Топливно-энергетическая оценка подготовки кормовых материалов к длительному хранению

Размещено на http://allbest.ru

Дальневосточный государственный аграрный университет

Топливно-энергетическая оценка подготовки кормовых материалов к длительному хранению

Самарина Ю.Р., Щитов С.В., Постовитенко К.Б., Князева Е.С.

Аннотация

В данной статье рассматривается вопрос топливно-энергетической оценки подготовки кормовых материалов к длительному хранению. На основании анализа составляющих полных энергетических затрат проведена сравнительная оценка различных способов сушки.

В качестве критерия оценки эффективности работы технологической линии введен коэффициент эффективности технологической линии. Расчетные значения данного коэффициента подтверждают теоретические рассуждения о выборе вида технологических линий.

Ключевые слова: полные энергетические затраты, способы сушки, технологическая линия, коэффициент эффективности технологической линии

Для повышения продуктивности животных, увеличения производства продукции животноводства и снижения ее себестоимости важным условием является полноценное кормление, предусматривающее выдачу животным полнорационных многокомпонентных кормовых смесей. Такие смеси значительно лучше перевариваются животными и способствуют повышению продуктивности на 10-14 %.

Многочисленными исследованиями выявлено, что наиболее рационально скармливать коровам полнорационные кормосмеси, приготовленные непосредственно перед раздачей [1].

Однако анализ работы таких кормоцехов показал, что оборудование в их составе используется с низкой эффективностью вследствие недостатков организационно-технического и технологического характера: простоев кормоцехов в летне-пастбищный период, низкой надежности отдельных узлов и механизмов, что приводит к простою оборудования в зимне-стойловой период, и, как следствие, сбою в режиме кормления животных. Избежать этого можно, создав запас гранулированного корма.

На качество гранулированных кормов влияет технология приготовления, в том числе и высокотемпературная или низкотемпературная сушка.

В то же время обнаружено, что некоторые незаменимые аминокислоты, входящие в состав травяного белка, в процессе высокотемпературной сушки разлагаются топочными газами, образуя нерастворимые формы коллоидов - пектиновые вещества, которые резко снижают перевариваемость клетчатки [2].

Поэтому весьма актуальным является вопрос изыскания наиболее рациональных технологий, режимов и параметров сушильного оборудования.

Топливно-энергетический анализ эффективности использования технологий с различными сушильными установками проведен по методике, предложенной ВИМ.

Основными критериями оценки сушильных установок являются полные энергозатраты на производство единицы продукции, которые можно определить с использованием методики ВИМ [2].

(1)

где: УЕ_п.с.i - прямые затраты энергии, МДж/кг;

УЕ_ж.i - затраты живого труда, МДж/ч;

УЕ_об.i и УЕ_з.i - энергозатраты оборудования и производственных помещений, МДж/кг;

УW_с.м.i - производительность оборудования, линий по переработке продукта, Мдж/кг.

Ориентировочно расход энергии сушки продукта можно определить, исходя из отношения условной суммарной мощности электродвигателей (УN_эд.i), входящих в технологическую линию, к ее производительности (УW_с.i):

,(2)

В этом случае должна быть учтена вся энергия, расходуемая оборудованием, входящим в технологическую линию по переработке продукта. Прямые затраты энергии [2]:

, (3)

где: Н_э - расход электроэнергии, кВт·ч;

k_э - коэффициент перевода;

f_э - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты энергии, Мдж/кВт·ч.

Затраты живого труда определяются следующим образом:

, (4)

где: n_ч.i и n^/_ч.i - число основных и вспомогательных рабочих, чел;

а_ж.i и а^/_ж.i - соответствующие энергетические эквиваленты затрат живого труда, МДж/ч.

Энергоемкость производственных помещений:

, (5)

где: а_з - энергетический эквивалент производственных помещений, МДж/м²;

F_з - площадь производственных помещений, м²;

Т_вп - продолжительность работы технологической линии, ч/год.

Используя вышеприведенную методику и опираясь на проведенные теоретические и экспериментальные данные, произвели анализ составляющих полных энергозатрат процесса сушки.

На основании проведенных расчетов составляющие полных энергозатрат при различных способах сушки на один кг испаренной влаги представлены на рис. 1-5 [3].

а) б)

Рис. 1. Прямые энергозатраты:

а) - теоретические, б) - экспериментальные

Анализируя данные рис. 1, можно сделать вывод, что теоретические значения прямых энергозатрат при инфракрасной сушке составляют 3,85 МДж/кг, что на 28,17% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 54,37% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 59,30% ниже, чем при конвективном способе сушки. Экспериментальные значения прямых энергозатрат при инфракрасной сушке составляют 3,70 МДж/кг, что на 28,98% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 54,37% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 59,29% ниже, чем при конвективном способе сушки.

