что уменьшает величину индукции, а, следовательно, и сцепляющее усилие Fr между феррошарами.

Допустимая частота вращения диска, при которой осуществляется целенаправленная переориентация размольных элементов в «слое скольжения», определена по формуле:

–  –  –

При вращательном смещении дисков относительно друг друга происходит изменение угла деформации от 0 до vкр. При критическом значении угла деформации 13µ + 11

–  –  –

сила притяжения ферроэлементов Fr (vкр) = 0 и при дальнейшем увеличении угла v обратится в силу отталкивания. Цепочка из ферротел разрушается.

При v = ± 2 линия, соединяющая центры шаров, перпендикулярна вектору напряженности электромагнитного поля.

Сила взаимодействия определена выражением:

2 (µ 1)

–  –  –

Асж = А1 + А2, затрачиваемая на механоактивацию продукта электромагнитным способом от исходного размера зерна rч1 до конечного размера rч2 статическим сжатием и ударным воздействием А уп определена выражениями:

–  –  –

, (13) ( µ + 2) 3

–  –  –

где А1, А2 – работа сжатия в первом и втором периодах формирования диспергирующих усилий; nc - количество структурных групп из ферроэлементов.

На основании решений дифференциальных уравнений Лагранжа II рода d T T = Qi (здесь qi - обобщенные координаты; Qi – обобщенные силы), dt q i q i & составленных с учетом физических аспектов создания силовых контактов в слое ферротел, получены дифференциальные уравнения движения цепочки. Численное интегрирование дифференциальных уравнений проведено методом Runge-cutt с постоянным выбором шага интегрирования. Установлено (рисунок 2 и 3), что решающее значение на процесс разрушения структурной комбинации из ферротел сферической формы оказывает параметр f = f0 (здесь f0 - коэффициент трения 0-го шара о стенку рабочей емкости). При значениях f0 0,8 не достигается равенство = кр и цепочка из ферротел не подвергается разрушению. При f 1 угол в процессе деформирования цепочки достигает своего критического значения = кр, что обуславливает ее разрушение. Доказано, что одним из основных условий эффективной работы аппаратов с магнитоожиженным слоем является создание устойчивых оснований структурных построений из феррочастиц.

В четвертой главе представлены методики экспериментальных исследований электромагнитного способа механоактивации.

На основании анализа теоретических исследований, математического моделирования электромагнитного способа механоактивации с использованием методики анализа трехмерного стационарного поля электромагнитной системы ЭДМА в интерактивном режиме программы ANSYS разработан алгоритм проектного расчета и изготовлен электромагнитный механоактиватор дискового исполнения, представляющий предмет изобретения.

–  –  –

Рисунок 4 - Схема экспериментального стенда ЭДМА (вариант 1): 1-подвижный дик; 2 – неподвижный диск; 3 – Рисунок 5 - Лабораторный стенд ЭДМА, рабочий объем; 4 – ферромагнитные размольные органы; 5 – укомплектованный контрольно – обмотка управления неподвижного диска; 6 – обмотка измерительными приборами управления подвижного диска; 7 – система «щетки-кольца»

питания обмотки подвижного диска; 8 – источники питания обмоток управления; 9 – бункер- дозатор; 10 – система перемещения дисков в горизонтальном направлении; 11 – бесконтактный тахометр; 12 – метка бесконтактного тахометра; 13 – электродвигатель; 14 – частотный регулятор двигателя; 15 – миллитесламетр Рабочий объем 3 образован двумя ферромагнитным дисками, один из которых неподвижен 1, а второй 2 приводится во вращение электродвигателем 13. Обмотки управления 5 и 6 размещены на дисках устройства. Каждая обмотка управления питается от собственного источника питания постоянного тока. При этом питание обмотки подвижного диска осуществляется через систему «щетки-кольца»7. Частота вращения электродвигателя регулируется с помощью частотного регулятора 14 и контролируется с помощью тахометра 11. Величина электромагнитной индукции регулируется посредством изменения величины тока в обмотке управления и измеряется с помощью миллитесламетра 15. Дисперсионный анализ механоактивированной смеси проводили стандартными методами с использованием седиментографа SKC - 2000 S.

