Повышение эффективности работы самотечной системы удаления навоза путем оптимизации ее конструктивных и технологических параметров
На правах рукописи
Тропин Александр Николаевич
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ САМОТЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
УДАЛЕНИЯ НАВОЗА ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ЕЕ КОНСТРУКТИВНЫХ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Специальность 05.20.01 –
“Технологии и средства механизации сельского хозяйства”
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург-Павловск 2011 2
Работа выполнена в Государственном научном учреждении Северо-Западный научно - исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии)
Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Трифанов Алексей Валериевич
Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Вагин Борис Иванович кандидат технических наук, старший научный сотрудник Солодун Василий Иванович
Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства (ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии)
Защита диссертации состоится 14 июля 2011 г. в 1100 часов на заседании дис сертационного совета Д 006.054.01 при ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии по адресу: 196625, Санкт-Петербург, пос. Тярлево, Фильтровское шоссе, д. 3, ауд.
201, факс (812) 466-56-66, E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СЗНИИМЭСХ Рос сельхозакадемии и на сайте института www.sznii.ru
Автореферат разослан « 10 » июня 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Черей Н.Н
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В 2009 году приказом Министерства сельского хозяйст ва РФ была утверждена отраслевая целевая программа «Развитие свиноводства в Российской Федерации на 2010 – 2012 годы». Основной целью этой программы явилось формирование национального свиноводства, конкурентоспособного на мировом рынке мясной продукции, что немыслимо без применения энерго - и ре сурсосберегающих технологий.
В современных условиях для реконструируемых и строящихся свиноводческих предприятий особое значение приобретает минимизация затрат ресурсов на про изводство продукции, в том числе обусловленных выбором технологий и техни ческих средств для уборки навоза. Подбор оптимального состава машин и обору дования технологической линии навозоудаления является одним из резервов сни жения себестоимости и повышения рентабельности производства свинины.
На данный момент, при проектировании систем навозоудаления на строящихся и реконструируемых свиноводческих предприятиях Северо-Запада РФ, наиболее перспективной является самотечная система удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа, как наиболее выгодная в системе технико экономической, энергетической и экологической точек зрения.
Положительные результаты испытаний зарубежных аналогов самотечной сис темы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа являются основанием для принятия решения о целесообразности использования их конст рукций или положительных элементов при разработке отечественных систем ана логичного назначения.
В Российской Федерации данная система навозоудаления, несмотря на широ кое распространение, исследована недостаточно. Имеющиеся в литературе иссле дования гидравлических систем удаления навоза в основном посвящены изуче нию параметров самотечной системы непрерывного действия и универсальной системы удаления навоза. Теоретические исследования самотечной системы уда ления навоза периодического действия ванно-трубного типа поверхностны, а экс периментальные носят в основном технологический характер.
Тем не менее, опыт эксплуатации данной системы навозоудаления выявил ряд существенных недостатков, основным из которых следует считать неопределен ность конструктивных параметров, таких как: длина навозоприемной ванны, ее ширина и глубина, уклон прокладки коллекторов, их протяженность и диаметр.
В связи с этим оптимизация конструктивных и технологических параметров самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа на свиноводческих предприятиях является актуальной задачей.
Цель работы – повышение эффективности работы самотечной системы уда ления навоза периодического действия ванно-трубного типа на свиноводческих предприятиях путем оптимизации ее конструктивных и технологических пара метров.
Объект исследований – технологический процесс истечения жидкого свиного навоза из самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно трубного типа.
Предмет исследований – закономерности процесса истечения жидкого свино го навоза из самотечной системы удаления навоза периодического действия ван но-трубного типа.
Методы исследований. Достижение поставленной цели предусматривало проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования посвящены получению зависимостей, позволяющих обосновать мо дель движения жидкого свиного навоза самотеком в навозоприемной ванне и кол лекторе самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно трубного типа, выводу основных уравнений, лежащих в основе гидравлических расчетов данного процесса.
