Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |


-- [ Страница 1 ] --






Факультет электрификации и энергообеспечения



Материалы Международной научно-практической конференции


2010 УДК 338.436.33:620.9 ББК 31:65.32 Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции. / Под ред. А.В. Павлова. – ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010. – 408 с.

Редакционная коллегия:

д-р. техн. наук

, профессор СГАУ Г.П. Ерошенко;

д-р. техн. наук, профессор СГАУ В.А. Стрельников;

д-р. техн. наук, профессор СГАУ В.А. Глухарев;

д-р. техн. наук, доцент СГАУ К.М. Усанов;

канд. техн. наук, доцент СГАУ В.А. Трушкин;

канд. техн. наук, доцент СГАУ В.А. Каргин;

д-р. техн. наук, профессор СГТУ Г.Г. Угаров;

д-р. техн. наук, профессор СГТУ И.И. Артюхов.

УДК 338.436.33:620. ББК 31:65. © ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», ISBN Y. Zaikin, S. Korenev Beam & Plasma Technologies, Inc., Chicago, Illinois, USA



Radiation processing of metal powders is a promising technology that provides radical improvement of metal quality together with great energy savings. Alterations in the structure of the surface layers of metal particles responsible for better sintering conditions and improved quality of the final product are discussed in this paper.

Widely spread in the metallurgical industry, powder metallurgy is often the only possible technology that allows production of metal articles by means of powder processing at relatively low temperatures. However, in spite of the obvious advantages of this technology, metals and alloys produced by the methods of powder metallurgy are characterized by rather high porosity and low mechanical properties compared with those of the cast patterns.

One of the most effective universal methods for considerable improvement in the service properties of metals and alloys produced by powder metallurgy is preliminary processing of metal powders with high-energy electron or gammairradiation. [1, 2] This type of powder processing affects conditions of the subsequent powder sintering and leads to the stable enhanced properties of the final products (Mo, W, WC, Fe, stainless steels, etc.). Metals made powders preliminarily irradiated with 2–4 MeV electron or gamma-rays are characterized by absence of the big pores and fine homogeneous grain structure. As a result of powder radiation processing, metal density increases by 8–10 % approaching that of the cast patterns, their wear resistance increases by an order of magnitude, their rupture strength becomes 30–45 % higher, corrosion resistance of the stainless steels increases by 2–2.5 times. Together with the enhanced service properties, radiation processing provides considerable energy savings due to lower temperature and lower duration of powder sintering. [3, 4] Theoretical estimate [4, 5] have shown that ionizing irradiation leads to the nonuniform distribution of point defects in the volume of metal particles. Interstitial and vacancy distributions in the near-surface layer of a metal particle calculated using equations [4] are shown in Figs. 1 and 2.

The heightened interstitial concentration together with the lowered vacancy concentration in the surface layers leads to the increased probability of pore healing in the surface layers of the metal particles. In its turn, micro- void curing causes formation of the branched dislocation system that can work as the tracks of enhanced diffusion and accelerate sintering. Sintering and recrystallization in irradiated powders are characterized by availability of the uniformly distributed and closely spaced recrystallization centers. Enhanced diffusion in the direction of the maximal metal densification causes formation of the strengthening superstructure that contributed to the improvement of the mechanical properties of ready metals.

This important effect was demonstrated in the experiments on electric explosive evaporation of tungsten wires produced using conventional and radiation technology. [3] Fig. 1. Interstitial distribution in the surface layer of a metal particle Fig 2. Vacancy distribution in the surface layer of a metal particle The primary cause of the most important radiation effects leading to the considerable improvement in metal quality is the non-homogeneous distribution of radiation defects and radiation-induced micro-pore healing in the near-surface layer of metal particles.

Effect of irradiation on porosity in the metal particles was theoretically studied in paper [4] in the case when point defects are uniformly distributed in the metal volume. Calculations of the changes in the pore radius during electron irradiation are illustrated in Fig. 3 for the temperature of 450 0C, defect generation rate of 10- s-1 and other parameters characteristic for the deformed metals. Fig. 3 shows that dependence of the pore radius on irradiation dose has a pronounced minimum.

Fig. 3. Changes in the average pore radius in a metal particle Similar estimations of radiation-induced diffusion and porosity evolution in the surface layers of metal particles have shown that radiation-induced processes are most intense in the region of the high interstitial concentration maximum located in a layer of about 10–20 µ adjacent to the surface.

In this paper, kinetics of point defect accumulation in a spherical metal particle of a finite size was analyzed on the base of following equations for atomic concentrations of interstitials Ci and vacancies Cv:

with the following initial and boundary conditions:

where j is the frequency of interstitial jumps; К is the rate of point radiation defect generation; Ki and Kv are the rates of the defect annihilation at dislocations; m is the number of sites in the vacancy-interstitial recombination zone, Di и Dv are diffusion coefficients of interstitials and vacancies, a is the lattice constant, is a geometrical factor, r is distance from the center of a particle of radius R.

The regularities in the near-surface point defect distribution in a metal particle are qualitatively illustrated in Fig.4. A pronounced interstitial maximum (Fig 4a) is characteristic for a big metal particle ( R ). Availability of this maximum provides favorable conditions for pore curing in the near-surface layer. Increase in the pore radius leads to disappearance of the interstitial maximum (Figs. 4b and 4c). However, the high interstitial maximum and favorable conditions for the pore curing can be restored at lower irradiation temperatures and higher dose rates (Fig. 4d).

Fig. 4. Qualitative distributions of vacancy Ci and interstitial Cv Up to date, most of the experiments on metal powder radiation processing were conducted with the powders of a rather big average particle size (about 20 µ).

However, modern power metallurgy uses ultra-disperse powders consisting of much smaller particles. The analysis of this paper shows that optimal conditions of ultra-disperse powder radiation processing will require application of heightened dose rates in combination with the lowered temperatures.


1. Abdullin A.G., Shanin Y.N., Chesnokov B.P. et al. The Method for Production of Refractory Metal Articles, Author License # 360478/2202, USSR, 1975.

2. Chesnokov B.P., Sevostyanov V.P., Kiryushatov O.L., Zaikin Y.A., Vaitsul A.N. Patent of Russia # 95120846/07(036311), 1996.

3. Zaikin, Y.A., Aliyev, B.A., Chesnokov, B.P., Kiryushatov, O.A. Radiation Processing of Powders for Improved Fusion Structural Materials. // J. Nucl.Mater., 1999, v. 271–272, pp. 73–77.

4. Zaikin Y.A., Aliyev B.A. Radiation Effects in High-Disperse Metal Media and Their Application in Powder Metallurgy // Radiat. Phys. Chem., 2002, v. 63, pp. 227–230.

5. Zaikin Y.A., Potanin A.S., Aliyev B.A. Kinetics of Point Defect Accumulation in Solids During Irradiation // Sci. Israel – Technol. Advantages, 1999, v. 1(1), pp. 42–49.

УДК 621. Ф.К. Абдразаков, А.С. Дусаева, Н.М. Колосова Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И.Вавилова, г. Саратов



Задачей автоматизации объектов оросительной системы является поддержание заданного режима работы сооружений. Автоматизация работы затворов в этих сооружениях осуществляется двумя способами: гидравлическим и с помощью электротехнических установок. Рациональное использование воды на проектируемом оросительном комплексе обеспечивается за счет оптимального управления водозабором и водораспределением при применении систем централизованного диспетчерского контроля и управления.

Автоматизация управления достигается:

• автоматизация учета воды и водораспределение;

• повышение надежности эксплуатации сооружений на каналах;

• облегчение условий эксплуатации отдельных сооружений и системы в целом.

Автоматизация основывается на информации:

• о расходах воды в узлах вододеления;

• о производительности управляемых насосных станциях;

• об уровнях воды в каналах;

• сигнализации неисправности электротехнического оборудования и аппаратуры на электрифицированных объектах;

• об отклонении горизонта воды за заданные пределы в бъефах сооружений с автоматическим регулированием.

Для проведения поливов процессом водораспределения управляют регулировщики, вручную маневрируя затворами водораспределительных сооружений, обеспечивая подачу заданного расхода воды. Это достигается путем регулирования уровней в канале. При таком управление процессом водораспределения трудности вызывает обеспечение баланса между подачей воды и потреблением.

Особенности оросительной сети диктуют следующие технические условия и требования к способу и средствам регулирования водоподачи:

• подачу воды по потребности;

• средства регулирования должны обеспечивать точность регулирования, не допускать утечки воды;

• средства регулирования должны быть просты по конструкции, не требовать значительного переустройства существующих гидротехнических сооружений;

• средства регулирования должны быть устойчивыми к атмосферным воздействиям, мутности водного потока.

