Определение удельных энергозатрат при нагреве воды в дезинтеграторе

Determination of specific energy costs for heating water in a disintegrator

Автор: Моисеев Антон Игоревич

преподаватель кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» ГБОУ ВО «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет», г. Княгинино, Россия.

E-mail: ameit@bk.ru 

Moiseev Anton Igorevich

teacher of the department "Infocommunication technologies and communication systems" Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University, Knyaginino, Russia.

E-mail: ameit@bk.ru 

 

Аннотация. Одной из главных задач сельсхозтоваропроизводителей является повышение эффективности рабочего процесса и уменьшение энергозатрат при сохранении надежности системы. В современных условиях рынка и труда необходимо иметь четкое представление о существующих проблемах хозяйствований. Особое внимание представляет недостаток полноценной кормовой базы на отечественных фермах, что существенно влияет на продуктивные показатели, а так же здоровье животных. Рентабельность предприятия напрямую зависит от развития направлений хозяйственной деятельности и рационального использования ресурсов.

Annotation. One of the main tasks of agricultural producers is to increase the efficiency of the working process and reduce energy consumption while maintaining the reliability of the system. In modern conditions of the market and labor, it is necessary to have a clear idea of ​​the existing problems of managing. Of particular interest is the lack of a full fodder base on domestic farms, which significantly affects productive indicators, as well as animal health. The profitability of the enterprise depends on the development of areas of economic activity and the rational use of resources.

Ключевые слова: дезинтегратор, патока, крыльчатка, энергозатраты.

Key words: disintegrator, treacle, energy consumption.

Тематическая рубрика: Технические науки и технологии.

 

С целью повышения продуктивности и улучшения здоровья сельскохозяйственных животных в их рационы добавляют зерновую патоку, приготовление которой возможно в условиях сельхозпроизводителей [1]. Для производства зерновой патоки применяют специальные установки, основой которых является насос. За счет перемещения насосом воды происходит ее нагрев, а при дальнейшем добавлении зерна и перемешивание с ним [2]. Под действием рабочего органа насоса происходит разрушение зерновок, и повышение однородности водно-зерновой смеси. Для ускорения данного процесса достаточно часто используют дезинтеграторы [3].

Были проведены сравнительные испытания дезинтегратора с различными рабочими органами (рисунок 1). Эффективность работы дезинтегратора оценивали удельными энергозатратами w (Вт·ч/(л·0С), т.е. количеством электроэнегрии, затраченной за один час работы дезинтегратора на нагрев 1 литра воды на 10С по формуле: q = P*t / V*T

где P – средняя мощность, потребляемая электродвигателем дезинтегратора кВт;

t – время нагрева, с;

V – объём нагреваемой воды, л.;

T – разница температуры воды в начале и конце ее нагрева, ºС.

а – с заводским рабочим органом		б – с предложенной конструкцией рабочего органа

Рисунок 1. Исследуемый диспергатор.

 

Измерение потребляемой мощности проводили токоизмерительными клещами Mastech MS2203 через каждые 50С изменения температуры воды (рисунок 2).

а – подключение прибора к двигателю дезинтегратора		б – подключение прибора к силовому щиту

Рисунок 2. Съем показания потребляемой мощности при нагреве воды дезинтегратором.

 

Результаты замеров потребляемой мощности представлены в таблицах 1-5. Далее по формуле (1) рассчитывали удельное энергопотребление и строили диаграмму (рисунок 3).

Таблица 1. Результаты исследований потребления электроэнергии при использовании заводского рабочего органа

Время нагрева	Мощность по фазам			Pсумм, кВт
t, мин	P, кВт
	1 Фаза	2 Фаза	3 Фаза
0	0,37	0,4	0,79	1,56
2	0,37	0,4	0,43	1,2
5	0,42	0,38	0,39	1,19
9	0,37	0,43	0,39	1,19
12	0,4	0,42	0,38	1,2
16	0,38	0,4	0,39	1,17
20	0,36	0,4	0,42	1,18
25	0,34	0,4	0,42	1,16
35	0,36	0,38	0,38	1,12
Среднее значение Рср, кВт				1,22
Удельные энергозатраты w, Вт·ч/(л·0С )				18,23

 

Таблица 2. Результаты исследований потребления электроэнергии при использовании предлагаемого рабочего органа с 12 лопатками