В основу экспериментальных исследований положена математическая модель процесса истечения навозной массы из лабораторной установки данной системы навозоудаления, созданная с применением методов математического планирова ния многофакторного эксперимента Результаты исследований обрабатывались с использованием современных приборов, технологического оборудования и программных средств ПК.
Научная новизна.
Научная новизна диссертационной работы состоит в теоретическом обоснова нии и экспериментальной оптимизации конструктивных и технологических пара метров самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно трубного типа.
Практическая значимость.
Практическая ценность диссертационной работы заключается в разработке ме тодики инженерного расчета самотечной системы удаления навоза периодическо го действия ванно-трубного типа на свиноводческих предприятиях и рекоменда ций по ее устройству и эксплуатации.
Полученные оптимизированные конструктивные параметры системы навозо удаления и разработанная методика инженерного расчета могут быть использова ны в проектных организациях и научных учреждениях при проектировании новых и реконструкции существующих свиноводческих предприятий.
На защиту выносятся следующие научные положения:
- теоретическое обоснование модели движения навозной массы самотеком в навозоприемной ванне и коллекторе самотечной системы удаления навоза перио дического действия ванно-трубного типа;
- результаты экспериментальных исследований, позволяющие оптимизировать основные конструктивные параметры самотечной системы удаления навоза пе риодического действия ванно-трубного типа;
- методика инженерного расчета самотечной системы удаления навоза перио дического действия ванно-трубного типа, рекомендации по ее устройству и рабо те.
Апробация и реализация результатов исследования.
Основные положения диссертационной работы рассмотрены на научно практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспи рантов, проходивших в Санкт-Петербургском Государственном аграрном универ ситете (СПбГАУ) в 2008-2011 гг., Северо-Западном научно - исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства Российской ака демии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии) в 2008-2011 гг. и Всероссийском научно - исследовательском институте механиза ции животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук в 2011 г.
Предложенная методика и рекомендации по устройству и эксплуатации само течной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа использованы ГНУ СЗНИИМЭСХ при разработке проектных предложений по строительству свинофермы по откорму свиней на 2400 свиномест в ООО «Новый двор» Парфинского района Новгородской области и реконструкции свинофермы по воспроизводству, выращиванию и откорму 20 тыс. свиней в год в ООО «Жи вотноводческий комплекс Бор» Приозерского района Ленинградской области.
Публикация результатов исследований.
По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 4 патента на изобрете ния.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка исполь зуемой литературы, приложений. Работа изложена на 167 страницах машинопис ного текста, содержит 11 таблиц, 53 рисунка, список литературы из 117 наимено ваний и 9 приложений.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, объект и предмет исследования, научная новизна работы. Представлены основные положе ния выносимые на защиту.
В первой главе – «Состояние вопроса по технологии и механизации удаления навоза на свиноводческих предприятиях» представлен обзор и анализ сущест вующих гидравлических систем удаления навоза на свиноводческих фермах и комплексах. Рассмотрены опубликованные работы по исследованию самотечных систем удаления навоза, проанализированы исследования физико-механических и реологических свойств жидкого свиного навоза.
Анализ опубликованных работ В.В. Калюги, В.К. Найденко, И.Д. Красехина, И.И. Лукьяненкова, И.М. Бацанова, М.Ф.Харитонова, А.И. Полякова, О.Д. Чине нова, С. Берглунда, Г. Аниансона, И. Экесбу, В.М. Верховского и др. позволил выявить основные физико-механические и реологические свойства жидкого сви ного навоза.
Теоретические основы исследования процесса истечения жидкого свиного на воза, а так же принципы работы самотечных систем для его транспортировки из ложены в работах В.В. Калюги, А.Е. Кузьмина, В.П. Капустина, В.А. Саяпина, В.А. Зуева, М.С. Текучевой, А.И. Николаенко, В.А. Короткевича, Л.В. Скребец, И.К. Хлебникова, М.А. Непеина, С.П. Захаревича, Л.М.Новик, В. Хамера и мно гих других ученых. В данных исследованиях обоснованы модели истечения на возной массы, определены рациональные режимы работы самотечных систем на возоудаления, параметры их функционирования, выявлены резервы повышения технологических показателей.
