Разработка способа применения электрооборудования и обоснование мощности электрокалориферов бункеров активного вентилирования

Актуальность темы

Основу развития всех отраслей сельского хозяйства составляет зерновое производство. Урожайность в большой степени зависит от посевных качеств зерна, таких как всхожесть и энергия прорастания. Понижение всхожести на 15−20% приводит к падению урожайности на 3−5 ц/га. Однако не всегда еще качество семенного материала соответствует требованиям зернового производства. Обусловленный этим недобор урожая не компенсируется ни повышенной нормой высева, ни применением высоких доз удобрений. Поэтому существует проблема улучшения посевных качеств семян.

Для повышения посевных качеств семян на сегодняшний день применяются различные методы физического воздействия: обработка в электрическом и электромагнитном полях, лазерное облучение, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, обработка гамма-лучами и другие.

Однако использование этих методов обработки семян требует наличия специального оборудования, обученного персонала. Некоторые из методов небезопасны для жизни человека.

Наиболее доступным и простым является метод воздушно-тепловой обработки семян, который может осуществляться с использованием стандартных установок активного вентилирования.

Немаловажным достоинством данного метода является его безопасность для персонала, осуществляющего обработку семян.

Положительное влияние нагрева и воздушной обработки семян известно издавна /1,3,4,5,8,31,46,114,115,122/. Однако для эффективного применения воздушно-тепловой обработки необходимо.

— б установить, какие технологические режимы необходимо соблюдать, и обеспечит ли электрооборудование установок активного вентилирования поддержание указанных режимов.

Цель работы заключается в разработке способа применения электрооборудования и обосновании мощности электрокалориферов бункеров активного вентилирования при предпосевной воздушно-тепловой обработке семян.

Для достижения цели исследований решаются следующие основные задачи:

1. Проведен анализ состояния вопроса;

2. Определены факторы., влияющие на изменение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием и диапазоны их варьирования;

3. Теоретически исследованы биологические аспекты изменения посевных качеств семян под влиянием различных воздействий;

4. Построена математическая модель процессов тепло-влаго-обмена.в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воздухораспределением, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении через зерновой слой;

5. Определены диапазоны изменения факторов, обеспечивающие максимальное увеличение посевных качеств семян при воздушно-тепловой обработке;

6. Разработан способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, обеспечивающий максимально е увеличение посевных качеств семян;

7. Определены технические характеристики электрооборудо — < вания бункеров активного вентилирования, обеспечивающие реализацию способа его применения;

8. Проведена производственная проверка эффективности полученного способа применения' электрооборудования действующих бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян;

9. Показана экономическая эффективность воздушно-тепловой обработки семян в установленных режимах.

Объектом исследования является технологический процесс активного вентилирования.

Предмет исследования — технологические режимы работы установок активного вентилирования, обеспечивающие посредством изменения тепло-влагообмена зернового слоя улучшение посевных качеств семян.

Методы исследований. Для проверки основных теоретических положений и обоснования режимов воздушно-тепловой обработки семян использованы теория тепло-влагообмена, теория планирования экспериментальных исследований, теория математического моделирования, элементы теории вероятностей и математической статистики, функционально-физический анализ. Расчеты проводились с применением ПЭВМ.

Научная новизна: — разработана математическая модель процессов тепло-влагообмена в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воздухораспределением, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении через зерновой слой. Разработана программа на языке Разка1 для моделирования на ЭВМ;

— создана методика определения режимов работы электрооборудования, обеспечивающих максимальное увеличение посевных качеств семян.

— установлена связь между технологическими режимами работы установок активного вентилирования при воздушно-тепловой обработке и посевными качествами семян;

— разработан способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, обеспечивающий максимальное увеличение посевных качеств семян;

— определены диапазоны мощности электрокалорифера, обеспечивающие температуру нагрева зерна, необходимую для максимального повышения посевных качеств семян при различных исходных температурах зерна и атмосферного воздуха.

Практическая ценность работы.

На основании теоретических и экспериментальных исследований были установлены технологические режимы работы бункеров активного вентилирования, обеспечивающие повышение посевных качеств семян (всхожести и энергии прорастания) на 5−15%, что влечет увеличение урожайности на 2−6 ц/га.

Разработанная математическая модель позволяет отслеживать изменение параметров воздуха (скорости, температуры, влажности) при прохождении через зерновой .слой и параметров семян (температуры, влажности) в процессе активного вентилирования. Модель позволяет контролировать вышеуказанные параметры в разных точках зернового слоя в любой момент времени.

Полученные функциональные и графические зависимости между всхожестью зерна, температурами воздуха, зерна и мощностью электрокалорифера, позволяют определять мощность электрокалорифера, обеспечивающую максимальную всхожесть обработанных семян при любом сочетании исходных температур зерна и воздуха.