Систематический и строгий учет оросительной воды – одно из главных условий правильного и экономного ее использования.

Учет воды во всех звеньях оросительной системы способствует успешному проведению системных и внутрихозяйственных планов водопользования, оказывает существенное влияние на рациональное использование оросительной воды, обеспечивает правильное водораспределение, повышение эффективной работы каналов, улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель, позволяет своевременно устранять причины нарушения в использовании воды.

Организацией и проведением учета воды на оросительной системе занимается гидрометрическая служба (гидрометры, наблюдатели, регулировщики).

Учет воды сложен тем, что на оросительной сети большое число пунктов распределения и потребления воды, поэтому предъявляются повышенные требования: обеспечивать высокую точность и непрерывность учета, простота учета расходов.

Учитывая трудности непосредственного определения расхода воды через многопролетные сооружения предусматривается возможность косвенного его измерения, используя водомерность регулирующих сооружений путем измерения уровней воды верхнего и нижнего бъефа и положения затворов.

При автоматизации оросительных систем главное – это выбор способа автоматизации, который должен обеспечить оптимальный режим водораспределения, быть гибким, чтобы выполнять свои функции при изменениях в процессе ротации севооборота, максимально возможный КПД канала, от принятой схемы автоматизации.

Для регулирования водоподачи необходимо применять регуляторы автоматизированного действия, рассмотрены и выполнен анализ работы некоторых регуляторов:

• регулятор АРУ-4 (допускает утечку воды);

• затвор Разоренова (диапазон применения ограничен);

• регулятор цилиндрического действия (применим только при больших перепадах);

• автомат – водовыпуск (сложность кинематической связи);

• регулятор РУМП (сложная конструкция);

• регулятор «Субмарина» (подвержен заилению);

• регулятор РУР (гибкая оболочка).

Регулятор цилиндрического типа (прямого действия). Принцип действия основан на уравновешивании системы «поплавок-цилиндр» посредством рычажной системы.

Предлагается перестроить регулятор, что позволит управлять регулятором на расстоянии, с помощью радиоприемного устройства (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема радиоприемного устройства ЧИУ – частотно-избирательное устройство; ДШ – дешифратор сигнала;

УС – усилитель сигналов; Р1,Р2,Р3 – реле сигналов;

З.С. – звуковая сигнализация; Р.3.1, Р.1.1, Р2.1 – контакты соответствующих реле Радиоприемное устройство состоит из антенны, частотно-избирательного устройства, дешифратора, усилительного блока, систем реле, трех пар нормально разомкнутых контактов и источника питания. Антенна принимает сигнал, частотно-избирательное устройство выбирает полезный сигнал, освобождая приемное устройство от влияния помех. Усилительный блок усиливает сигнал до величины необходимой для управления работой реле.

При поступлении одного из кодированных сигналов от передающего устройства срабатывает на выходе дешифратора соответствующее реле.

При нормальном уровне воды срабатывает реле Р3, при верхнем предельно допустимом уровне срабатывает реле Р2 и при нижнем минимально допустимом – срабатывает реле Р1.

При замыкании контакта Р3.1 высвечивается индикатор зеленого цвета на панели тракториста, свидетельствует о нормальном уровне воды в оросителе.

При замыкании контакта Р1.1 загорается индикатор красного цвета и одновременно срабатывает звуковая сигнализация, свидетельствующая о допустимо минимальном нижнем уровне воды.

При замыкании контакта Р2.1 высвечивается желтого цвета индикатор, что свидетельствует о допустимо минимальном верхнем уровне воды.

Применение регулятора с радиоприемным устройством позволит более точно определить потребляемый расход.

УДК 632.95. В.Н. Авдеева, А.Г.Молчанов, Ю.А. Безгина Ставропольский государственный аграрный университет, г. Ставрополь




Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от качества посевного материала и его подготовки к севу. В настоящее время научный и практический интерес представляет поиск эффективных методов воздействия на семена сельскохозяйственных культур с целью повышения их урожайных качеств. Одним из таких методов является электороозонирование.

В учебно-научной испытательной лаборатории (УНИЛ) Ставропольского государственного аграрного университета проведён поисковый эксперимент по воздействию озона на семена пшеницы с целью повышения посевных качеств семян. Эффективность воздействия озона зависит от времени отлёжки (экспозиции) семян от обработки до закладки на прорастание и дозы обработки семян, которая рассчитывается по формуле:

где D – доза обработки, г с/м3;

c – концентрация озона, г/м3;

t – время обработки семян, с.

Семена озимой пшеницы сорта Ермак подверглись обработке озоном с помощью электроозонатора с концентрацией по озону 0,035г/м3. Дозы озона составили 2,1, 9,9, 12,6, 18,9, 19,8, 29,7, и 49,5 г·с/м3. Время отлёжки семян пшеницы 0, 7, 14 суток. Результаты эксперимента представлены рис. 1, 2, из которых видно, что оптимальные дозы по озону 12,6, 18,9 г·с/м3; экспозиция – 14 суток. Дальнейшее повышение дозы озона привело к снижению энергии прорастания. Аналогичный результат достигнут и по всхожести семян. Лучший результат по всхожести получен при дозе озона 18,9 г·с/м3; экспозиция семян от обработки до закладки на прорастание 14 суток.

Энергия прорастания, % С учётом результатов поисковых опытов проведён двухфакторный эксперимент по влиянию озона на посевные качества семян озимой пшеницы сорта Ермак. Обработку семян озимой пшеницы озоном проводили в диапазоне от 8,4, до 18,9 г·с/м3. Результаты опыта представлены в табл. 1 и 2.

Влияние озона на энергию прорастания семян пшеницы Доза оказала существенное влияние на энергию прорастания и всхожесть семян озимой пшеницы. При наименьшей дозе (8,4 г·с/м3) энергия прорастания составила 82,3 %,что существенно выше контроля (69,0 %). Максимального значения показатель достигает при дозе 16,8 г·с/м3 (89,0 %).

Всхожесть семян существенно увеличилась, начиная с дозы 9,9 г·с/м3, максимальный результат достигнут при дозе 14,7 г·с/м3. При этом всхожесть семян по сравнению с контролем (75,0 %) увеличилась на 17,5 % и составила 92,5 %.

Влияние озона на всхожесть семян пшеницы сорта Ермак, % Таким образом, электроозонирование позволяет улучшить посевные качества семян по сравнению с контрольными, необработанными озоном, семенами. Оптимальными параметрами обработки семян пшеницы озоном для стимулирования их посевных качеств следует считать: дозы 14,0–17,0 г·с/м3;

рекомендуемая экспозиция семян с момента обработки озоном до закладки на прорастание 7–14 суток.

УДК 539.12. Б.А. Алиев Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан




В данной работе обсуждаются результаты исследования спектров механической релаксации в углеродонаполненных композитах с эпоксидным связующим, связь этих спектров с радиационно-инициированными изменениями структуры и электрических свойств материала и возможность применения радиационной обработки для создания материалов с дифференцированными электрическими свойствами.

Углеродонаполненные композитные материалы с полимерным связующим сочетают ряд полезных свойств (высокая механическая прочность и вязкость, нестандартная зависимость электросопротивления от температуры и дозы облучения и др.), делающих эти материалы привлекательными и перспективными для использования в различных отраслях техники. Одним из наиболее эффективных способов целенаправленной модификации структуры и свойств таких материалов является их радиационная обработка. В связи с этим важной задачей является изучение закономерностей радиационноинициированных структурных изменений в углеродонаполненных композитах и установление их связи с изменениями свойств материала. С точки зрения практического применения особый интерес представляет исследование электрических свойств радиационно – модифицированных композиций, о которых в настоящее время имеются лишь отдельные разрозненные сведения.

В экспериментах использовались два типа специально изготовленных образцов композита. Первая серия исследуемых образцов представляла собой слоистый прессованный материал, состоящий из углеродных волокон, пропитанных эпоксидной смолой. Второй тип образцов включал несколько слоев одноосевых углеродных волокон, расположенных под разными углами и прошитых полиэстерными нитками. Облучение образцов композитов производилось на ускорителе ЭЛУ-4 электронами с энергией 2 МэВ в диапазоне поглощенных доз 0–60 МГр при температурах 20–40 ° С. Измерения температурных зависимостей ВТ и модуля сдвига проводились на установке крутильного маятника при частоте колебаний около 1 Гц в температурном интервале 20–300 оС. Спектры механической релаксации в углеродонаполненных композитах, облученных электронами, были ранее идентифицированы и исследованы в работе. Установлено, что характерной чертой этих спектров является наличие двух пиков-близнецов (рис. 1а,в), которые всегда появляются в многослойных образцах композита и имеют одинаковую тонкую структуру независимо от способа изготовления образцов, размеров и ориентации углеродных волокон. Высокотемпературный пик ВТ( 1-пик), который наблюдался ранее в композитах с эпоксидным связующим и в чистых эпоксидных смолах, связан с переходом полимерной матрицы из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Низкотемпературный пик ВТ ( 2– пик) также связан с процессом стеклования, но протекающим не в объеме полимерного наполнителя внутри слоя, а в другой структурной составляющей композита – в пограничной области между слоями.