Выполненный анализ позволил установить, что для удаления жидкого свиного навоза наибольший интерес представляет самотечная система удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа (рисунок 1).
Рисунок 1 – Канал самотечной системы навозоудаления периодического действия ванно-трубного типа:
1 – бетонный канал;
2 – пробка;
3 – фрагмент решетчатого пола;
4 – продольный коллектор;
5 – поперечный коллектор;
6 – тройник;
7 – перего родка;
8 – приямок;
9 – воздушный клапан.
Однако, опыт эксплуатации данной системы показал, что она предъявляет осо бые требования к технологии содержания и кормления свиней, к конструктивным параметрам ее элементов, а так же требует особого внимания в период пуска ее в эксплуатацию. Существенным недостатком следует считать неопределенность конструктивных параметров, таких как: длина, ширина и глубина навозоприем ных ванн, уклон прокладки коллекторов и др.
На основе анализа состояния вопроса и в соответствии с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи исследования:
- теоретически обосновать модель движения навозной массы самотеком в са мотечной системе удаления навоза периодического действия ванно-трубного ти па;
- построить математическую модель процесса истечения навозной массы из экспериментальной установки самотечной системы удаления навоза периодиче ского действия ванно-трубного типа;
- оптимизировать конструктивные и технологические параметры самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа;
- экспериментально проверить в лабораторных и производственных условиях правильность теоретических предпосылок и математических выкладок;
- разработать методику инженерного расчета самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа и дать рекомендации по ее модернизации и работе.
Во второй главе – «Теоретические предпосылки к анализу работы самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа» рас смотрен процесс удаления навоза из навозоприемной ванны самотечной системы навозоудаления периодиче ского действия ванно трубного типа, установлены основные зависимости про цесса истечения навоза, при ведены теоретические пред посылки к физическому мо делированию процесса уда ления навоза из ванны дан ной системы.
Условно процесс удале ния навоза разбит на 3 этапа:
накопление навоза в навозо приемной ванне, ее опорож нение и образование оста Рисунок 2 – Схема опорожнения навозоприемной точного слоя (рисунок 2).
В основу обоснования ванны самотечной системы удаления навоза пе модели движения навоза по риодического действия ванно-трубного типа:
a - накопление;
б - опорожнение;
в - остаточный ложено уравнение Шведова слой. Бингама, согласно которому касательное напряжение зависит от скорости движения v, вязкости и предель ного напряжения сдвига 0:
d 0, dh (1) где: – касательное напряжение, Па;
0 - предельное напряжение сдвига, Па;
- динамическая вязкость, Па*с;
v - скорость движения навоза, м/с;
h – высо та слоя навоза, м.
Динамическая вязкость количественно характеризует сопротивление навоза смещению его слоев. Предел текучести объясняет тот факт, что навозная масса по достижению определенного профиля свободной поверхности по длине навозо приемной ванны замедляет свое движение и в итоге перестает течь. Тот факт, что в навозоприемной ванне уровень оставшегося навоза значительно повышается к ее началу (рисунок 2) объясняется наличием предельного напряжения сдвига 0.
Для определения условия равновесия навоза в ванне в ядре потока навоза выделили элементарный параллелепипед единичной длины d, ширины с, высоты a (рисунок 3).
Рисунок 3 – Силы, дей ствующие на элементар ный параллелепипед в слое навоза.
Условие равновесия сил, действующие на элементарный параллелепипед в слое навоза, имеет вид Р1 Р Р1 Р Р1 2 0 2 0 3 0 (2) где: Р - гидростатическое давление навоза, Па;
Р - приращение гидростатиче ского давления, Па;
1, 2, 3 - площади поперечного сечения вертикальных и горизонтальных площадок (1= a*с;
2= a*d;
3= c*d), м2;
0 - предельное на пряжение сдвига, Па.
Условие равновесия навозной массы для всего потока навозной массы:
0, 33 h C B 2 Lh C 0 LB 0, (3) где: hс - высота слоя сечения потока навоза, м;
B - ширина сечения потока на воза, м;
- плотность навоза, кг/м3;
L - длина сечения потока навоза, м.
