Применение и теоретическое определение энергетических и качественных показателей процесса дробления

Дробление является важным процессом в производственной цепочке обработки сельскохозяйственных культур. Это позволяет увеличить эффективность последующей переработки, а также улучшить хранение семян. Для достижения оптимальных результатов необходимо учитывать как энергетические, так и качественные показатели дробления [1, с. 10].

Определение удельного расхода энергии:

Для определения удельного расхода энергии молотковой дробилки марки ДИ-500-01 необходимо учитывать механические и физико-химические свойства обрабатываемых культур.

Зернодробилка ДИ-500-01 - это роторная вакуумная дробилка, предназначенная для измельчение зерна в кормовых целях. Она широко используется в фермерских и личных подсобных хозяйствах для подготовки кормов домашних животных и птицы.

Основные характеристики:

• •    Производительность 500 кг/ч, что делает ее подходящей для средних и малых хозяйств.

• •    Мощность - 55 кВт, обеспечивающая высокую эффективность работы.

• •    Тип двигателя: асинхронный, что способствует долговечности и надежности устройства.

• •    Режим работы: продолжительный, что позволяет использовать машину в течении длительного времени без перерывов.

• •    Конструкция: роторная вакуумная система способствует эффективному удалению пыли и мелких частиц из рабочего пространства.

Для оценки качественных характеристик процесса можно использовать следующие методы:

-.Анализ распределения размеров частиц: оптическая или лазерная классификация.

• -    Определение уровня пыльности: измерение пыли перед и после дробления.

• -    Количественные данные для анализа можно получить путём взятия проб и проведения экспериментов.

Цель работы:

Экспериментальное определение энергетических показателей молотковой дробилки и оценка качества измельченного материала.

Оборудование места работы:

Дробилка ДИ-500-01, измерительная аппаратура, решетный классификатор, секундомер, навесные весы.

Экспериментальное и теоретическое определение удельного расхода энергии молотковой дробилки.

Подготовить дробилку согласно правил ее эксплуатации. Расход энергии определяется с помощью трехфазного счетчика активной электрической энергии. Счетчик включен в электрическую схему дробилки.

Включить дробилку в работу на холостом ходу и при установившемся режиме вращения барабана дробилки зафиксировать число оборотов диска счетчика в течении одной минуты.

Затраты энергии на холостом ходу:

А х =

n∙k_t∙k_х 225 ∙t

, Kвт ∙ ч ;

А х = 32220 ' 0,8 = 0,00217 Квт^ч;

225 ∙ 98

где, n - число оборотов счётчика;

• k_t - коэффициент трансформации счётчика ( k_t = 20 ) ;

kx - К.П.Д. электродвигателя (kLLх = 0,8);L t - время отсчёта счётчик, с.

Полный расход энергии при дроблении определяется:

А = n-k t 'k r ^р 225 ∙t

Kвт ∙ ч ;

Рожь:

16 ∙ 20 ∙ 0,87

А_п п=—  Л —=0,054 Квт • ч; ^рр 225 ∙ 23

Пшеница:

12 ∙ 20 ∙ 0,87

Арп - 225 • 21 -0,044 Квт' ч;

Овёс:

3 ∙ 20 ∙ 0,87

А ро = 125:9Г ⁼ 0,0 ^{0217 КВТ} 'ч ^;

где, k r ^{- 0,87} - К.П.Д. электродвигателя при дроблении.

Затраты энергии на процесс дробления:

Л ^- А р - А х , ^Кв тч

А др - 0,054 - 0,00217 - 0,05183 Квт • ч;

А_д п - 0,044 - 0,00217 - 0,04183 Кет-ч;

А_до - 0,031 - 0,00217 - 0,02883 Квт-ч.

Фактическая производительность дробилки:

Q_d - G,Kr / с;

t ₀

Q dp - 23 - 0,26 ^кг / с;

7 450

Q dn - 72450 - 0,3 5 кг / с;

Qdo- 102-0,088 кг / с;

где, G - масса измельчённого продукта, кг;

^t 0 - время опыта, с.

Удельный расход энергии на единицу массы измельченного продукта:

А ур, - -ККвт-ч;

G

А ур - ^0,06¹⁸³ - 0,0086 Квт • ч;

0,04183

А уп =      = 0,0056 ^К втЧ

7,450

А уо

0,02883 9

= 0,0032 Квт-ч .

Расчёт удельного расхода энергии аналитическим путем:

А у = C w- С фм- ( C п •lgi ³+ С об ^ ⁽ i - 1 ) ) ,Квт-ч / кг;

А ур = ( 1 + 0,07■ ( 13 - 11 )) ■ 1 , 2 - ( 2 , 4-10 ^{- 3} -1д 3,2³ + 2 , 1 -10 ^-3- ( 3,2 - 1 ) ) = 0,0067 Квт^ч / кг;

А_уп = ( 1 + 0,07 ■ ( 13 - 11 )) ■ 1 , 45 - ( 2 , 3 -10 ^{- 3} -1д 4,1³ + 2 , 3 ■ 10 ^-3 - ( 4,1 - 1 ) ) = 0,0127 Квт-ч / кг;

А ур = ( 1 + 0,07 ■ ( 13 - 11 )) ■ 5,0 - ( 6,5 ■ 10 ^{- 4} -1д 2,6³ + 5,5 ■ 10 ^-3 - ( 2,6 - 1 ) ) = 0,0504 Квт-ч / кг;

где, ^C w - коэффициент учитывающий влажность зерна %, С = 1+0,07 (B -11), B - относительная влажность зерна, % (B = 11...14%);

C фм - коэффициент учитывающий физико-механические свойства зерна. (табл. 1,1);

C об - коэффициент, характеризующий затраты энергии на образование новых поверхностей, Квт*ч.