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований электромагнитного способа механоактивации биологически активной добавки (БАД-К), производимой по схеме, представленной на рисунке 6. Технология производства БАД-К разработана для получения высокопитательной витаминизированной биологически активной кормовой добавки, обеспечивающей пролонгированное высвобождение небелковых азотсодержащих соединений в пищеварительном тракте животных, что благотворно влияет на их привес. Выявлено, что степень измельчения компонентов БАДК составляет от 10 до 30 мкм.

Рисунок 6 - Схема получения высокопитательной кормовой добавки БАД-К с пролонгированным высвобождением небелковых азотистых соединений Поиск конструктивных решений типовых рядов ЭДМА проведен с использованием метода конечных элементов в среде программного комплекса ANSYS.

На рисунке 7 представлена трехмерная модель электромагнитной системы ЭДМА.

–  –  –

По результатам анализа расчетных данных определены размеры лабораторного ЭДМА: диаметр диcка – 90 мм, расстояние между дисками – 12 мм, количество витков в обмотке управления –1000, ток обмотки управления – 0,7 А, количество обмоток управления – 2. Полученные результаты подтверждены экспериментальными исследованиями на лабораторном образце ЭДМА (рисунок 8) с использованием портативного миллитесламетра.

Математическое моделирование процесса измельчения компонентов кормовой добавки на ЭДМА проведено методом факторного эксперимента. В качестве выходного параметра принят параметр дисперсности D 30.Основные факторы, определяющие моделируемый объект: величина индукции в рабочем объеме В (Х1), частота вращения n (Х2), коэффициент заполнения мелющими телами К ро (Х3). По результатам планирования эксперимента с варьированием факторов на двух уровнях рассчитаны коэффициенты регрессии и проведен ее статический анализ.

Установлена адекватность линейной модели, которая с учетом незначительности коэффициентов имеет следующий вид:

D 30 = 93 + 1,69В + 1,057n + 0,517 (B K PO ) + 0,5325(n K PO ). (15) Дана логическая интерпретация модели, подтверждающая теорию электромагнитного способа механоактивации БАД-К. В результате оптимизации процесса измельчения методом градиентного восхождения с использованием полученной модели получены следующие оптимальные режимы работы ЭДМА: В = 0,37 Тл, n = 22 с-1, К ро = 0,4, при которых достигается оптимальное соотношение между однородностью компонентов комбикорма и оптимальной дисперсностью.

С целью выявления кинетических и энергетических закономерностей процесса электромагнитной механоактивации БАД-К были проведены серии опытов на аппаратах типового ряда ЭДМА (патенты РФ № 2045195 и № 84263) при различных режимах работы.

Математической обработкой экспериментальных данных получено эмпирическое уравнение, позволяющее определить степень измельчения исследуемого продукта в любой момент времени обработки:

G g DH + 10 2 (e 1) G g Gs t

–  –  –

смеси в любой момент времени обработки. Относительное возрастание затрат энергии при измельчении частиц смеси от степени измельчения Dн30 = x (0 x 90%) до заданной технологией D30 = 90% определено только отношением времени измельчения до 90% ко времени измельчения до D30 = x, так как мощность рабочего процесса в ЭДМА при делении сократится. Установлено, что относительное возрастание затрат энергии при снижении крупности смеси компонентов БАД-К в типовых рядах аппаратов ЭДМА имеют одинаковые значения что позволяет моделировать промышленное измельчение в лабораторных условиях (рисунок 9) при условии адекватности силовых и энергетических воздействий на частицы продукта в магнитоожиженном слое рабочих объемов ЭМДА.