Расход навозной массы определяли по перепаду давления при движении по горизонтальному дну в канале прямоугольного профиля (рисунок 4):
h2 2, м 0 3 Q (4) c 6 max max где: h - высота слоя сечения потока навоза, м;
– касательное напряжение, Па;
0 - предельное напряжение сдвига, Па;
max – максимальное касательное напря жение сдвига, Па;
- динамическая вязкость, Па*с.
Рисунок 4 – Схема рас пределения скоростей на возной массы в случае неподвижных граничных плоскостей.
Высота навозной массы на любом участке навозоприемной ванны определя ется по формуле:
2 0 L h ( L l ), м (5) g где: l - характерный линейный размер (координата по оси ОХ), м;
- плот ность навоза, кг/м3;
g - ускорение свободного падения.
Минимальная высота навозной массы, необходимая для начала движения оп ределяется из выражения:
2 0 L h0,м (6) g Выражение для определения средней скорости потока навозной массы для любого участка навозоприемной ванны имеет вид:
qi x,м vср (7) c 2 0 L l (1 ) g L где: qi – удельный расход, кг/c*м.
Время перемещения навозной массы из заданного сечения, удаленного на расстояние l, до сливного отверстия определяется по формуле (при l 0):
l 1 1 2 0 L L 2 1 l, c ln tx (8) gq i2 L l 1 1 L В третьей главе – «Программа и методика исследований самотечной систе мы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа» изложены программы и методики экспериментальных и производственных исследований, производится описание лабораторной установки самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа, смоделированной на осно ве теории размерностей и подобия исследуемого процесса.
Программой и методикой экспериментальных исследований предусматрива лось определение: физико-механических и реологических свойств жидкого свино го навоза, обусловливающих физику процесса перемещения навозной массы в на возоприемной ванне исследуемой системы. Экспериментальные исследования физико-механических и реологических свойств жидкого свиного навоза проводи лись по общепринятым методикам в лабораторных условиях на опытной базе ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, ФГОУ ВПО СПбГУНиПТ и непосред ственно на объектах испытаний. В качестве измерительных средств использова лись приборы: весы лабораторные ВТЛ 500;
анализатор влажности МХ-50;
мер ные линейки;
лазерный дальнометр LE-100;
набор мерной посуды;
стандартный классификатор. Влажность навоза определяли по методике выпаривания влаги из проб в сушильном шкафу СШ-4М и на анализаторе влажности МХ-50. Реологиче ские свойства исследовали на экспериментальном стенде, состоящем из ротаци онного вискозиметра Реотест 2, подключенного через измерительное устройство к электронному самопишущему потенциометру КСП-4.
Для проведения исследований была спроектирована и изготовлена экспери ментальная установка самотечной системы удаления навоза периодического дей ствия ванно-трубного типа (рисунок 5).
Рисунок 5 – Схема лабораторной установки самотечной системы навозоудаления периодического действия ванно-трубного типа:
1 - ванна навозоприемная;
2 - рама;
3 - приемная емкость;
4 - задвижка пробкового типа;
5 - металлические перегородки;
6 - коллектор;
7 - фиксатор винтовой;
8 труба гибкая;
9 - тройник;
10 - регулятор уровня винтовой.
Программой и методикой лабораторных исследований предусматривалось определение влияния конструктивных и технологических параметров на работу системы и оптимизация их значений, в том числе с применением методов матема тического планирования многофакторного эксперимента. За критерий оптимиза ции была принята высота остаточного слоя навоза после опорожнения навозона копительной ванны (h0 min).
В таблице 1 представлены факторы проведения экспериментальных исследо ваний и уровни их варьирования.
Таблица 1 – Факторы проведения экспериментальных исследований на физиче ской модели системы навозоудаления и уровни их варьирования.
