Животноводческие фермы и комплексы. Основные отличия комплекса от фермы

                                τ 

11. Теория измельчения  зерна как процесс  образования новых

поверхностей. Удельная поверхность частиц

     Измельчением  называется процесс разделения твердого тела на части механическим путем, т. е. приложением внешних сил, превышающих силы молекулярного сцепления. В результате измельчения образуются новые поверхности. Следовательно, измельчение можно рассматривать как процесс производства (приращения) новых поверхностей частиц корма.

     Это подтверждается примером.

     Предположим, что мы имеем идеальное тело в виде куба с длиной ребра L. Очевидно, что начальная поверхность куба будет

     Предположим, что при измельчении каждое ребро  куба разделится на «n» равных частей. Тогда длина ребра каждого кубика будет а число кубиков составит

     Конечная  поверхность образовавшихся кубиков  будет

     Так как   то очевидно

     Это равенство подтверждает, что конечная поверхность в  n  раз больше начальной, т. е.  процесс измельчения можно рассматривать как процесс приращения новых поверхностей материала.

     Для оценки развитости поверхности сыпучих  материалов используется величина удельной поверхности, представляющей собой суммарную поверхность всех заключенных в единице массы или объема частиц

  м²/м³

или

  м²/кг.

     К примеру, удельная поверхность для  куба и шара будут

     куб  – 

     шар  –   

 

12. Гранулометрический состав концентрированных кормов. Определение модуля помола

     Измельченный  материал оценивают по содержанию в  нем классов (фракций) частиц определенных размеров, т. е. по гранулометрическому  составу. Для определения гранулометрического состава массы применяют следующие способы:

     ситовый анализ – рассев материала с помощью  набора сит на классы, если частицы более 40 мкм;

     седиментометрический  – разделение материала на фракции  по скорости осаждения частиц в жидкой среде, если размер частиц составляет 5…56 мкм;

     микроскопический  – изменение характерного размера  частиц под микроскопом, если размер частиц менее 50 мкм.

     Ситовый анализ проводится на ситовом классификаторе, имеющем набор из 10…12 сит. Сита составлены по шкале с модулем  Это означает, что отверстия двух смежных сит отличаются друг от друга примерно в 1,41 раза.

     Для рассева измельченных кормов с размерами  частиц от 1 мм и более применяют пробивные сита с круглыми отверстиями, а для частиц менее 1 мм – тканые с квадратными отверстиями. В процессе рассева определяют так называемый модуль помола М – средневзвешенный диаметр частиц.

     Обозначим через d_o, d₁, …,d_n  диаметр отверстий сит (мм), а через P_o, P₁…,P_n – остаток на ситах (%). Тогда выражение для определения М в общем виде будет 

 мм

     В производственных условиях, т. е. непосредственно  на фермах, применяют набор из трех сит с диаметром отверстий 1, 2 и 3 мм. Тогда 

 мм.

     При значении М от 2,6 до 1,8 мм помол считается крупным, от 1,8 до 1,0 – средним и от 1,0 до 0,2 – мелким. Для рассева применяют обычно навеску в 100 г. Остаток на верхнем контрольном сите диаметром 4 или 5 мм суммируют с Р₃. 
 
 

 

13. Определение диаметра  запарочного чана

     Факторами, обеспечивающими технологический процесс запаривания кормов являются параметры пара, теплоемкость, начальная и конечная температура продукта, время запаривания, температура окружающей среды и параметры запарочного чана.

     Основные  параметры запарочного чана при  периодическом режиме работы определяются из уравнения производительности

 кг/кг,

где   V  – объем запарочного чана, м³;

         γ   – плотность продукта, кг/м³;

        φ₃  – коэффициент заполнения;

         Т  – время цикла запаривания.

T = t_загр + t_запар + t_выгр ,

где  t – время соответственно загрузки, запаривания и выгрузки.

     По  теплотехническим требованиям боковая  поверхность запарочного чана должна быть минимальной при заданном объеме. Для цилиндрического чана этому соответствует отношение

     Тогда  

     

 

                                                                                     С  другой  стороны  из

                    V, S                        уравнения производи-

                                             тельности объем  запароч- 

                                                ного  чана должен быть

                                                                   

                                 0,8              1,3                            Решая эти два уравнения, 

получаем  диаметр чана

 м. 
 

 

14. Анализ процесса  резания корнеплодов,  рациональная формула

резания академика В.П. Горячкина

Процесс резания корнеплодов осуществляется в результате воздействия на материал ножа как клин. В соответствии с теорией клина процесс образования стружки (резка) при резании корнеклубнеплодов протекает следующим образом. В первый момент клин с углом α

                                    l₁                           внедряется в материал под действием силы Р, сжимая его на пути «а». В следующий момент, когда   сила   Р   достигает некоторого предела,

         Р                                                           происходит складывание элемента стружки на

                                                    h            длине l, которая всегда больше пути сжатия «а».