Показано, что мощности электрокалориферов действующих бункеров активного вентилирования типа К-878, ЕВ-25 при определенном сочетании температур зерна и атмосферного воздуха достаточны для получения максимального эффекта (повышения посевных качеств семян) от предпосевной воздушно-тепловой обработки.

Основные защищаемые положения:

— математическая модель процессов тепло-влагообмена в зерновом слое при активном вентилировании на установках с радиальным воздухораспределением, позволяющая учитывать изменение скорости воздуха при прохождении через зерновой слой;

— методика определения режимов работы электрооборудования, обеспечивающих максимальное увеличение посевных качеств семян;

— способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования, позволяющий обеспечить максимальное увеличение посевных качеств семян;

— рекомендации по выбору мощности электрокалориферов бункеров активного вентилирования, необходимой для обеспечения максимального увеличения посевных качеств обрабатываемых семян.

Научная гипотеза. В качестве научной гипотезы выдвинуто предположение о том, что максимальное увеличение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием может быть получено путем обеспечения адаптационных реакций семян с помощью подбора технологических параметров процесса активного вентилирования.

Рабочая гипотеза. Максимальное увеличение посевных качеств семян при предпосевной обработке активным вентилированием может быть обеспечено соответствующими технологическими режимами работы электрооборудования установок активного вентилирования (вентилятора, электрокалорифера).

Апробация работы. Основные положения работы доложены и одобрены на научно-технических конференциях АЧГАА (АЧЙМСХ) в 1995, 1996, 1997, 1998 г. г. (г. Зерноград), ВНЖ1ТММЗСХ в 1995, 1996 г. г. (г. Зерноград), СГСХА в 1996, 1997 г. г, (г. Ставрополь) .

Публикации. По результатам исследований опубликовано 3 печатные работы.

общие вывода.

1, На основании функционально-физического анализа установлено, что основными факторами, связанными с работой электрооборудования установок активного вентилирования, влияющими на изменение посевных качеств семян при воздушно-тепловой обработке являютсятемпература и скорость воздуха, используемого при обработке и длительность обработки,.

2, Разработана математическая модель процессов тепло-вла-гообмена в плотном слое зерна для установок активного вентилирования с радиальным воздухораспределе. нием, позволяющая отслеживать значения температур и влажностей зерна и воздуха, а так же скорости воздуха в любой точке зернового слоя в течение всего времени обработки,.

3, Экспериментально подтверждено, что непрерывная работа вентилятора при периодическом включении/выключении электрокалорифера (вентилирование поочередно подогретым и неподогретым воздухом) позволяет вызывать адаптационные реакции семян, ведущие к повышению их посевных качеств,.

4, Экспериментально определены технологические требования к процессу предпосевной обработки семян активным вентилированием (скорость воздуха, увеличение температуры зерна, время полупериода обработки, время отлежки), позволяющие обеспечить максимальное увеличение посевных качеств семян :

— скорость воздуха ¥-Е=0345 м/с;

— увеличение температуры зерна Дв3=50,15,50,17%;

— время полупериода обработки 10б=1,06,1,07 ч,;

— время отлежки 1., 3 суток.

5. Разработан способ применения электрооборудования бункеров активного вентилирования при предпосевной обработке семян" позволяющий максимально увеличивать их посевные качества.

6. Получены Функциональные и графические зависимости между всхожестью зерна, температурами воздуха, зерна и мощностью электрокалорифера, позволяющие определять мощность электрокалорифера, обеспечивающую максимальную всхожесть обработанных семян при любом сочетании исходных температур зерна и воздуха.

7. Сравнительный анализ величин рекомендуемых и имеющихся мощностей электрокалориферов установок активного вентилирования позволил установить, что мощности злектрокалориферов действующих бункеров активного вентилирования типа К-878, -БВ-25 при определенном сочетании температур зерна и атмосферного воздуха достаточно для получения максимального эффекта от предпосевной воздушно-тепловой обработки.

8. Проведена производственная проверка, подтверждающая эффективность предлагаемых режимов работы электрооборудования установок активного вентилирования. Увеличение урожайности семян ячменя сорта «Виконт», обработанных в бункере К-878 с базовым электрокалорифером составило 10,8% (2,4 ц/га) на поле ОПХ РФ РИАМА и 17,6% (5,4 ц/га) на поле фермерского хозяйства АЧГАА,.

9. Предполагаемый годовой экономический эффект, рассчитанный на 1 бункер активного вентилирования типа К-878 вместимостью 32,5 т., составил 5087,2 рублей,.