Уровни варьирования Интервал варьиро Факторы вания факторов Обозна Наименование (-1) (0) (+1) чение Уклон коллектора, iк X1 0,003 0,0045 0,006 0, Влажность навоза, W, % X2 88 91 94 Относительная высота за X3 0,1 0,15 0,2 0, полнения ванны, hн/B Программой и методикой опытно-производственной проверки предусматри валось определение параметров, особенностей и режимов работы эксплуатируе мых самотечных систем навозоудаления периодического действия.
Объектами исследований являлись самотечные системы удаления навоза пе риодического действия ванно-трубного типа товарной свинофермы ООО «Жи вотноводческий комплекс Бор» Приозерского района, свинокомплекса ОАО «Русбелго» Гатчинского района Ленинградской области, свинокомплекса ОАО «Надеево» Вологодского района Вологодской области.
В четвертой главе – «Результаты и анализ исследований самотечной систе мы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа» представле ны результаты экспериментальных исследований физико-механических и реоло гических свойств жидкого свиного навоза, процесса удаления навоза из физиче ской модели данной системы, проведенных в том числе с применением многофак торного эксперимента, опытно-производственной проверки.
Результаты экспериментальных исследований, плотности навоза и предель ного напряжения сдвига навоза 0 от относительной влажности навоза W пред ставлены на рисунках 6, 7.
Рисунок 6 – Изменение плотности навоза Рисунок 7 – Изменение предельного в зависимости от напряжения сдвига навоза 0 в зави влажности W. симости от влажности W.
Из графика (рисунок 7) следует, что с увеличением относительной влажности навозной массы W предельное напряжения сдвига навоза 0 уменьшается. Особо интенсивно процесс протекает при относительной влажности менее 91%, затем, вследствие интенсивного расслоения навоза на фракции, замедляется.
На рисунке 8 представлены результаты экспериментальных исследований за висимости динамической вязкости навоза от градиента скорости при влажно сти материала W = 91%.
Рисунок 8 – Зависимость вязкости от Рисунок 9 – Зависимость эффектив градиента скорости. ной вязкости эф от влажности навоза W.
Нелинейный характер кривых указывает на неньютоновский характер течения.
Нисходящая и восходящая кривые не совпадают и образуют «петлю гистерезиса», которая вызвана уменьшением вязкости жидкого свиного навоза при длительных деформациях. Это явление практически полностью обратимо и система обретает первоначальную вязкость после периода покоя. Усредняя полученные данные для случаев возрастания и убывания градиента скорости рассчитано значение эф фективной вязкости эф. На рисунке 9 построена кривая зависимости эффективной вязкости эф для установившегося режима течения навоза от его влажности W (ср = 25 с-1).
График зависимости высоты остаточного слоя навоза hо от относительной влажности навоза W представлены на рисунке 10.
Рисунок 11 – Изменение высоты ос Рисунок 10 – Зависимость высоты оста таточного слоя навоза hо от уклона точного слоя навоза hо от влажности W.
коллектора iк Из графика (рисунок 10) следует, что при увеличении влажности навоза W с 88% до 90% высота остаточного слоя h0 уменьшается. Это объясняется резким уменьшением значения предельного напряжения сдвига навоза 0 на данном уча стке увеличения влажности навозной массы W (рисунок 7). При относительной влажности больше 91% высота остаточного слоя в ванне интенсивно увеличива ется. Это происходит вследствие интенсивного расслоения навоза на фракции.
Таким образом, минимальная высота остаточного слоя в ванне достигается при относительной влажности навоза 89-91%.
Из графика (рисунок 11) следует, что высота остаточного слоя навозной массы hо уменьшается с увеличением угла уклона сливного коллектора iк.
Для получения математической зависимости влияния выбранных факторов (таблица 1) на процесс удаления навоза из экспериментальной установки был реа лизован трехуровневый план Бокса - Бенкина второго порядка. В результате мно жественного регрессионного анализа, после удаления незначительных коэффици ентов и проверки модели на адекватность, было получено уравнение регрессии в натуральных значениях переменных факторов:
h0 = 4776,04 - 5830,4 * i - 97,8034 * W - 3262,07 * h/B + 536078 * i2 + 8,13088E10 * i * W + 9,81345E-10 * i * h/B + 0,535728 * W2 + 9039,81 * (h/B) 2 (9) Графически поверхности отклика по критерию оптимизации h0 представлены на рисунках 12, 13 и 14.