В облученных образцах композита на каждом из – пиков ВТ появляются характерные перегибы (рис. 1в), вызванные наложением двух дополнительных пиков ( – пиков). Показано, что низкотемпературный дополнительный пик связан с процессом стеклования в кристаллической фазе полимерного связующего, а высокотемпературный – пик – с аналогичным структурным переходом в пограничном слое связующее – наполнитель, в нашем случае в переходном слое углеродное волокно – эпоксидная смола.

Изменение высот наблюдаемых пиков ВТ в облученном композите пропорционально разности числа актов деструкции и сшивания. Таким образом, измеряя температурные зависимости ВТ можно получить точную количественную информацию о радиационно-инициированных структурных изменениях в различных составляющих композитного материала.

Эксперимент показал, что при небольших дозах процесс радиационной деструкции преобладает как в «свободном» полимере, так и переходной области композита. Примечательно, что скорость деструкции уменьшается с увеличением дозы, а в диапазоне доз 12–48 МГр процессы деструкции и сшивания взаимно компенсируются. Изменение высот дополнительных – пиков с дозой облучения говорит об одинаковой направленности процессов деструкции и сшивания в свободном полимере и переходных областях композита.

Наблюдаемые радиационно-инициированные структурные превращения определяют и изменения электрических свойств композита. Сравнение температурных зависимостей ВТ и удельного электросопротивления двухслойных образцов композита, необлученных и облученных электронами до дозы 12 мГр, приведенное на рис. 1, показывает наличие прямой корреляции электрических и диссипативных свойств материала. Каждому пику ВТ на температурной зависимости соответствует пик электросопротивления.

Наблюдаемая корреляция свидетельствует о том, что рассеяние носителей тока в углеродонаполненных полимерных композитах происходит преимущественно на колебаниях свободных сегментов макромолекул, которые одновременно являются элементами, рассеивающими энергию упругих колебаний.

Q-1,10- Рис. 1. Температурные зависимости внутреннего трения (а, в) и электросопротивления (б, г) в необлученных (а, б) и облученных электронами до дозы 12 МГр (в, г) двухслойных образцах углеродонаполненного композита Рис. 2 показывает, что относительный прирост электросопротивления двухслойных образцов композита приблизительно равен относительному изменению высоты 1 – пика ВТ, связанного с процессом стеклования в полимерном связующем, вплоть до дозы 24 МГр.

При дальнейшем увеличении дозы корреляция изменений ВТ и электросопротивления нарушается из-за значительного увеличения дефектности промежуточного слоя и частичного расслоения композита.

В однослойных образцах, полученных путем расслоения двухслойных образцов композита, в области температуры стеклования наблюдается высокий максимум электросопротивления, соответствующий 1 – пику ВТ (рис. 3).

После удаления остатков промежуточного слоя электросопротивление однослойного образца значительно снижается, а дозовые зависимости внутреннего трения и удельного электросопротивления композита приобретают вид, показанный на рис. 4.

Из рис. 4 видно, что в однослойных образцах наблюдаются отчетливые максимумы электросопротивления, связанные с рассеянием электронов на колебаниях сегментов макромолекул в полимерной матрице. Однако корреляция радиационно-инициированных изменений ВТ и электросопротивления нарушается еще при меньших дозах облучения, чем в случае двухслойных образцов (около 12 МГр), ввиду интенсивной диффузии углерода, приводящей к значительному уменьшению сопротивления.

Максимальное электросопротивление композита, которое достигается при температуре около 90 °С, растет до дозы 12 МГр, что соответствует отмеченной ранее тенденции к радиационной деструкции эпоксидной смолы, но падает при дальнейшем увеличении дозы облучения (рис. 5).

Рис. 4 показывает, что с увеличением температуры и дозы облучения удельное электросопротивление однослойных образцов уменьшается, стремясь к предельному значению около 1.10-2 Ом. м. Такое поведение электросопротивления свидетельствует о том, что в однослойных образцах композита с плотной упаковкой углеродных волокон протекает интенсивная диффузия углерода, усиливающаяся при увеличении температуры и дозы электронного облучения.

Отметим, что не только сопротивление, но и абсолютные величины его радиационных изменений в однослойных образцах намного меньше, чем в двухслойных. Это связано с неоднородностью удаленного в однослойных образцах промежуточного слоя.

Рис. 2. Дозовая зависимость удельного электроспротивления (а) Q-1,10- Рис. 3. Температурная зависимость ВТ (а) и удельного электросопротивления (б) в отдельном слое композита после расслоения двухслойного образца Сравнение с данными, приведенными на рис. 1, указывает на наличие в промежуточном слое областей с высоким электросопротивлением (непосредственно прилегающих к основному слою), в которых сегментальная подвижность макромолекул близка наблюдаемой в полимерном связующем в основном слое. Очевидно, что в многослойных образцах именно эти области вносят основной вклад в радиационные изменения электросопротивления, соответствующие 1 – пику ВТ.

Q-1,10- Рис. 4. Температурная зависимость ВТ (а) и удельного электросопротивления (б) в однослойном образце углеродонаполненного композита (без промежуточного слоя), 1. – D=0; 2. – 6 MГр; 3. – 12 МГр; 4. – 24 МГр; 5. – 30 МГр; 6. – 40 МГр; 7. – 50 МГр Полученные результаты говорят о возможности использования радиационной обработки углеродонаполненных композитов с полимерным связующим для формирования в них структур с дифференцированными электрическими свойствами.

Рис. 5. Зависимость максимального удельного сопротивления однослойного образца углеродонаполненного композита В облученных композитах с эпоксидным связующим при значениях мощности дозы менее 1 МГр/с такая модель удовлетворительно описывает имеющиеся экспериментальные данные по кинетике ВТ в процессе и после облучения материала вплоть до дозы около 10 МГр, если изменение максимума ВТ, связанного с переходом стеклования, пропорционально дозе облучения.

Подстановка в уравнения модели характерных скоростей радикальных реакций позволяет оценить линейные размеры изолированных радиационноповрежденных областей, которые в рассматриваемых условиях составляют несколько нанометров.

В зависимости от преобладания одного из конкурирующих процессов – деструкции или сшивания макромолекул – радиационно-поврежденные области будут иметь повышенное или пониженное электрическое сопротивление. В композитах с эпоксидным связующим в рассматриваемых условиях облучения преобладает радиационная деструкция, приводящая к увеличению сопротивления.

Таким образом, установленная корреляция температурных зависимостей ВТ и электросопротивления проясняет механизмы проводимости углеродонаполненных композитов и может быть использована в различных практических применениях этих материалов, включая создание наноструктур с дифференцированными электрическими свойствами на базе радиационных технологий.


1. Постников В.С. Исследование молекулярного движения в твердых полимерах методом внутреннего трения. // Успехи химии. – 1967. – Т. 36, № 10. – С. 1842–1875.

2. Zaykin Yu.A., Koztaeva U.P. Radiation resistance and structural transitions in polymerbased composites irradiated by electrons // Radiat. Phys. Chem., – 2002. – Vol. 63, issue 2, P.


3. Тагер А.А. Метастабильные полимерные состояния. // Высокомолек. Соед. – А.:

1988. – Т. 30, № 7. – C. 1347–1355.

УДК 631. С.М. Бакиров Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, г. Саратов



На крупных сельскохозяйственных предприятиях используется большое количество электрооборудования (ЭО) различных типоразмеров, расположенных на всей площади предприятия. Как правило, внутри предприятия создается служба по монтажу, обслуживанию и ремонту рабочих машин и электрооборудования. Эта служба выполняет все виды работ по эксплуатации собственной техники.

Электротехническая служба (ЭТС) выполняет работы связанные с электрооборудованием. Эффективное выполнение работ зависит от выбора рациональной структуры ЭТС. Известны функциональная, территориальная, комбинированная (гибкая) и матричная структуры службы.

