Смеситель-увлажнитель гравитационного действия

Отрасль животноводства [1–4] может быть эффективной, если рацион животных и птицы сбалансирован по всем питательным веществам.

В настоящее время принято кормление молочных животных концентрированными кормами, в частности комбикормами, которые могут скармливать как в сухом, так и в увлажненном состояниях. Каждый вид кормления имеет свои недостатки и преимущества.

Для улучшения структуры рационов кормления одним из перспективных решений представляется введение в рацион животных различных жидких ингредиентов. К ним относят мелассу, витамины, питательные растворы различных химических веществ или воду, жиры (животный, растительный, рыбий) и др. Известна, например, технологическая линия приготовления жидких кормовых добавок с включением в состав смеси пивной дробины и мелассы [5].

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

Внесение жидких добавочных компонентов в рассыпной комбикорм позволяет не только повышает питательную ценность, но и рационально использовать кормовые отходы пищевой и других отраслей промышленности. Кроме того, скармливание комбикормов во влажном состоянии предупреждает их распыление, следовательно, и развитие легочных заболеваний. Это уменьшает потери кормов, улучшает их поедае-мость животными. Учеными доказано, что только увлажнение комбикорма повышает продуктивность животных до 20% без добавления жидких кормовых ингредиентов.

Жидкие добавочные ингредиенты вводят в рассыпной комбикорм с помощью различных форсунок и других устройств, выполненных отдельно или в составе смесительных и дозирующих конструкций [6; 7].

Смесители-увлажнители для ввода жидких добавочных компонентов бывают различными по принципу действия. Известно, что для увлажнения комбикорма жидкие добавочные ингредиенты могут быть внесены самотеком или под давлением, в подогретом виде или холодном в зависимости от их вязкости. Также могут смешиваться с сухим комбикормом в виде струи, капель с различными размерами или в распыленном состоянии. У разных смесителей-увлажнителей комбикормов свойственные им достоинства и недостатки для разных видов животных и птиц [8–10].

Материалы и обсуждение

Для увлажнения комбикорма предлагается смеситель-увлажнитель гравитационного действия (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид смесителя-увлажнителя комбикормов гравитационного действия: 1 – металлический цилиндр; 2 – регулировочная манжета; 3 – распределительный конус; 4 – центробежная форсунка;

5 – лопасть; 6 – выпускной патрубок

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55) AGROENGINEERING

Основные узлы: металлический цилиндр для комбикорма 1 , регулировочная манжета 2 , два распределительных конуса 3 (верхний и нижний), две центробежные форсунки 4 , расположенные под конусами. Имеется электродвигатель для привода лопастей 5 для принудительного и окончательного смешивания комбикорма с увлажняющей жидкостью и выпускной патрубок готового увлажненного комбикорма 6 .

Смеситель-увлажнитель гравитационного действия работает следующим образом. Его присоединяют к бункеру с помощью металлического цилиндра 1 с широкой воронкой, по которой комбикорм поступает в выпускной патрубок с регулировочной манжетой 2 . Затем проходит через верхний распределительный конус 3 и увлажняется жидкими кормовыми добавками (эмульсией), разбрызгиваемыми верхней форсункой центробежного действия. Далее происходит пересыпание такого предварительно увлажненного комбикорма сразу на второй распределительный конус, где дополнительно увлажняется нижней форсункой. Конструктивно на центробежных форсунках закреплены распределительные конусы, по которым равномерно ссыпается комбикорм, не попадая на сами форсунки. Количество комбикорма изменяется зазором (высотой расположения) между регулировочной манжетой и распределительным верхним конусом. Кроме того, оба конуса обеспечивают направленное распределение жидких добавочных ингредиентов в комбикорм, а их расход будет зависеть от подачи комбикорма и процента внесения жидких кормовых добавок (ЖКД). Для качественного осуществления технологического процесса в нижней части корпуса смесителя-увлажнителя дополнительно предусмотрен и расположен вал с лопастями. Они позволяют окончательно смешать жидкие кормовые добавки с комбикормом. Готовые увлажненные комбикорма удаляются из смесителя-увлажнителя через выгрузной рукав под силой своей тяжести.

Общеизвестно, что под качеством увлажнения корма понимают равномерное распределение влаги в процессе смешивания всего объема кормосмеси. Степень однородности увлажнения корма представляет отношение фактической влажности проб, взятых в разных точках, к заданной влажности. Степень однородности увлажнения θ определяем по формуле

6 =

n • ^3

n ₁            n ₂

^ ™i +^(2^3 - ^i )

i = 1             i = 1

•100%,

где  n 1 – число проб с ω i < ω 3 ;

• n 2 – число проб с ω i >ω 3 ;

• ω i – относительная влажность i-й пробы, %;

• ω 3 – заданная влажность кормовой смеси, %;

• n – общее число взятых проб, равное сумме двух проб n 1 и n 2 .