Табл. 1.1

Тип зерна	Д э , мм	Коэффициенты
		C фм	C п Квт-ч / кг	C об
Рожь	3,3	1,2±0,3	2,4 ∙ 10-3	2,1 ∙ 10-3
Пшеница	4,2	1,45±0,35	2,3 ∙ 10-3	2,3 ∙ 10-3
Овёс	3,7	5,0±1,5	6,5 ∙ 10-4	5,5 ∙ 10-3

Определение качественных показателей процесса дробления.

Гранулометрический состав измельченного зерна характеризует распределение частиц по классам (фракциям). Он определяется методом ситового анализа на решетном классификаторе. Из обмолоченного зерна взять пробу массой 100г. На классификаторе провести просев пробы в течении 2 . . . 3 минут, затем завесить остатки частиц на каждом сите с точностью (до 0,01г.).

По результатам ситового анализа:

p 1 Д 1+...⁺ РД

, мм ;

M p =

( 3,7 • 3,5 ) + ( 15,8 • 2,25 ) + ( 11,7 • 1,35 ) + ( 66,8 • 0,6 )

= 1,04 мм;

( 1,8 • 3,5 ) + ( 15,5 • 2,25 ) + ( 16,2 • 1,35 ) +( 66,2 • 0,6 )

M п =----------------- 100----------------- = 1,03 мм;

„ _ ( 25,7 • 3,5 ) + ( 1,6 • 2,25 ) + ( 6,9 • 1,35 ) +( 64,2 • 0,6 К

M о =-----------------тт^-----------------= ^1,41 мм;

где p - остаток на каждом сите (включая дно), Д - средний размер двух смежных сит, мм.

Вид измельчения характеризуется:

M = 0,2 . . . 1,0 - тонкое измельчение;

M = 1,0 . . . 1,8 - среднее измельчение;

M = 1,8 . . . 2,6 - крупное измельчение.

Показатель степени измельчения:

i=Дэ- м

3,3

i P = 104 = ³ ’ ² ;

i = -4,2=4 1 -п 1,03    ’ ip==2,6 - где Дэ - эквивалент диаметра зерна, мм см табл. (1,1).

Влияние дробленого зерна на животноводство:

• -    Улучшение перевариваемости.

Дробленое зерно увеличивает площадь поверхности, что облегчает доступ ферментов к крахмалу и другим питательным веществам. Это повышает усваяемость корма животными, особенно у жвачных (коровы, овцы и свиньи).

• -    Повышение продуктивности.

Благодаря лучшему усвоению питательных веществ.

• -    Экономия кормов.

Животные усваивают дробленое зерно лучше, что позволяет снизить расход корма на единицу продукции.

• -    Снижение риска потерь

Целое зерно может проходить через пищеварительный тракт частично непереваренным. Дробление минимизирует такие потери.

• -    Гибкость в рационе

Дроблёное зерно легче смешивать с другими компонентами кормов (белки, витамины, премиксы), формируя сбалансированный.

Актуальность.

• -    Рост потребности в энергоэффективной переработке зерна.

Современное сельское хозяйство и пищевая промышленность требуют эффективных методов дробления зерна с минимальными затратами энергии и ресурсов. Это важно как для кормопроизводства, так и для мукомольной промышленности.

• -    Качество конечного продукта.

Дробление зерна напрямую влияет на качество корма для животных и пищевых продуктов. Тонкость помола, равномерность фракции и сохранение питательных веществ играют ключевую роль в биологической ценности продукции.

• -    Инновации в оборудовании и технологиях.

Появление новых конструкций дробильных машин, применение автоматизированных систем и использование аналитических методов (например, CFD-моделирования) требуют научного осмысления и обоснования.

• -    Экологические и экономические аспекты.

Эффективные технологии дробления позволяют сократить отходы, снизить потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы, что особенно актуально в условиях устойчивого развития и роста цен на энергоресурсы. - Актуальность для смежных отраслей.

Результаты исследований могут быть полезны в фармацевтике, биотехнологиях и производстве биотоплива, где используется тонкий помол растительного сырья.

Вывод.

• 1.    Оптимальные параметры дробления (размер фракций 1,0-1,8 мм) способствуют повышению продуктивности животных и улучшению показателей конверсии корма.

• 2.    Применение современных дробильных установок с регулируемыми режимами работы позволяет снизить удельные энергозатраты на переработку зерна до 10-5% без потери качества продукта.

• 3.    Результаты гранулометрического анализа подтвердили необходимость подбора дробильного оборудования в зависимости от типа зерновой культуры и целей кормопроизводства.