                                        а

                                                    l 

     Проведенные исследования позволили установить, что линия скалывания несколько опережает лезвие клина и в начале она несколько углубляется в толщу материала, а затем направляется под некоторым углом вверх. Однако до поверхности разрыв не доходит, и скалываемые элементы получаются связанными между собой. Усадки или укорочения элемента стружки не наблюдается, т.е. l = l₁. По мере продвижения ножа по пути сжатия усилие достигает некоторого максимума и в момент скалывания быстро падает до нуля. Затем процесс повторяется.

     Теория  резания резцом (клином) металлов разработана  русским ученым И. Тиме, а применительно  к резанию с/х материалов (почва, корнеплоды и др.) – академиком В.П. Горячкиным, который назвал ее теорией клина.

     Для определения общего сопротивления  резанию Горячкин В.П. предложил  известную рациональную формулу

Р = Р_о + к b h + ε b h

²,                (1)

где   Р_о – некоторое постоянное сопротивление;

   b и h – ширина и толщина срезаемой стружки;

          – скорость резания;

    к и ε – коэффициенты пропорциональности.

     Как видно, слагаемые рациональной формулы расчленяют на три части:

     1 – некоторое постоянное сопротивление,  независящее от сечения стружки;

     2 – сопротивление деформации срезаемого  слоя;

     3 – сопротивление, зависящее от  скорости резания и обусловленное  необходимостью отбрасывания сколотой стружки со скоростью  

 

     

15. Определение степени  загрязненности корнеклубнеплодов.

Расчет  корнеклубнемойки барабанного  типа

     Корнеклубнеплоды  имеют большой удельный вес в  кормовых рационах сельскохозяйственных животных. При подготовке к скармливанию их подвергают очистке (мойке), измельчению, запариванию и смешиванию. Основной технологической операцией подготовки кормов к вскармливанию является – очистка (мойка).

     Корнеклубнеплоды  при уборке и хранении имеют обычно загрязненность до 20 % и выше. По зоотехническим требованиям загрязненность корнеклубнеплодов при вскармливании не должна превышать 2 - 3 %. Загрязненность определяют опытным путем.

     Определяется  относительная и остаточная загрязненность по формулам

где Р₁ – общая масса порции корнеклубнеплодов до мойки, кг;

      Р₂ – масса той же порции после мойки, кг;

      Р₃ – масса той же порции совершенно чистых корнеклубнеплодов

(домытых  вручную), кг.

     Отделение тяжелых включений, как правило, производится в потоке воды и основано на различной траектории оседания клубней и камней. Легкие примеси, всплывшие на поверхность воды, удаляются из моечной ванны механически или вымываются потоком воды, переливающейся через борт ванны.

     Процесс отделения почвы от корнеклубнеплодов  можно разделить на отмокание, оттирание и ополаскивание.

     По  принципу работы корнеклубнемойки могут  быть периодического и непрерывного действия, по конструкции – центробежными (дисковые), винтовыми (шнековые) и барабанными. Наибольшее распространение получили центробежные и винтовые.

     К моечным машинам предъявляют  следующие требования:

     универсальность по отношению к различным видам  корнеклубнеплодов;

     высокое качество отделения примесей при  минимальном расходе воды и максимальной производительности;

     возможность механизации загрузки и выгрузки корнеклубнеплодов и отдельных загрязнений;

     регулирование времени пребывания корнеклубнеплодов  в мойке в зависимости от загрязненности;

     свободный доступ к рабочим органам для  их очистки, замены и регулировки.

 

Расчет  корнеклубнемойки барабанного типа

     На  корнеплод, находящийся в моющем барабане действует сила тяжести  «mg» и центробежная сила инерции «mω²R_б».

     Основным  условием, обеспечивающим нормальную работу корнемойки должно быть, чтобы сила тяжести была больше центробежной силы инерции, т.е.

     Условие, при котором будет обеспечиваться равенство этих величин

     отсюда  

,

где R_б – радиус моющего барабана.

     Производительность

кг/ч,

где V – объем перекидного ковша, выбрасывающего материал из барабана;

      ψ – коэффициент заполнения моющего барабана, ψ = 0,7…0,9;

      T_М – время мойки корнеплода, T_М = 5…8 мин.

     Рабочая длина барабана

     Мощность на привод

, кВт,

где    – эмпирический коэффициент,        = 0,2…0,3.