Наиболее полно учитывает особенности сельскохозяйственного производства гибкая структура – чередование и комбинации функциональной и территориальной структуры. В данном случае задачей является определить границы применения той или иной структуры в конкретный период работы предприятия.

Способ определения структуры по традиционной методике решает задачу выбора конкретной структуры ЭТС, которая зависит от числа работ годовой производственной программы, числа бригад (отделений, групп), коэффициента занятости (сезонности) производства.

Для конкретизации решения выбора гибкой структуры – чередование рациональных структур, зависящее от сезона, определим затраты на организацию трудового процесса при функциональной и территориальной структурах.

Затраты на организацию трудового процесса (квартал, год):

где Зт – затраты на транспорт, руб.; Зз – затраты на заработную плату персонала, руб.; Зи – затраты на приобретение технических средств для выполнения работ, руб.

Представим эти затраты при функциональной структуре:

при территориальной:

Условием выбора рациональной структуры является выбор структуры с наименьшими затратами на организацию трудового процесса. Очевидно, что при этом должно выполняться условие:

В данном условии истинность неравенства означает выбор функциональной структуры.

Подставив (1) и (2) в (3), получим:

Из выражения (4) видно, что при организации трудового процесса по техническому обслуживанию (ТО) ЭО (периоды использования ЭО по назначению на сельскохозяйственных объектах) затраты на транспорт при функциональной структуре превышают затрат на транспорт при территориальной структуре и их разность будет больше суммы затрат разностей расходов на заработную и расходов на технические средства для выполнения ТО. Поэтому для ТО рациональной является территориальная структура ЭТС. Однако при организации ремонтов (периоды простоев ЭО на сельскохозяйственных объектах) при территориальной структуре требуется повышать квалификацию персонала и приобретать специальные технические средства (станки, приборы). В этом случае по (4) для ремонтов рациональной будет функциональная структура.

УДК 631. С.М. Бакиров Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, г. Саратов




При выполнении задач эксплуатации важную роль играет человеческий фактор. Такие черты личности, как добросовестность, ответственность, инициативность часто не проявляются. Это сказывается на качестве выполнения обслуживания и ремонтов электрооборудования (ЭО).

Одним из способов стимулирования работ по эксплуатации электрооборудования становится правильная оценка качества труда исполнителей. Эти результаты описываются рядом единичных показателей, которые связаны с особенностями энергохозяйств, службы, технологий сельскохозяйственного производства.

Рассмотрим показатели:

1. Коэффициент вызовов в год по авариям, неисправностям или отказам относительно количества условных единиц электрооборудования (у.е.э.) Q на предприятии:

где Кв – общее число вызовов за год, включая оперативные обслуживания.

Он зависит от нарушений периодичности технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР), непредусмотренных условий использования.

Это приводит к нежелательным остановкам технологических процессов, а, следовательно, к материальному ущербу. Этот коэффициент варьируется от до 1 значения.

2. Коэффициент оперативности явки по вызовам на аварии, отказы за год:

где Кн – число явок с опозданием превышающим допустимое время простоя технологического процесса; Ко – общее число явок по авариям или отказам.

Он зависит от удаленности объектов от центральной усадьбы, состояния дорог, транспортных возможностей, погодных условий, ответственности за происшествие и связан с технологическим ущербом. На ответственных технологических линиях показатель К2 должен стремиться к нулю. Для этого важно правильно выбрать структуру службы. Для эффективных электротехнических служб К2 = 0.

3. Коэффициент своевременности выполнения ТО и ТР, устранения неисправностей, аварий, замены электрооборудования (разовый или сезонный):

где Тфакт – фактическая продолжительность выполнения работ, ч; Туст – установленная или рассчитанная продолжительность, ч.

Зависит от оснащенности материально-технической базы, от квалификации персонала, творческих способностей, знаний, умений пользоваться техническими средствами. При значении К3 < 1 приводит к освобождению времени персонала и возможности распределить его на другие виды работ. К3 > 1 приводит к увеличению затрат на заработную плату, смещению выполнения графиков работ и т. д.

Представленные единичные показатели образуют комплексный показатель качества выполнения работ по ТО и ТР ЭО, который непосредственно влияет на выбор структуры службы в конкретномсельскохозяйственном предприятии. Так же возможно введение и других единичных показателей по различным аспектам ТО и ТР, наиболее важным для данной службы предприятия.

Внедрение показателей для оценки качества выполнения ТО и ТР ЭО службами позволит выбрать рациональную ее структуру, даст возможность совершенствования качества выполнения работ.

УДК 621.311. Е.И. Баксаисов Саратовский государственный технический университет, г. Саратов


Значительные территории нашей страны не имеют централизованного электроснабжения. Для этих районов перспективно использование природных возобновляемых источников энергии и прежде всего потоков воды. Пресная вода рек используется для водоснабжения и орошения. Большой Узень – река в Саратовской и Уральской (Казахстан) областях. Её длина 650 км, площадь бассейна 15,6 тыс. км, а средний расход воды у г. Новоузенска 7,3 м/с.

Отличительной особенностью местности, где протекает данная река, является наличие большого числа территориально разнесенных и удалённых от электрических сетей сельскохозяйственных объектов небольшой мощности, располагающихся вблизи водных потоков. В этой связи с целью удовлетворения бытовых и производственных потребностей в электрической энергии целесообразно использовать бесплотинные Микро-ГЭС. Микро-ГЭС можно использовать как источники электроэнергии для фермерских хозяйств, дачных поселков, полевых станов, баз охотников и рыбаков – там, где прокладывать сети экономически невыгодно. Зачастую электрическая энергия таким потребителям нужна не круглогодично, а сезонно (например в летний период). Простота и дешевизна конструкции бесплотинных Микро-ГЭС, а также их высокий к.п.д. позволяют использовать энергию водного потока рек без производства парниковых газов, продуктов горения и токсичных отходов, в отличии от дизельных электростанций.

Как любой способ производства электроэнергии, применение микро-ГЭС имеет как преимущества, так и недостатки.

Среди экономических, экологических и социальных преимуществ объектов малой гидроэнергетики можно назвать следующие. Их создание повышает энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от поставщиков топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо. Сооружение подобного энергетического объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат, относительно быстро окупается. Процесс выработки электроэнергии гидроэлектростанцией, как отмечалось ранее, экологически безвредный, что соответствует требованиям Киотского протокола.

Возможные проблемы, связанные с созданием и использованием объектов малой гидроэнергетики, менее выражены, но о некоторые из них также следует сказать.

В первую очередь нужно отметить, что как любой локализованный источник энергии, в случае изолированного применения, объект малой гидроэнергетики уязвим с точки зрения выхода из строя, в результате чего потребители остаются без энергоснабжения.

Среди недостатков важно упомянуть и о слабой производственной и ремонтной базе предприятий, производящих гидроэнергетическое оборудование для Микро-ГЭС; низкое качество действующих методик, рекомендаций и СНиПов, что является причиной серьезных ошибок в расчетах; неразработанность методик оценки и прогнозирования возможного воздействия на окружающую среду и хозяйственную деятельность.

Электрическая энергия во многом определяет технический прогресс, способствует развитию высокоточных технологий, помогает обеспечить благосостояние и жизненный комфорт населения. В то же время удорожание природных носителей энергии – угля, нефти, газа ведёт к постоянному повышению тарифов на электроэнергию, что отрицательно сказывается на деятельности мелких и средних промышленных производствах и на фермерских хозяйствах. Поэтому в большинстве случаев очень перспективно применение естественного экологически чистого возобновляемого источника энергии – воды. Однако разработка современных бесплотинные Микро-ГЭС на новой элементной базе с использованием новых материалов требует решения целого ряда проблем, которые в предыдущие годы не рассматривались.

УДК 621.2.25:536. Д.А. Бебко, Ю.С. Дронь, И.В. Кузьмин Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар



В АПК применение альтернативных источников энергии весьма актуально при сбережении энергоресурсов сельского хозяйства. Рассмотрим отрасль растениеводства, основной проблемой которой является послеуборочная сушка и хранение зерна. Одним из наиболее энергоемких процессов является термическая сушка, рассмотрим данный процесс.

Термическая сушка на традиционных энергоносителях и в дальнейшем будет преобладать в тех объемах первичной обработки влажного зерна, которые требуют высокого уровня технологичности, автоматизации параметров, их системного обеспечения, полной гарантии получения продукции. Такие требования возникают, прежде всего, при обработке семенного материала и продовольственного. Учитывая особые условия обработки и значение этой продукции, применение термической сушки имеет оправданный, в том числе и коммерчески прибыльный характер.

