Положение яиц по высоте виброкипящего слоя абразивного материала тоже играет важную роль при сухой очистке. Так, у поверхности виброкипящего слоя очистка малоэффективна или неэффективна вообще. Лучшая очистка яиц достигается при их размещении у основания виброемкости.
Возрастание удельной энергоемкости процесса с увеличением параметров aщ2/g и h/D сухой очистки яиц можно объяснить следующими причинами. С одной стороны, рост высоты виброкипящего слоя ведет к увеличению занимаемого им объема и его веса. При этом повышается давление рабочей среды на виброднище и потребление энергии электродвигателем. С другой стороны, с увеличением коэффициента перегрузки связано возрастание величины ускорения вибрации aщ2, а следовательно, и потребляемой электроэнергии.
Положение яиц по высоте виброкипящего слоя практически не влияет на энергоемкость процесса сухой очистки.
Результаты исследований показали, что очистка яиц в виброкипящем слое стеклянной крошки в среднем на 15% эффективнее, чем в виброкипящем слое дробленой гальки.
При проведении экспериментальных исследований процесса сухой очистки яиц от загрязнений коэффициент перегрузки находился в интервале от 3,2 до 17,8, а масштабный фактор при D = 326 мм - от 0,37 до 0,61. Положение очищаемых яиц по высоте виброкипящего слоя в виброемкости варьировало от 0,3h до 0,7h, а время их очистки изменялось от 2 до 10 мин.
Поиск оптимальных параметров выполнялся с помощью надстройки «поиск решения» приложения Microsoft Excel для ПЭВМ. Согласно полученным данным, для достижения максимальной эффективности очистки загрязненных яиц необходимо иметь следующие параметры:
для стеклянной крошки aщ2/g = 7,5; h/D = 0,37; hя = 0,5h и t = 4 мин, что соответствует ЕО = 5,67?10-4 кг/(м2с) и ЕЭ = 0,45 Вт•ч/шт;
для дробленой гальки aщ2/g = 7,5; h/D = 0,37; hя = 0,5h и t = 5 мин, что соответствует ЕО = 5,58?10-4 кг/(м2с) и ЕЭ = 0,44 Вт•ч/шт.
Таким образом, процесс сухой очистки товарных яиц от загрязнений лучше проводить в виброкипящем слое стеклянной крошки.
В пятой главе рассмотрена возможность перехода от экспериментальной установки к промышленному образцу машины высокой производительности, и проведено экономическое обоснование представленной работы.
Переход от экспериментальной установки периодического действия, послужившей прототипом, к промышленному образцу машины непрерывного действия возможен путем увеличения размеров виброемкости, установки дополнительных вибровозбудителей, замены приспособления для загрузки яиц транспортером.
Техническая характеристика машины приведена в табл. 2.
Таблица 2
Техническая характеристика машины для сухой очистки товарных яиц в виброкипящем слое стеклянной крошки
|
№ п/п |
Наименование параметра |
Числовое значение |
|
|
1 |
Производительность, яиц в час |
2760 |
|
|
2 |
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота |
3320 540 840 |
|
|
3 |
Количество обслуживающего персонала, чел. |
1 |
|
|
4 |
Максимальная потребляемая мощность, кВт |
1,75 |
|
|
5 |
Масса без абразивного материала, кг |
240 |
|
|
6 |
Объем абразивного материала, м3 |
0,161 |
|
|
7 |
Расход абразивного материала, м3/ч |
9,34?10-3 |
Экономические расчеты выполнены для условий птицефабрики «Комсомольская» Павловского района Алтайского края с годовым поголовьем кур-несушек 692 тыс. голов и со средней яйценоскостью 273 яйца. Очистка загрязненных яиц на птицефабрике осуществляется серийной яйцемоечной машиной «Роса 16-6». Сравнительная технико-экономическая оценка показала экономическую эффективность использования предлагаемой машины для сухой очистки в сравнении с базовой яйцемоечной машиной. Ожидаемый суммарный годовой экономический эффект составит 1 862 000 руб. (в ценах 2008 г.) в расчете на 14 145 тыс. яиц.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
По результатам обзора литературных источников, проведенных экспериментальных и теоретических исследований сделаны следующие выводы:
1. Анализ существующих способов очистки товарных яиц от загрязнений показал, что применяемые в настоящее время яйцемоечные машины, в которых используются водные моющие растворы, полностью смывают защитную оболочку, предохраняющую содержимое яйца от старения и порчи. К тому же вода способствует проникновению внутрь яйца вредной микрофлоры. Машины, работающие по принципу сухой очистки, удаляют с поверхности скорлупы только часть защитной оболочки, что делает их более пригодными для товарной обработки. Например, товарное яйцо, очищенное сухим способом, хранится в среднем на 23% дольше, чем мытое.