В результате анализа полученных данных установлено, что удельный расход энергии на образование единицы поверхности продукта в ЭДМА в 1,7 раза меньше по сравнению с энергозатратами на измельчение аналогичных продуктов такой же крупности традиционным способом. При этом по качеству продуктов помола и экономическим параметрам электромагнитный способ механоактивации имеет более высокие показатели по сравнению с традиционными способами измельчения кормовой смеси на механическом оборудовании.

D 30 Рисунок 9 - Зависимость относительных Рисунок 10 - Удельная энергия затрат энергии при механоактивации компонентов механоактивации компонентов кормовой кормовой добавки электромагнитным способом добавки электромагнитным способом:

от содержания готового класса (30 мкм): 1 – арахисовая шелуха; 2 – какаовелла;

1 – смесь компонентов кормовой добавки; 3 – смесь компонентов 2 – арахисовая шелуха; 3 - какаовелла В шестой главе представлено технико-экономическое обоснование внедрения способа электромагнитной механоактивации витаминизированной биологически активной кормовой добавки в кормопроизводство. Срок окупаемости в базовом варианте составляет 3,3 года, при внедрении нового способа механоактивации - 2,7 года.

Рентабельность базового варианта - 7 %, внедряемого варианта - 8 %. С учетом повышения качества продукции можно сделать прогноз о ее дальнейшем росте.

Выводы:

1. Разработан энергоэффективный способ механоактивации кормовой БАД-К в магнитоожиженном слое ферротел с использованием энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля. Выявлен механизм формирования диспергирующих усилий. Установлено, что использование энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля в процессах механоактивации технологического процесса позволяет формировать легкоуправляемые энергонапряженные многоточечные механические воздействия наиболее экономичным способом и обеспечивает равномерную передачу механической энергии в перерабатываемую среду.

2. На основании развития гипотезы Д.К. Максвелла о дипольном взаимодействии ферромагнитных сферических тел в магнитном поле получены математические модели силовых взаимодействий между деформированным магнитным полем в объемах обработки продукта ЭДМА, ферромагнитными размольными элементами магнитоожиженного слоя и частицами смеси перерабатываемых компонентов БАД-К.

3. В результате исследований движения ферромагнитных частиц сферической формы в постоянном электромагнитном поле при относительном смещении дисковых поверхностей рабочего объема аппарата, получена математическая модель, описывающая динамику рабочего процесса формирования диспергирующего усилия. На основании анализа решений дифференциальных уравнений Лагранжа II рода, составленных с учетом физических аспектов создания силовых контактов в магнитоожиженном слое ферротел, определены принципы конструктивного оформления аппаратов для электромагнитной механической активации БАД-К.

4. В результате исследований физико-механических процессов в магнитоожиженном слое механоактиваторов дискового исполнения определено оптимальное значение коэффициента объёмного заполнения рабочего объема мелющими телами и получена математическая зависимость, позволяющая в процессе расчета, проектирования и эксплуатации типовых рядов ЭДМА устанавливать оптимальные соотношения между электромагнитным и скоростным режимами их работы, при которых обеспечивается максимизация дисперсности компонентов БАД-К.

5. Выявлены кинетические и энергетические закономерности процесса электромагнитной механоактивации смеси компонентов БАД-К, позволяющие моделировать процесс промышленного измельчения в лабораторных измельчителях – механоактиваторах дискового исполнения и проводить оценку энергоэффективности промышленного оборудования.

6. Составлена схема проектного расчета, на основании которой разработан, исследован и внедрен в технологическую схему кормопроизводства БАД-К аппарат нового типа – дисковый электромагнитный механоактиватор. Конструктивная схема и принцип действия ЭДМА представляет предмет изобретения и защищен патентом РФ.

7. На основании метода факторного планирования эксперимента определены оптимальные режимы работы ЭДМА, при которых достигается заданный технологией фракционный состав дисперсности компонентов БАД-К.