Главной научно-практической проблемой в термической сушке является модернизация и разработка новых сушилок, которые способны максимально обеспечить технологические требования и сократить энергозатраты, при наиболее полной отработки потенциала теплоносителя, его стабильным режимом, экологическими нормами. Особой задачей является создание теплогенераторов универсального типа с использованием разных видов топлива.

Перспективным направлением является разработка калориферных систем на основе водородных установках, в которых теплоноситель получают путем синтеза молекул воды. Такие системы в последнее время разрабатываются и внедряются ведущими фирмами США, Германии, Франции и других стран.

Их преимуществом служит более высокая экономичность, экологическая чистота, качество процесса в сравнении с обычной системой, где теплоноситель получают от прямого сжигания топлива.

Одним из способов сушки зерна является активное вентилирование, которое впервые приобрело широкое использование в элеваторно-складском хозяйстве. Причиной была заготовка больших объемов зерна, которое можно обрабатывать без термической сушки. Оказалось, что с определенной влагой зерно можно постепенно подсушивать, охлаждать, консервировать, аэрировать в зависимости от его состояния и назначения. Этот технологический прием обеспечивал, во-первых, существенное снижение энергии в сравнении с термической сушкой. Во-вторых, повышалось качество семян или зерна за счет «мягкого» завершения биохимических процессов, связанных с созреванием и стабилизацией белково-ферментного комплекса.

Новые технологические приемы, такие как сушка на альтернативных энергоносителях и хранение в регулированной газовой среде, относятся к тем, которые имеют главной целью сократить использование невоспроизводимых энергоресурсов. Приемы имеют общераспространенное значение, поскольку могут применяться на разных этапах аграрного производства. В связи с этим существует государственная программа «Этанол», которая направлена на производство альтернативных энергоносителей.

К альтернативным энергоносителям можно кроме водорода отнести топливо, созданное из органики (например, этанол, метиловый эфир рапсового масла), и непосредственно саму органику (листостебельная масса, солома, стрежни кукурузы, отходы). В зависимости от технологии альтернативное топливо может применяться самостоятельно или в смеси с нефтепродуктами.

Главной проблемой является создание теплогенераторов, которые смогут обеспечить нормальные температурно-вентиляционные режимы сушки.

Также известно, что для снижения потребления энергетических ресурсов применяются комплексные системы, к которым относятся гелиоустановки и централизованные системы сушки зерна. Недостатками таких систем является то, что не везде можно их применить из-за отдаленности энергоресурсов и невысокого коэффициента теплоотдачи. Технологическая система сушки (рис. 1) зерна состоит из двух систем: вентиляции и сушки. Система вентиляции осуществляет подачу воздуха в помещение, где находится зерно. При этом подаваемый воздух проходит через радиаторы системы сушки, где происходит теплообмен до температуры 25, что соответствует внутренней температуре воздуха в помещении.

Удаление влажности или вредных веществ по этой системе осуществляется по системе вентиляции, когда теплота выходящего воздуха передается в испаритель, где так же происходит теплообмен с системой вентиляции. В качестве источника тепла в системе отопления служит водоэлектрический теплогенератор (водородная установка) с блоком управления (импульсный источник питания). Данная система сушки зерна преимущественнее по сравнению с другими по теплоотдаче и энергосбережению 10–15 %.

Рис. 1. Схема включения водородной установки с накопительным бункером:

1.– блок управления; 2 – генератор тепла; 3 – радиатор; 4 – испаритель;

5 – электронасос; 6 – вентилятор; 7 – отапливаемое помещение; 8 – емкость для зерна Проведенный анализ по технологическим схемам отопления производственных зданий показал, что для отопления производственных помещений применяют централизованную систему отопления при помощи котельных, работающих на печном топливе и природном газе, а также системы нецентрализованного отопления на основе теплогенераторных и электрокалориферных установок.

Электронагревательные установки по сравнению с топливными обладают существенными преимуществами, к основным из которых относятся следующие: высокие санитарно-гигиенические условия и возможность проведения процессов на более высоком техническом уровне; высокая точность поддержания температуры и возможность полной автоматизации процессов с пользованием одного и того же вида энергии как для основного процесса нагрева, так и для автоматизации; меньшая потребность в производственных площадях. Возможность установки в любом месте, меньшая пожарная опасность, что особенно важно в условиях сельского хозяйства и промышленности. Также известно, что для снижения потребления энергетических ресурсов применяются комплексные системы, гелиоустановки и централизованные системы отопления. Недостатками таких систем является, то, что не везде можно их применить из-за отдаленности энергоресурсов и не высокого коэффициента теплоотдачи. В данном случае предлагается система отопления с более высоким коэффициентом теплоотдачи показанная на рис. 2. Данная технологическая схема отопления состоит из двух систем: вентиляции и отопления. Система вентиляции осуществляет подачу воздуха в помещение. При этом подаваемый воздух проходит через радиаторы 3 системы отопления, где происходит теплообмен до температуры 25, что соответствует внутренней температуре воздуха в помещении. Удаление влажности или вредных веществ по этой системе осуществляется по схеме, когда теплота выходящего воздуха передается в испаритель 4, где так же происходит теплообмен с системой отопления. В качестве источника тепла в системе отопления служит водоэлектрический теплогенератор 2 с блоком управления (импульсный источник питания).

Рис. 2. Технологическая схема отопления здания с использованием теплогенератора и блока управления: 1 – блок управления; 2 – генератор тепла;

3 – радиатор; 4 – испаритель; 5 – электронасос; 6 – вентилятор;

Данная система отопления преимущественнее по сравнению с другими по теплоотдаче и энергосбережению на 10–20 %. Технические параметры водоэлектрической установки: мощность 2 кВт, напряжение от 70 до 220 В, температура рабочей жидкости 85 С. На рис. 3 показан экспериментальный водоэлектрический нагреватель.

Рис. 3. Водоэлектрическая нагревательная установка УДК 621.926:631. М.М. Беззубцева, В.С. Волков Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург



Разработка энергоэффективных способов переработки вторичного сырья пищевой промышленности является весьма актуальной проблемой. Одно из основных направлений использования вторичного сырья – производство кормов. В настоящее время разработана технология получения комбикорма с высокой питательной ценностью и низкой стоимостью входящих в его состав компонентов: какаовеллы, арахисовой шелухи и ржаных отрубей [1]. Технология предусматривает смешивание компонентов в равных количествах, измельчение полученной массы, внесение в полученную смесь глютенсодержащего отхода крахмало – паточного производства и ферментного препарата МЭК – СХ – 3 с последующей выдержкой в течении 2–2,5 часов и сушкой полученного полуфабриката до влажности 12–13 % при температуре сушильного агента 100–110 ° С. Оптимальный диапазон дисперсности смеси от 1,0 до 1,8 мм. При размере частиц 1,8 мм установлено неравномерное распределение влаги в смеси, что снижает объемную массу и эффективность процесса сушки. Снижение крупности частиц 1мм сокращает ввод жидкого глютенсодержащего отхода крахмало – паточного производства, так как кашеобразная масса уменьшает эффективность процесса сушки и отвод влаги из полуфабриката. С целью повышения энергоэффективности безотходной технологии на стадии измельчения произведена замена традиционного механического оборудования аппаратом нового принципа действия – электромагнитным дисковым механоактиватором (ЭДМА) [2, 4, 5, 6, 7]. Общий вид ЭДМА представлен на рис. 1. Принцип действия основан на использовании энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитнтые размольные элементы, внесенные в рабочий объем аппарата в смеси с обрабатываемым материалом.

Рис. 1. Общий вид дискового электромагнитного механоактиватора Стадии формирования диспергирующего усилия представлены на рис. 2.

Рис. 2. Стадии формирования диспергирующего усилия в ЭМДМ:

в постоянном магнитном поле; б – деформация структурных построений из ферромагнитных элементов; в – образование «слоя скольжения»

С целью выявления зависимости изменения гранулометрического состава смеси от времени измельчения и оптимизации энергоемкости процесса были проведены серии опытов при различных режимах работы ЭДМА [4, 7]. Математической обработкой с использованием программы EXCEL получено эмпирическое уравнение для определения содержания контролируемых фракций смеси по заданной технологии в любой момент времени обработки:

где H – степень измельчения материала по контролируемым фракциям в начальный момент времени;

t – время измельчения;

Ки – коэффициент, характеризующий прочность продукта, его измельчаемость и условия измельчения;

Ка – коэффициент, характеризующий скорость измельчения в начальный момент времени и определяющий наклон кинетической кривой к оси абсцисс в начале процесса.