Величину расхода жидких компонентов выявляли по пропускной способности смесителя и доле процента ввода жидких кормовых добавок. Норму внесения ЖКД в зависимости от подачи комбикорма QK и процента внесения ЖКД рассчитывают по зависимости джкд =Qk.^ /(1-^g),                               (2)

где  Q K – производительность смесителя по комбикорму, т/ч;

• ^ g - норма внесения ЖКД в относительных единицах.

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

При снятии расходных характеристик форсунок ударного действия удобнее пользоваться секундным расходом в граммах. Данные расчетов по выражению (1) представлены в табл. 1.

Таблица 1

Данные по расчету секундного расхода ЖКД

Подача комбикорма, т/ч	Количество жидких добавок, %
	2 \	3 \	4 \	5	6 \	7 \	8
	Норма внесения ЖКД, гр/с
4	22	33	43	53	63	72	82
8	44	65	86	106	126	144	164
12	65	97	129	159	189	216	246
16	87	129	172	211	250	289	327
20	109	162	215	264	313	361	409
24	131	194	255	317	376	433	41
28	153	226	298	370	439	505	573
32	174	259	341	422	502	578	654

В нашем случае предполагается ЖКД вводить в состав комбикорма через две форсунки: верхнюю и нижнюю. Это сделано с целью обеспечения лучшего качества смешивания и увлажнения ЖКД с комбикормом и необходимой подачи ЖКД.

Величина относительной влажности комбикорма после ввода эмульсии ЖКД определим по формуле

W OK = 100P ЖКД + P К W K / P ЖКД + P К ,                    (3)

где P ЖКД – масса жидких добавок;

P К – масса комбикорма;

W K – исходная влажность комбикорма, W K = 11 %;

Процент увеличения влажности при вводе ЖКД составляет

ΔW = W OK – W K.,                            (4)

Данные расчетов по вышепредставленным формулам (W OK , ΔW, P B ) приведены в табл. 2.

Расчет влажности комбикормов

Таблица 2

Q OK , т/ч	Количество жидких добавок, %
	4			6			8
	W OK , %	ΔW, %	P B , кг/сек	W OK , %	ΔW, %	P B , кг/сек	W OK , %	ΔW, %	P B , кг/сек
4	1,11	14,1	3,1	1,32	15,5	4,5	1,3	5,8	1,29
8	2,22	14,1	3,1	3,53	15,5	4,5	2,6	5,8	2,60
12	3,33	14,1	3,1	3,88	15,5	4,5	3,9	5,8	3,87
16	4,44	14,1	3,1	5,22	15,5	4,5	5,2	5,8	5,16
20	5,55	14,1	3,1	6,60	15,5	4,5	6,5	5,8	6,68
24	6,66	14,1	3,1	7,92	15,5	4,5	7,8	5,8	7,74

По результатам лабораторных исследований составлена номограмма для смесителя-увлажнителя гравитационного действия по выбору режима смешивания-увлажнения (рис. 2).

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)

AGROENGINEERING

Рис. 2. Номограмма выбора режима смешивания-увлажнения

Порядок пользования номограммой. По оси абсцисс в первом квадрате находим нужную подачу комбикорма Q и из этой точки проводим вертикальную линию до пересечения с прямой нужного процента внесения ЖКД (8%). Затем из точки пересечения проводим горизонтальную и в точке пересечения с осью ординат находим значение подачи ЖКД в гр/сек. Далее эту величину делят на две части: одна часть будет подана через верхнюю форсунку, другая через нижнюю. В нашем примере Q = 14 т/ч. Доля внесения ЖКД 8%, g = 270 гр/сек. Расход для верхней форсунки примем g в = 150 гр/сек, нижний g н = 120 гр/сек. Затем от этих значений (g) проводим горизонтальные линии

Vestnik of Omsk SAU, 2024, no. 3 (55)                                                              AGROENGINEERING до пересечения с левой осью абсцисс, на которой отложено давление впрыска ЖКД. При диаметре сопла 4 мм давление, которое надо установить в верней форсунке, равно 3,7 атм, а для нижнего – 2,7 атм.

Заключение

Разработан смеситель-увлажнитель гравитационного действия для комбикормов, изложено его устройство и принцип работы.

Представлены математические выражения по расчету однородности увлажнения комбикормов, нормы внесения ЖКД в зависимости от подачи комбикорма Q K и доли процента внесения ЖКД. Составлена номограмма для смесителя-увлажнителя гравитационного действия по выбору режима смешивания-увлажнения.