животноводство сушка кормовой технология

а) б)

Рис. 2. Энергозатраты живого труда: а) - теоретические, б) - экспериментальные

Анализируя данные рис. 2, можно сделать вывод, что теоретические значения энергозатрат живого труда при инфракрасной сушке составляют 0,31 МДж/кг, что на 31,11% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 56,94% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 61,73% ниже, чем при конвективном способе сушки.

Экспериментальные значения энергозатрат живого труда при инфракрасной сушке составляют 0,30 МДж/кг, что на 30,23% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 61,54% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 57,14% ниже, чем при конвективном способе сушки.

а) б)

Рис. 3. Энергозатраты оборудования: а) - теоретические, б) - экспериментальные

Анализируя данные рис. 3, можно сделать вывод, что теоретические значения энергозатрат оборудования при инфракрасной сушке составляют 0,08 МДж/кг, что на 33,33% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 57,89% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 61,90% ниже, чем при конвективном способе сушки.

Экспериментальные значения энергозатрат оборудования при инфракрасной сушке составляют 0,08 МДж/кг, что на 33,33% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 55,55% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 60,00% ниже, чем при конвективном способе сушки.

а) б)

Рис. 4. Энергозатраты производственных помещений: а) - теоретические, б) - экспериментальные

Анализируя данные рис. 4, можно сделать вывод, что теоретические значения энергозатрат производственных помещений при инфракрасной сушке составляют 0,13 МДж/кг, что на 27,78% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 53,57% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 59,37% ниже, чем при конвективном способе сушки.

Экспериментальные значения энергозатрат производственных помещений при инфракрасной сушке составляют 0,13 МДж/кг, что на 27,78% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 51,85% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 58,06% ниже, чем при конвективном способе сушки.

Анализируя данные рис. 5, можно сделать вывод, что теоретические значения полных энергозатрат при инфракрасной сушке составляют 3,92 МДж/кг, что на 28,07% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 54,78% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 59,29% ниже, чем при конвективном способе сушки.

Рис. 5. Полные энергозатраты:

а) - теоретические, б) - экспериментальные

Экспериментальные значения полных энергозатрат при инфракрасной сушке составляют 3,77 МДж/кг, что на 28,86% ниже, чем при кондуктивном способе и сушке СВЧ, на 54,30% ниже, чем при сублимационном способе сушки, и на 59,24% ниже, чем при конвективном способе сушки.

Рассчитав значения показателя экономии теоретических и экспериментальных полных энергозатрат при инфракрасной сушке, получили следующие значения:

- теоретические - кондуктивный способ и сушка СВЧ - 1,53 МДж/кг; сублимационный способ сушки - 4,75 МДж/кг; конвективный способ сушки - 5,71 МДж/кг;

- экспериментальные - кондуктивный способ и сушка СВЧ - 1,53 МДж/кг, сублимационный способ сушки - 4,48 МДж/кг, конвективный способ сушки - 5,48 МДж/кг.

Для обоснования эффективности применения предлагаемых технологических линий по подготовке гранулированных кормов и зерновых культур к длительному хранению введем коэффициент эффективности технологических линий с различными способами подвода тепла [4]:

 (6)

где: k_{эф.тех.л.пред.} и k_{эф.тех.л.сущ.} - коэффициент эффективности предлагаемой и существующей технологической линии, соответственно;

k_{эф.тех.л.}= 0,91 (сублимационный способ сушки);

k_{эф.тех.л.}= 0,94 (конвективный способ сушки);

k_{эф.тех.л.}= 0,93 (поля СВЧ, кондуктивный).

Таким образом, на основании сравнительных расчетов коэффициента эффективности технологических линий видно, что энергетическая эффективность технологической линии с терморадиационной сушильной установкой на 9% выше, чем с сублимационной, на 7% выше, чем с кондуктивной, и на 6% выше, чем с конвективной.

Список использованных источников

1. Самарина Ю.Р. Энергетические затраты при производстве кормов для сельскохозяйственных животных // «Актуальные проблемы науки ХХІ века», г. Москва: сборник со статьями (уровень стандарта, академический уровень). - М.: Международная исследовательская организация "Cognitio". - 2018. - С. 44-49.

2. Никифоров А.Н., Токарев В.А., Борзенков В.А., Севернев М.М. и др. Методика энергетического анализа, технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. - М.: ВИМ. - 1995. - 215 с.: ил.

3. Самарина Ю.Р., Щитов С.В. Сравнительная оценка энергозатрат при сушке корма различными способами // Техника и оборудование для села. - 2014, № 9 (207). - С. 18-20.

4. Самарина Ю.Р., Щитов С.В., Постовитенко К.Б., Князева Е.С. Выбор оптимальных технологических линий по подготовке кормовых материалов к длительному хранению // АгроЭкоИнфо. - 2018, № 4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2018/4/st_407.doc.

Размещено на Allbest.ru