8. Разработана технологическая схема производства витаминизированной БАД-К для кормопроизводства, обеспечивающая условия пролонгированного высвобождения из механически активированных компонентов небелковых азотсодержащих соединений, являющихся перспективной заменой протеина. Выявлено, что энергоемкость продукции уменьшается в 1,7 раза по сравнению с энергозатратами на измельчение аналогичных продуктов такой же крупности традиционным способом. При этом улучшается качество получаемого продукта и снижается его себестоимость за счет использования богатого витаминами вторичного сырья (отходов) пищевой промышленности.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Журналы, указанные в перечне ВАК:

1. Беззубцева М.М., Волков В.С., Прибытков П.С. Энергетика электромеханических процессов переработки сельскохозяйственной продукции // Известия СанктПетербургского государственного аграрного университета. - 2007. - №5. - С. 183Беззубцева М.М., Волков В.С., Платашенков И.С. Интенсификация технологических процессов переработки сельскохозяйственной продукции с использованием электромагнитных механоактиваторов постоянного тока // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2008.

- №9. - С. 190-192.

3. Беззубцева М.М., Платашенков И.С.,Волков В.С. Классификация электромагнитных измельчителей для пищевого сельскохозяйственного сырья // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2008.

- №10. - С. 150-153.

4. Беззубцева М.М., Волков В.С., Платашенков И.С Метод расчета стационарного теплового поля электромагнитного криоизмельчителя // Известия СанктПетербургского государственного аграрного университета. - 2009. - №13. - С. 118Беззубцева М.М., Волков В.С., Прибытков П.С. Расчет электромагнитного механоактиватора с применением программного комплекса ANSYS // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - №15. С. 150-153.

6. Волков В.С., Прибытков П.С. Дисковый электромагнитный механоактиватор постоянного тока вертикального исполнения // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - №16. - С. 172-177.

7. Волков В.С. Разработка и исследование энергетики оборудования, отвечающего современным требованиям // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2009. - №17. - С. 123-126.

8. Беззубцева М.М., Волков В.С. Прикладная теория способа электромагнитной механоактивации // Известия международной академии аграрного образования. СПб.: МААО, 2013. - С. 93-96.

9. Беззубцева М.М., Волков В.С., Зубков В.В. Исследование аппаратов с магнитоожиженным слоем // Фундаментальные исследования. - 2013. - №6 (часть 2). - С. 258-262.

10.Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование энергоэффективности дискового электромагнитного механоактиватора путем анализа кинетических и энергетических закономерностей // Фундаментальные исследования. - 2013. - №6 (часть 9). - С. 1899-1903.

11.Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование физико-механических процессов в магнитоожиженном слое феррочастиц // Фундаментальные исследования. - 2014. С. 13-17.

Другие издания

1. Беззубцева М.М., Волков В.С. Механоактиваторы агропромышленного комплекса.

Анализ, инновации, изобретения: монография. - СПб.: СПбГАУ, 2014. - 161 с.

2. Волков В.С. Электромагнитный измельчитель // Патент России № 84263, 2009.

3. Bezzubtzeva M.M., Volkov V.S., Gubarev V.N. The physical and mechanical processes study in ferro-bodies’ magneto – liquefied layer of electromagnetic mechano – activators (EMMA). International Journal Of Applied And Fundamental Research. – 2013. – № 2

– URL: www.science-sd.com/455-24425 (16.11.2013).

4. Беззубцева М.М., Волков В.С. Электромагнитные мешалки. Теория и технологические возможности: монография. - Saarbrucken: Palmarium Academic Puplishing, 2013. - 141 с.




Похожие работы:

«ШАРОНОВА Ирина Николаевна ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ДЕЙСТВИЯ ЭНДОГЕННЫХ И ЭКЗОГЕННЫХ МОДУЛЯТОРОВ ИОНОТРОПНЫХ РЕЦЕПТОРОВ В НЕЙРОНАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА 03.03.06 – нейробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва 2015 Работа выполнена в Отделе исследований мозга Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Научный центр неврологии» (г. Москва) Научный консультант: Скребицкий Владимир...»