Математический анализ уравнения (1) показывает, что оно имеет физическое обоснование, так как удовлетворяет граничным условиям процесса измельчения и легко сводится к известному аналитическому уравнению Разумова [3]:

где R – «остаток» измельченного материала (контролируемого крупного класса) в любой момент времени измельчения t;

RH – содержание крупного класса в начальный момент времени (t =0);

P и K – параметры уравнения кинетики (P = Kи и K = Ka).

Среднеквадратичное отклонение расчетных значений от опытных [4, 7] составляет не более 1, 7 %.

времени имеет конечную величину (t н 0 и t к ).

Коэффициенты уравнения кинетики могут быть определены аналитическим путем по двум точкам кинетической кривой (т. е. по двум значениям «остатков» контролируемых фракций при времени обработки t 2 = 2t ).



Решение этой системы дает следующее значение коэффициентов уравнения кинетики:

На основе принципа независимости измельчения компонентов, можно получить уравнение кинетики измельчения их смеси:

где RСМ – «остаток» неизмельченного материала по контролируемому размеру фракций (1,8 и 1 мм) кормовой смеси.

ш – содержание в кормовой смеси арахисовой шелухи, доли ед;

ро – содержание в кормовой смеси ржаных отрубей, доли ед;

[1 – (ш +ро)] – содержание какаовеллы в кормовой смеси, доли ед.

Индексы «ш», «ро» и «к» в уравнении (6) относятся соответственно к арахисовой шелухе, ржаным отрубям и какаовелле.

Данные исследований позволяют оценить энергетические затраты на измельчение компонентов кормовой смеси и сравнить эти затраты при переходе к типовым рядам ЭДМА на заданные объемы производства. Продолжительность обработки кормовой смеси в ЭДМА до содержания готового класса (1,8 мм), например от 30 % до стандартизированного показателя 96,0 % для исследуемого типа механоактиватора, определяется по формуле:

где – H (1,8 ), (1,8 ) степень измельчения продукта в начальный и конечный моменты времени обработки в ЭДМА.

Относительное возрастание затрат энергии при измельчении компонента от степени измельчения в начальный момент времени до стандартизированного показателя степени измельчения определяется только отношением времени, т. к. мощность рабочего процесса в ЭДМА при делении сократится.

Рис. 4. Зависимость относительных затрат энергии при измельчении компонентов кормовой смеси от содержания готового класса (1.8 мм)


1. Пат. 2251300 С1. Российская федерация, МПК7 А23 К1/16. Способ получения корма для сельскохозяйственных животных и птицы [Текст] / Калошина Е.Н., Борисенко Е.В.;

заявитель и патентообладатель Московский государственный университет пищевых производств МГУПП. №2004113293/13; заявл. 30.04.2004; опубл 10.05.2005, Бюл № 13 – 6 с.

2. Пат. на полез. мод. 84263. Российская федерация, МПК8 B02C19/18. Электромагнитный измельчитель [Текст] / Волков В.С.; заявитель и патентообладатель Волков В.С.

№ 2008151900/22; заявл. 23.12.2008; опубл. 10.07.2009, Бюл. №19. – 11с.: ил.

3. Разумов К.А., Перов В.А., Зверевич В.В. Новое уравнение кинетики и анализ работы мельницы в замкнутом цикле. // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. – 1969. – № 3 – С. 3–15.

4. Беззубцева М.М., Криштопа Н.Ю. Теоретические основы электромагнитного измельчения материалов [Текст]. – СПб.: СПбГАУ, 2005. – 160 с.

5. Беззубцева М.М., Прибытков П.С., Волков В.С. Проектирование энергосберегающих устройств для измельчения цеолита с использованием современных компьютерных технологий. – тезисы материалов международного конгресса – «Агрорусь 2009», 2009. – 128 с.

6. Беззубцева М.М., Волков В.С. Перспективы использования какаовеллы в кормопроизводстве и энергосберегающая технология ее переработки – тезисы материалов международного конгресса – «Агрорусь 2009», 2009. – 128 с.

7. Беззубцева М.М., Волков В.С. Дисковый электромагнитный активатор вертикального исполнения // Известия Санкт – Петербургского государственного университета. – 2009. – № 16.

УДК М.М. Беззубцева, М.Э. Ковалев Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г.Санкт-Петербург





Целью оптимизации технологических процессов является получение максимальной поверхности твердого вещества при минимальных затратах энергии. Одним из наиболее перспективных методов решения данной задачи при производстве сухих строительных смесей является механоактивация.

Согласно определению, механоактивация – это активирование твердых веществ их механической обработкой. Измельчение в ударном, ударноистирающем или истирающем режимах приводит к накоплению структурных дефектов, увеличению кривизны поверхности, фазовым превращениям и даже аморфизации кристаллов, что влияет на их химическую активность. Механоактивация - есть следствие создания в некоторой области твердого тела напряжений с последующей их релаксацией, она происходит, когда скорость накопления дефектов превышает скорость, их исчезновения [1].

Известно, что равномерное и быстрое твердение цемента достигается при следующих зерновых составах: зерен мельче 5 мкм – не более 20 %, зерен размерами 5–20 мкм – около 40–45 %, зерен размерами 20-40 мкм – 20–25 %, а зерен крупнее 40 мкм – 15–20 % [2]. Правильно сформированный гранулометрический состав, позволяет получать высокоактивный быстротвердеющий цемент при абсолютно рядовых показателях его удельной поверхности.

Еще одним действенным способом увеличения активности цемента без существенного изменения его дисперсности, является изменение формы цементного зерна при его помоле. Так, форма частиц цемента осколочной «щебеночной» формы с острыми углами и сильно развитой конфигурацией взаимодействует с водой более интенсивно, в отличие от частиц цемента округленной, галькообразной формы [3].

В настоящее время разработана конструкция электромагнитного механоактиватора (рис. 1), [4] позволяющая осуществлять гомогенное перемешивание, тонкое и сверхтонкое измельчение, а также активацию цемента. Для получения осколочной формы частиц используются цилиндрические размольные элементы с острыми гранями.

Согласно проведенным теоретическим и экспериментальным исследованиям, [5] величина силовых взаимодействий или сцепляющего усилия, развиваемая между цилиндрическими ферромагнитными элементами активатора, определяется прежде всего индукцией электромагнитного поля В, которая (вплоть до достижения состояния насыщения стали магнитопровода) имеет прямо пропорциональную зависимость от силы тока I в обмотках управления [5].

Рис. 1. Электромагнитный механоактиватор [4]:

1 – емкость; 2, 3 – загрузочный и разгрузочный патрубок;

7,8 – регулируемые токовые обмотки управления;

Расчет диспергирующих нагрузок Fr произведен по формуле:

где: – магнитная постоянная, – магнитная проницаемость рабочего объема, 0 – магнитная проницаемость размольных элементов, H – напряженность магнитного поля в рабочем объеме, R – радиус ротора.

Возможность регулирования гранулометрического состава изменением силового взаимодействия между размольными элементами показана на рис. 2.

Рис. 2. Результаты экспериментальных исследований Таким образом, возможность регулирования гранулометрического состава цемента и получения частиц осколочной формы при минимальных затратах энергии, позволяет сделать вывод о перспективности развития данного направления исследований и правомерности заявлений о применении постоянного электромагнитного поля в качестве диспергирующего усилия, как о передовой технологии в области механоактивации.

Еще одним существенным вопросом в области измельчения и механоактивации является оценка энергоэффективности мельниц. Для сравнительной оценки энергетической эффективности работы механоактиватора, оперативного управления и оценки качества полученного цемента используется комплекс критериев [6]:

• эксергетического КПД (n1,n2,n3) процесса измельчения (2, 3 и 4);

• критерия энергетических затрат мельницы ЭЗМ (5, 6);

• активности цемента А (7, 10).

Общим параметром, объединяющим эти критерии, является эксергия цемента Ецем, Ецем/dср (dср-средний размер частиц). Между типом и классом прочности цементов и их эксергетическими характеристиками имеется строго однозначное соответствие: чем больше Ецем/dср, тем больше А (2).

Эксергетический КПД определяется на основе эксергетического баланса подсистемы измельчения «клинкер-цемент» и записывается в виде трех уравнений по отношению:

• ко всей подводимой эксергии:

• к затратам на механоактивацию:

• к затратам на образование новой поверхности:

Критерий энергетических затрат мельницы безразмерен и равен отношению удельного расхода электроэнергии мельниц Э на получение одной тонны готового продукта к величине эксергии Е или концентрации эксергии E/dср этого продукта. В значениях этих эксергетических характеристик проявляются все текущие изменения в свойствах размалываемого материала и условий измельчения.