Время нагрева	Мощность по фазам			Pсумм, кВт
t, мин	P, кВт
	1 Фаза	2 Фаза	3 Фаза
0	0,39	0,5	0,4	1,29
4	0,42	0,4	0,39	1,21
10	0,48	0,4	0,4	1,28
16	0,42	0,4	0,4	1,22
23	0,38	0,4	0,37	1,15
31	0,36	0,38	0,37	1,11
38	0,33	0,34	0,37	1,04
47	0,32	0,35	0,35	1,02
59	0,31	0,34	0,34	0,99
Среднее значение Рср, кВт				1,15
Удельные энергозатраты w, Вт·ч/(л·0С )				28,8

 

Таблица 3. Результаты исследований потребления электроэнергии при использовании предлагаемого рабочего органа с 9 лопатками

Время нагрева	Мощность по фазам			Pсумм, кВт
t, мин	P, кВт
	1 Фаза	2 Фаза	3 Фаза
0	0,38	0,49	0,4	1,27
2	0,41	0,39	0,39	1,19
8	0,44	0,39	0,38	1,21
20	0,4	0,39	0,38	1,17
28	0,37	0,39	0,35	1,11
36	0,36	0,38	0,35	1,09
47	0,33	0,34	0,35	1,02
60	0,32	0,34	0,33	0,99
74	0,3	0,31	0,31	0,92
Среднее значение Рср, кВт				1,11
Удельные энергозатраты w, Вт·ч/(л·0С )				35

 

Таблица 4. Результаты исследований потребления электроэнергии при использовании предлагаемого рабочего органа с 6 лопатками

Время нагрева	Мощность по фазам			Pсумм, кВт
t, мин	P, кВт
	1 Фаза	2 Фаза	3 Фаза
0	0,36	0,4	0,4	1,16
4	0,35	0,37	0,39	1,11
10	0,4	0,35	0,36	1,11
23	0,46	0,35	0,36	1,17
31	0,34	0,35	0,34	1,03
39	0,33	0,33	0,34	1
50	0,31	0,3	0,33	0,94
64	0,28	0,3	0,32	0,9
80	0,27	0,29	0,29	0,85
Среднее значение Рср, кВт				1,03
Удельные энергозатраты w, Вт·ч/(л·0С )				35,2

 

Таблица 5. Результаты исследований потребления электроэнергии при использовании предлагаемого рабочего органа с 12 лопатками и винтом

Время нагрева	Мощность по фазам			Pсумм, кВт
t, мин	P, кВт
	1 Фаза	2 Фаза	3 Фаза
0	0,47	0,43	0,5	1,4
2	0,4	0,43	0,4	1,23
6	0,43	0,4	0,4	1,23
8	0,4	0,42	0,39	1,21
11	0,4	0,43	0,38	1,21
15	0,4	0,39	0,42	1,21
19	0,39	0,38	0,4	1,17
23	0,38	0,37	0,4	1,15
33	0,38	0,4	0,32	1,1
Среднее значение Рср, кВт				1,21
Удельные энергозатраты w, Вт·ч/(л·0С )				17,1

 

Рисунок 3. Удельные энергозатраты: 1 - заводской рабочий орган; 2 - рабочий орган с 12 лопатками; 3 - рабочий орган с 9 лопатками; 4 - рабочий орган с 6 лопатками; 5 - рабочий орган с 12 лопатками и винтом

Анализ полученных результатов показывает, что без использования винта удельные энергозатраты на нагрев в 1,6-1,9 раза выше, чем в исходном варианте.

Было принято решение о совместном использовании рабочего органа с 12 лопатками и винта. При сравнении результатов экспериментов выявлено, что удельные энергозатраты по сравнению с исходным вариантом снизились на 6,5 % (рисунок 3).

То есть на основании проведенных исследований можно говорить о преобладании в процессе нагрева на энергозатраты такого фактора, как осевая скорость воды и в данной конструкции дезинтегратора необходимо внести изменение в рабочий орган, учитывая данный факт.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Мотовилов К.Я. Переработка зерна на кормовые сахара для животных // Достижения науки и техники АПК. – 2012. – №. 10.

2. Results of comparative studies of grain syrup quality S S Alatyrev, A S Alatyrev, P V Zaitsev, S Yu Bulatov, V N Nechaev, Yu V Sizova and A I Moiseev 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 433 012031

3. Семикопенко И.А., Беляев Д.А., Вавилов Д.В., Скитов И.А. Патент 2687195 РФ, МПК B 02 C 13/00. Дезинтегратор. Заявлено 31.07.2018; Опубликовано 07.05.2019. Бюллетень № 13.