Все известные машины для сухой очистки имеют конструктивно-технологические недостатки, ограничивающие их широкое применение и производство. Устранения основных недостатков можно добиться внедрением в рабочий процесс виброкипящего слоя.
2. На основании уравнений теории резания металлов разработана математическая модель процесса сухой очистки скорлупы товарных яиц от загрязнений вибрирующими абразивными частицами, учитывающая особенности виброкипящего слоя и длительность виброобработки. Модель позволяет определить количество загрязнения, снимаемого с поверхности скорлупы, в зависимости от величины коэффициента перегрузки aщ2/g, масштабного фактора h/D, положения яиц по высоте слоя hя и времени очистки t. Отклонение значений, полученных с использованием этой модели от экспериментальных, составляет не более 5%.
3. Предложены способ и вискозиметрическое устройство для измерения эффективной вязкости сыпучих дисперсных материалов, отличающееся тем, что цилиндрическая емкость расположена вертикально, выполнена с эластичным дном, жестко закреплена на раме и содержит направляющие для шарика, при этом эластичное дно соединено с виброприводом. Устройство позволяет определять эффективную вязкость во всем объеме дисперсной среды при различных параметрах вибрации и фракционном составе материала. Техническая новизна подтверждена патентом РФ.
4. Проведенные эксперименты выявили общие закономерности поведения исследуемых дисперсных сред под воздействием вибрации. При уменьшении эффективной вязкости рабочей среды процесс сухой очистки товарных яиц интенсифицируется. Так, например, понижение коэффициента эффективной динамической вязкости стеклянной крошки с 3 до 2 кПа?с увеличивает эффективность очистки в 1,3 раза, а с 2 до 1 кПа•с - в 1,1 раза. Добиться минимальной эффективной вязкости позволяет, главным образом, увеличение амплитуды и частоты колебаний.
5. Стеклянная крошка менее подвержена износу и поэтому более предпочтительна для процесса сухой очистки товарных яиц от загрязнений, что подтверждают следующие параметры эффективной виброобработки: коэффициент перегрузки - 7,5; высота слоя - 120 мм; средний размер частиц дисперсной среды - 3,5 мм; время обработки - 4 мин. (для сравнения: дробленая галька - 5 мин.), износ абразива -
5,8 %/ч (дробленая галька - 9,4 %/ч).
6. Удельная энергоемкость процесса сухой очистки яиц в виброкипящем слое стеклянной крошки и дробленой гальки имеет сравнительно низкое значение и составляет 0,45 и 0,44 Вт•ч/шт соответственно. Удельная энергоемкость яйцемоечного процесса с использованием серийной машины «Роса 16-6» в 3 раза превышает удельную энергоемкость сухой очистки товарных яиц в виброкипящем слое.
1. Гнездилов, А.А. Анализ способов очистки товарных яиц от загрязнений [Текст] / А.А. Гнездилов // Вестник АГАУ. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2003. № 1 (9). С. 56-57.
2. Гнездилов, А.А. Методика оценки эффективности очистки поверхности скорлупы товарных яиц от загрязнений [Текст] / А.А. Гнездилов // Молодые ученые - сельскому хозяйству Алтая: сб. научн. тр. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. № 1. С. 57-58.
3. Гнездилов, А.А. Экспериментальное определение усилия на яйцо в виброкипящем слое абразивного материала [Текст] / А.А. Гнездилов // Вестник АГАУ. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. № 3 (23). С. 62-65.
4. Пирожков, Д.Н. Изменение эффективной вязкости дисперсных сыпучих материалов под воздействием вибрации [Текст] / Д.Н. Пирожков, А.А. Гнездилов, С.А. Сорокин [и др.] // Вестник АГАУ. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. № 4 (24). С. 50-53.
5. *Федоренко, И.Я. Методы расчета вибрационных машин на основе гидродинамических моделей сыпучего материала [Текст] / И.Я. Федоренко, Д.Н. Пирожков, А.А. Гнездилов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. Новосибирск: Агрос, 2007. № 5 (173). С. 93-98.
6. Пат. 2294096 Российская Федерация, МПК А 01 К 43/00. Линия для сухой очистки поверхности скорлупы яиц от загрязнений [Текст] / И.Я. Федоренко, А.А. Гнездилов, Д.Н. Пирожков; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО АГАУ. № 2005124098/12; заявл. 28.07.2005; опубл. 27.02.2007, Бюл. № 6. 4 с.
7. Пат. 2267770 Российская Федерация, МПК G 01 N 11/10. Устройство для определения вязкости дисперсных материалов [Текст] / И.Я. Федоренко, А.А. Гнездилов, С.А. Сорокин [и др.]; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО АГАУ. № 2004113678/28; заявл. 05.05.04; опубл. 10.01.06, Бюл. № 01. 4 с.