В формулах (5, 6) число 3,6 учитывает соотношение размерностей Э и Е, и всегда следует стремиться к получению ЭЗМmin.

Таким образом, следует так организовать сам процесс измельчения цемента и управления этим процессом, чтобы по сравнению с обычным режимом работы мельницы имело место увеличение Ецем/dср. Это объективно приводит, как видно из уравнений (7–11) к увеличению критерия n1 – n3, уменьшению ЭЗМ, увеличению А (7) и уменьшению значения дисперсии «Д» колебаний РЧЭ и А (10).


1 Словарь, [электронный ресурс]: http://www.allmetal.ru/info/dict/view.php?i= 2 Иванов-Городов А.Н. Исследование влияния зернового состава портландцемента на его строительно-технические свойства. 1960 г.

3 Липилин А.Б., Векслер М.В., Коренюгина Н.В. «Цемент - Ударная активация», [электронный ресурс]: http://www.tpribor.ru/udarnact.html 4 Беззубцева М.М. Патент РФ №1457881, «Электромагнитный механоактиватор»

5 Беззубцева М.М. Теоретические основы электромагнитного измельчения / М.М.

Беззубцева Н.Ю. Криштопа – СПб. : СПбГАУ, 2005. – 169с.

6 Вердиян М.А., Несмеянов Н.П., Вердиян А.М., Ведрицкий В.В., Лукманов Р.Т. Новый критерий оценки энергетической эффективности работы различных мельниц. Часть 1.

Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века №№7(66), 2004.

УДК 631.363.7: 621.318(07) М.М. Беззубцева, Д.А. Мазин, П.Л. Шенина Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург



Способ организации процесса перемешивания с применением постоянного электромагнитного поля заключается в преобразовании энергии электромагнитного поля в кинетическую энергию движения перемешивающих элементов [1, 2].

При прохождении через элементы мешалки (ЭММ) магнитного потока, перемешивающие тела организуются в структурные построения (рис. 1) и создают слой, сцепляющий поверхности, ограничивающие объем обработки продукта. При относительном смещении этих поверхностей, структурные построения разрушаются и перемешивающим телам сообщается кинетическая энергия движения в рабочем объеме аппарата.

Скорость проведения процесса зависит от интенсивности движения перемешивающих элементов. Достижение большего технологического эффекта обеспечено изменением полярности импульсов постоянного тока, питающих обмотку управления ОУ.

На рис. 1 представлены структурные построения из ферромагнитных элементов:

а – при действии импульсов постоянного тока +Iу;

б – при действии импульсов постоянного тока –IУ.

Рис. 1. Структурные построения из ферромагнитных элементов:

На рис. 2 изображены варианты временных диаграмм посыла импульсов постоянного тока в ОУ: Т – период следования импульсов; tИ – длительность действия импульса в течение периода.

Способ организации процесса перемешивания позволяет осуществлять надежное регулирование процессом по двум направлениям: путем изменения величины силы тока и полярности в ОУ, а также путем изменения частоты вращения вала электродвигателя.

Рис. 2. Диаграммы посыла импульсов постоянного тока в обмотку управления В результате анализа магнитодинамических взаимодействий между элементами рабочего объема [1] выявлено, что при изменении полярности тока управления, неравноосная магнитоактивная частица ведет себя как обособленная «мешалка». Количество перемешивающих элементов определено по формуле Бонда для стержневых загрузок с учетом плотности стержневой загрузки и размеров ЭММ:

где L – внутренняя длина барабана; D – внутренний диаметр барабана; – степень заполнения мешалки; – частота вращения ротора; l – длина стержня, d – диаметр стержня.

В качестве основного модельного вещества выбрана мука пшеничная высший сорт, отвечающая ГОСТ 12307 и мука ржаная, отвечающая ГОСТ 12306. Вещества использовались в виде узких монофракций. Результаты экспериментальных исследований выборочно представлены на рис. 3, 4, 5,6.

При обработке и анализе экспериментальных данных использованы стандартные методы планирования эксперимента и пакет программ Excel.

В результате интерпретации уравнения регрессии:

Z = 73,142 + 1,174X1 + 0,148X2 + 18,106X3 – 0,669X выявлены основные факторы и степень их влияния на процесс перемешивания. Установлено, что на процесс перемешивания смеси большее влияние оказывает коэффициент заполнения рабочего объема перемешивающими элементами – фактор Хз, в меньшей мере, но также значительно влияют факторы: Х2 – индукция в рабочем объеме, Х1 – частота вращения вала устройства, Х4 – период следования импульсов переключения полярности поля.

Рис. 3. Зависимость однородности смеси от частоты вращения внутреннего Рис. 4. Зависимость магнитной индукции В в рабочем объеме ЭММ от длительности следования импульсов Т1, Т2 (I=0,8 А n=24 об/с, Кз=0,3) Результаты экспериментальных исследований подтвердили теоретические предпосылки [2], положенные в основу создания способа перемешивания с использованием энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля и показали перспективность разработки нового класса оборудования (ЭММА) для интенсификации процессов перемешивания сырья и материалов в технологических линиях сельскохозяйственного производства.

Рис. 5. Зависимость однородности смеси от коэффициента заполнения рабочего объема K 3 ферромагнитными элементами (n=24 c-1, Iy=O,8 А) Рис. 6. Гистограмма отношений количества муки одного вида


1. Беззубцева М.М., Голубев А.В. Экономия энергии от использования в смесителях постоянного магнитного поля. Энергосбережение, эксплуатация электрооборудования и автоматизация технологических процессов в АПК: Сб. науч. тр. СПБГАУ. СПб, 2001. – С. 35–42.

2. Беззубцева М.М., Халатов А.Н. Магнитные машалки. Теория и технологические возможности. – Спб: СпбГАУ, 2009. – 125 с.

УДК 681. Д.А. Безик Брянская государственная сельскохозяйственная академия.

с. Кокино, Выгонический р-н, Брянская обл.



Внедрение современных электронных устройств для управления и контроля технологическими процессами – важная задача как для производства, так и для научных исследований.

В этой статье обсуждается решение задачи разработки тахометра для малых частот вращения (около 1 об/мин). Это необходимо, в частности, в процессе ремонта деталей машин методом наплавки. Предлагаемые на рынке устройства широкого применения в большинстве своём не позволяют измерять такие малые частоты.

Решение поставленной задачи предполагает выбор первичного датчика, электронной системы обработки сигнала и программирование системы (в случае применения микропроцессорных систем).

В качестве первичного датчика могут быть использованы простейшие датчики оптического, механического, магнитного типа и т. п. Достаточно определить время одного оборота и затем рассчитать частоту вращения. Но в случае малых скоростей вращения такой метод приведёт к большим задержкам в получении результата, что затруднит снятие показаний и сделает практически невозможной работу автоматических систем управления. Для более быстрого определения частоты вращения пригодны оптические энкодеры, например 1XP8001-2 фирмы SIEMENS. Они имеют стандартное питание и выходные сигналы (рис. 1). Наличие двухфазного выхода (U1a и U2a) позволяет определить направление вращения, а наличие опорного импульса (U0a) – начальное положение вала. Высокая точность изготовления энкодера позволяет при измерении частоты вращения производить отсчёты импульсов на небольшом угле поворота, что повышает скорость измерений.

Для обработки сигнала с датчика логично использовать однокристальные микроЭВМ. В данном случае был применён микропроцессор AT89C51. Макет тахометра был сделан с использованием учебного стенда СУ-МК фирмы «НТП Центр» (г. Могилёв). Принципиальная схема части стенда, относящаяся к тахометру, приведена на рис. 2. Её основой является МП AT89C51 к которому подключены элементы динамической индикации на семисегментных светодиодных индикаторах. Энкодер подключён фазой А в входу внешнего прерывания МП.

Программа для МП написана на ассемблере и приведена на рис. 3. Приход очередного импульса с тахометра вызывает прерывание и инкремент счётчика (адреса 30h – 33h). Прерывания от таймера 1 подсчитываются, и при достижении заданного числа, определяющего длительность счёта, подсчитанное количество импульсов переписывается в непрерывно отображаемые на индикаторе ячейки памяти с адресами 40h – 43h. Не приведённая для краткости подпрограмма semiseg преобразует одноразрядный числовой код в код для семисегментного индикатора и отображает его в позиции, заданной регистром R3.

Разработанный тахометр позволяет измерять частоту вращения 1 об/мин с точностью 1,2 % при использовании энкодера с разрешением 5000 и временем счёта 1 с. Дальнейшее увеличение точности возможно при увеличении разрешающей способности энкодера и увеличении времени счёта.