«ПРОТОДЬЯКОНОВА ГАЛИНА ПЕТРОВНА ЭПИЗООТОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТУБЕРКУЛЕЗА В ЯКУТИИ, УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ И СПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПРОФИЛАКТИКИ 06.02.02 – ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология с микотоксикологией и иммунология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора ветеринарных наук Новосибирск 2015 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего...»

«ПОДОСОКОРСКАЯ ОЛЬГА АНДРЕЕВНА НОВЫЕ АНАЭРОБНЫЕ ТЕРМОФИЛЬНЫЕ ЦЕЛЛЮЛОЛИТИЧЕСКИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ Специальность 03.02.03 – микробиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского Российской академии наук (ИНМИ РАН) Научный руководитель: Бонч-Осмоловская Елизавета Александровна доктор биологических наук...»

«Мамай Анастасия Витальевна МИКРОБНАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА И УГЛЕРОДА В ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ (НА ПРИМЕРЕ КАРЕЛИИ) Специальность 03.02.03 микробиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте леса Карельского научного центра РАН и на кафедре биологии почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени...»

«Потапова Анна Викторовна ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТРОФИЧЕСКИХ СУБСТРАТОВ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ХЛОРОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ НА КАЧЕСТВО ЛОСИНОГО МОЛОКА 03.02.08 – Экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Москва 2015 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Костромской государственный университет им. Н. А. Некрасова» Научный руководитель: доктор биологических наук, Баранов Александр Васильевич Официальные оппоненты: Марзанов Нурбий...»

«ДОМНИНА Виктория Леонидовна ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ Г. ТУЛА МЕТОДАМИ БИОИНДИКАЦИИ И БИОТЕСТИРОВАНИЯ 03.02.08 – экология (биология) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Тула 2015 Работа выполнена на кафедре биологии и экологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тульский государственный педагогический университет имени Л.Н....»

«Абросимова Светлана Борисовна Совершенствование методов селекции картофеля на устойчивость к золотистой цистообразующей нематоде (Globodera rostochiensis (Woll.) Специальность: 06.01.05 – селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук Москва – 2014 Диссертационная работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного...»

«ХАФИЗОВ ТОИР ДАДАДЖАНОВИЧ ОСОБЕННОСТИ РОСТ, РАЗВИТИЕ И ПРОДУКТИВНОСТИ ЧАЙОТА (SECHIUM EDULE L. – CHAYOTE) В УСЛОВИЯХ ГИССАРСКОЙ ДОЛИНЫ ТАДЖИКИСТАНА Специальность: 06.01.01 – общее земледелие, растениеводство Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата сельского хозяйства Душанбе 2015 Работа выполнена на кафедре плодоовощеводства и виноградарства, Таджикского аграрного университета им. Ш.Шотемур. Научный руководитель: Гулов Саидали Маъмурович, доктор...»

«Бантыш Ольга Борисовна Биосинтез пептид-нуклеотидного антибиотика микроцина С и его гомологов Специальность 03.01.03 молекулярная биология АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание учной степени кандидата биологических наук Москва Работа выполнена в лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биологии гена Российской академии наук. Научный руководитель: Северинов Константин Викторович, доктор биологических...»

«Шилкова Татьяна Аркадьевна АГАРИКОИДНЫЕ БАЗИДИОМИЦЕТЫ ГОРОДА ПЕРМИ: ТАКСОНОМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ЭКОЛОГИЯ 03.02.08 – экология (биология) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Пермь – 2015 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермский государственный национальный исследовательский университет» Научный руководитель: доктор биологических наук,...»

«НОВИЧКОВ Андрей Сергеевич МОЛОЧНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО МОЛОКА КОЗ РУССКОЙ ПОРОДЫ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ САРАТОВСКОЙ АГЛОМЕРАЦИИ 06.02.10 – частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Саратов – 2016 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Саратовский государственный аграрный университет им....»