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
Похожие работы:

«РЕЦЕНЗИИ обсуждениях: Глобальное управление и безопасность: коллективная безопасность в Европе и Энергетическая безопасность: диалог Востока и Запада, за которыми последовали заседания рабочих групп, рассматривавших соответствующие вопросы в интерактивном режиме. Второй день был отмечен пленарными обсуждениями по темам Инвестиции и развивающиеся рынки: модели развития рынков и экономик в период финансовой нестабильности и Корпоративное управление: эффективные стратегии во времена глобальных...»

«KIOGE 2011  19я Казахстанская Международная Конференция   Нефть и Газ  6 – 7 октября 2011  Отель InterContinental Almaty – The Ankara in Kazakhstan    _  Официальная поддержка:                                                                                                 Казахстанская ассоциация  Министерство  АО Национальная Компания   организаций  Акимат города Алматы   Нефти и Газа РК  КазМунайГаз  нефтегазового и  энергетического комплекса       ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет ПРОГРЕСС – ОТКРЫТИЯ – ИНТЕЛЛЕКТ – СТУДЕНТ – КОММУНИКАЦИИ Международная отраслевая студенческая научно-техническая конференция П.О.И.С.К. – 2009 (Владивосток, 14-17 сентября 2009 г.) Часть 1 Владивосток Дальрыбвтуз 2009 УДК 639.2 (47) ББК 47.2 М 341 М 341 Прогресс – Открытия – Интеллект – Студент – Коммуникации: Материалы международной отраслевой студенческой научно-технической...»

«Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции ИННОВАЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ РЕГИОНОВ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОЙ ЭКОНОМИКИ Иваново 28 декабря 2010 г. ББК 65.9(2Рос)-5) УДК 338.49 Инновационная активность регионов в условиях современной экономики. Сборник материалов Всероссийской научнопрактической конференции; 28 декабря 2010 г. / под науч. ред. д-ра экон. наук, проф. Н.В. Клочковой. Иваново: Научная мысль, 2010. 172 с. В сборнике рассматриваются актуальные проблемы инновационного...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Неделя Науки СПбГПу Материалы научно-практической конференции с международным участием 2–7 декабря 2013 года НаучНо-образовательНый цеНтр возобНовляемые виды эНергии и устаНовки На их осНове Санкт-Петербург•2014 УДК 621.31:627:502.63 ББК 31.6:31.15; 38.77 Н 42 Неделя науки СПбГПУ : материалы научно-практической конференции c международным участием. Научно-образовательный центр...»


«УВАЖАЕМЫЕ КОЛЛЕГИ! Ректорат Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П. А. Соловьева приглашает Вас принять участие в работе конференции по тепломассообмену и физике процессов горения в энергетических установках, являющейся тематическим продолжением цикла Кондратьевские чтения, проводившихся в РГАТА с 1992 г. по 2001 г., и посвящённой 70-летию основателя Рыбинской школы теплофизиков Шоты Александровича Пиралишвили. Предполагается обсудить современные проблемы...»


«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Посвящается 100-летию со дня рождения профессора Лебедева Ивана Кирилловича ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ Сборник научных трудов II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием 06 – 08 октября 2011 г. Томск...»

«Открытое заседание Q-club “Нужен ли Украине “зеленый” тариф на биогаз?” Киев, малый конференц. зал Президиума НАН Украины, 31 января 2012 Нужен ли Украине зеленый тариф на биогаз? Гелетуха Г.Г., к.т.н., зав. отделом ИТТФ НАНУ, ИТТФ НАНУ директор НТЦ Биомасса Отдел биоэнергетики ИТТФ НАНУ / НТЦ Биомасса Отдел биоэнергетики ИТТФ НАНУ основан в 2003 г Отдел биоэнергетики ИТТФ НАНУ основан в г. НТЦ Биомасса основан в 1998 г. В настоящее время штат составляет 24 чел., в т.ч. 7 к.т.н....»

«VI КАСПИЙСКАЯ НЕФТЕГАЗОВАЯ ТОРГОВО - ТРАНСПОРТНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ 15 - 16.10.2012 Баку, Азербайджан Каспий – энергетический центр: развитие переработки и новые партнерства За годы организации конференции участниками мероприятия ТРАДИЦИОННАЯ ОФИЦИАЛЬНАЯ ПОДДЕРЖКА: стали более 500 гостей и делегатов из 25 стран мира. Ежегодно конференция предоставляет самую актуальную информацию SOCAR, Министерство промышленности и энергетики о состоянии нефтегазовой индустрии Каспийского региона –...»

«EU BC&E 2014 22ая Европейская Конференция и Выставка по биомассе Курс биоэкономики ВСЕ САМОЕ ГЛАВНОЕ О EU BC&E CCH - Конгресс-центр Гамбург, Германия 23-26 июня 2014 Ведущая международная платформа, созданная для диалога между исследованием, индустрией, политикой и бизнес-рынком биомассы. www.eubce.com EU BC&E ОCHOВыЕ фАКты Одна из ведущих и стимулирующих международных платформ в Европе, созданная для обмена знаниями по последним научным и промышленным результатам, а также развитию политики в...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Тульский государственный университет Администрация Тульской области Академия горных наук Российская академия архитектуры и строительных наук Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности Совет молодых ученых Тульского государственного университета Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов ОПЫТ ПРОШЛОГО – ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ Конференция посвящена 150-летию со дня рождения учёного,...»

«Введение С начала 90-х годов ХХ века во Владимирском и Поморском университетах началось сотрудничество с коллегами из Норвегии, Италии, Германии, Японии и ряда других стран, результатом чего явилась целая серия монографий и учебных пособий по теоретическому религиоведения и данное, предлагаемое читателям научно-популярное издание. Последние годы в молодежной и студенческой среде нередко рождаются экстремистские настроения, скинхедовская романтика борьбы с чужими, поиска самоидентичности в...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова НАУКА И МОЛОДЕЖЬ 2-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых СЕКЦИЯ ЭНЕРГЕТИКА Барнаул – 2005 ББК 784.584(2 Рос 537)638.1 2-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Наука и молодежь. Секция Энергетика. / Алт.гос.техн.ун-т им. И.И.Ползунова. – Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2005. – 129 с. В...»

«Переработанный доклад Тематический раздел: Физико-химические исследования. Подраздел: Теплофизические свойства веществ. Регистрационный код публикации: 2tp-b1 Поступила в редакцию 10 ноября 2002 г. УДК:536.63 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ © Фортов В.E. Институт теплофизики экстремальных состояний ОИВТ РАН. г. Москва. Ключевые слова: экстремальные состояния, генерация и диагностика, термодинамика, фазовые переходы, кинетика, металлизация, диэлектризация, полуэмпирика,...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Тульский государственный университет Администрация Тульской области Академия горных наук Российская академия архитектуры и строительных наук Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности Совет молодых ученых Тульского государственного университета Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов ОПЫТ ПРОШЛОГО – ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ Конференция посвящена 300-летию со дня рождения великого русского...»

«Министерство образования Российской Федерации Ухтинский государственный технический университет Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера Коми научного центра УрО РАН Сыктывкарский государственный университет Институт управления, информации и бизнеса Научно-исследовательский и проектный институт ПечорНИПИнефть ООО ВНИИгаз – филиал СеверНИПИгаз Межрегиональная научно-практическая конференция ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО ОСВОЕНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ В УСЛОВИЯХ РЫНКА (29–30 октября...»

«Министерство сельского хозяйства РФ Департамент научно-технологической политики и образования Министерство сельского хозяйства Иркутской области Иркутская государственная сельскохозяйственная академия НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТУДЕНТОВ В РЕШЕНИИ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ АПК Материалы студенческой научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию ФГБОУ ВПО ИрГСХА (19-20 марта 2014 г., г. Иркутск) Часть II Иркутск, 2014 1 УДК 001:63 ББК 40 Н 347 Научные исследования студентов в...»

«Жизнин Станислав Захарович д.экон.н. Кафедра международных проблем ТЭК, профессор Доктор экономических наук, профессор кафедры международных проблем ТЭК МИЭП МГИМО (У) МИД России/ Работает на кафедре международных проблем ТЭК с сентября 2002 г. В 1969 г. окончил Харьковский авиационный институт по специальности инженерэлектрик. В 1977 г. - Дипломатическую академию МИД СССР по специальности международные экономические отношения. В 1998 г. защитил кандидатскую диссертацию Энергетическая...»

2014 www.konferenciya.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Конференции, лекции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.