«Арутюнян Лусине Левоновна МНОГОУРОВНЕВЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ КОРНЕОСКЛЕРАЛЬНОЙ ОБОЛОЧКИ ГЛАЗА В РЕАЛИЗАЦИИ НОВЫХ ПОДХОДОВ К ДИАГНОСТИКЕ И ЛЕЧЕНИЮ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМЫ 14.01.07 глазные болезни Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Москва 2016 Работа выполнена на кафедре офтальмологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Институт повышения...»

«Семенова Наталья Юрьевна МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИНТРАМЕДУЛЛЯРНЫХ СТРОМАЛЬНЫХ СТРУКТУР ГЕМОПОЭТИЧЕСКОЙ НИШИ И ЭЛЕМЕНТОВ ЛИМФОИДНОЙ СТРОМЫ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ЛИМФОЛЕЙКОЗЕ 14.01.21 – гематология и переливание крови АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии Федералного...»

«Олейникова Елена Михайловна СТЕРЖНЕКОРНЕВЫЕ ТРАВЫ ЮГО-ВОСТОКА СРЕДНЕЙ РОССИИ Специальность 03.02.01 – ботаника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Воронеж – 2015 Работа выполнена на кафедре биологии и защиты растений ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Османова Гюльнара Орудж кзы, доктор биоОфициальные оппоненты: логических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Марийский государственный...»

«Попов Игорь Олегович НАБЛЮДАЕМЫЕ И ОЖИДАЕМЫЕ КЛИМАТООБУСЛОВЛЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИКСОДОВЫХ КЛЕЩЕЙ IXODES RICINUS И IXODES PERSULCATUS НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И СТРАН БЛИЖНЕГО ЗАРУБЕЖЬЯ Специальность 03.02.08 «Экология» АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой...»

«Кузнецова Наталья Владимировна СОВРЕМЕННОЕ ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РЕКИ ЯХРОМА КАК МОДЕЛЬНОЙ МАЛОЙ РЕКИ ПОДМОСКОВЬЯ 03.02.10 – гидробиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук МОСКВА 2015 Работа выполнена на кафедре экологии Дмитровского рыбохозяйственного технологического института ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» (ДРТИ ФГБОУ ВПО «АГТУ»), п. Рыбное Научный руководитель: Вундцеттель Михаил...»

«УДК 572 КАРАПЕТЯН Марина Кареновна АНТРОПОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ КОСТНОГО ПОЗВОНОЧНИКА (ПО МЕТРИЧЕСКИМ И ОСТЕОСКОПИЧЕСКИМ ДАННЫМ) 03.03.02 – «антропология» по биологическим наукам АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва – 2015 Работа выполнена в НИИ и Музее антропологии...»

«Шигапов Иршат Сайдашович ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ МАЛЫХ ОЗЕР УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА КАЗАНИ) 25.00.36 Геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва 2014 Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет» на кафедре природообустройства и водопользования Научный...»

«ЛАШИНА Нина Михайловна СОЗДАНИЕ ДИГАПЛОИДОВ ЯЧМЕНЯ КАК ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ СОРТОВ С ГРУППОВОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К БОЛЕЗНЯМ Шифр и наименование специальности 06.01.07 – Защита растений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт – Петербург Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений» (ФГБНУ ВИЗР) Научный...»

«Моисеева Елена Владимировна БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВЕДЕНИЯ РАДУЖНОЙ ФОРЕЛИ PARASALMO (= ONCORHYNCHUS) MYKISS В УСЛОВИЯХ ПЛЕМЕННЫХ ЗАВОДОВ 03.02.06 – Ихтиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук Москва 2015 Работа выполнена на кафедре водных биоресурсов и аквакультуры Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кубанский государственный...»







 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.