При подстановке в уравнение (9) оптимизированных значений факторов экспе римента для h0, при критерии оптимизации h0 min (таблица 2) определили функцию выхода – значение h0 составило 2,12 мм.
Рисунок 12 – Зависимость высоты остаточного слоя навоза h0 от относительной высоты заполнения навозо приемной ванны hн/В и от носительной влажности на воза W.
iк. = const = 0,0045.
Рисунок 13 – Зависимость высоты остаточного слоя навоза h0 от относительной высоты заполнения навозо приемной ванны hн/В и ук лона коллектора iк.
W = const = 91%.
Рисунок 14 – Зависимость высоты остаточного слоя навоза h0 от уклона коллек тора iк и относительной влажности навоза W.
hн/В = const = 0,15.
Таблица 2 – Оптимизированные значения факторов эксперимента для h Значение фактора Размер Фактор мини- макси- оптимизиро ность мальное мальное ванное Уклон коллектора экспери - 0,003 0,006 0, ментальной установки, iк Относительной влажности % 88,0 94,0 91, навоза, W Относительная высота за полнения экспериментальной - 0,1 0,2 0, установки, hн/В Соответственно оптимизированные параметры, применительно к физической модели самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно трубного типа, будут иметь следующие значения: ширина навозоприемной ванны В = 0,4 м, глубина заполнения модели навозом hн = 0,06 м, уклон коллектора iк = 0,006. При переносе оптимальных параметров многофакторного эксперимента на реальный объект через масштаб длин или линейный масштаб (ll = 10) получим со ответственно: ширина навозоприемной ванны В = 4 м, глубина заполнения наво зоприемной ванны навозом hн = 0,6 м, уклон коллектора системы навозоудаления iк=0,006.
В пятой главе – «Реализация результатов исследований и их технико экономическая оценка» - представлены рекомендации по модернизации и работе самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа в свинарниках различного назначения, разработана методика инженерного расчета данной системы, проведена ее технико-экономическая оценка.
Применение предложенной системы удаления навоза, в сравнении с системой навозоудаления, применяемой в свинарнике - откормочнике на 800 голов ООО «Животноводческий комплекс Бор» Приозерского района Ленинградской облас ти, обеспечивает снижение капитальных вложений на 9,45%, прямых эксплуата ционных затрат на 12,75%, приведенных затрат на 12,09%. Годовой экономиче ский эффект от эксплуатации проектируемой системы навозоудаления составляет 41,67 тыс. руб.
Общие выводы 1. Повышение эффективности качественных показателей работы самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа сводится к максимальному и безотказному опорожнению навозоприемных ванн. В реаль ных эксплуатационных условиях оптимизация данных показателей достигается минимизацией высоты остаточного слоя навоза h0, образующегося после опорож нения навозоприемной ванны (h0 min).
2. Жидкий свиной навоз влажностью 88 – 91% может быть классифицирован как неньютоновская система со сложными нестационарными реологическими свойствами. Перемещение навоза в навозоприемной ванне под действием грави тационных сил обуславливается его вязко-пластичными свойствами и с высокой степенью достоверности соответствует модели Шведова – Бингама.
3. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований конструктивных и технологических параметров самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа установлено:
- основными конструктивными параметрами, влияющими на высоту остаточ ного слоя навоза h0, являются: длина навозоприемной ванны L, ее ширина В, вы сота заполнения hн, уклон iк и диаметр dк сливного коллектора.
- основными технологическими параметрами, оказывающими существенное влияние на высоту остаточного слоя навоза h0, являются влажность навозной мас сы W и предельное напряжение сдвига 0, эффективная работа системы навозо удаления обеспечивается поступлением в навозоприемную ванну навоза влажно стью от 88 до 92%, что соответствует предельному напряжению сдвига от 75 до 10 Па;
4. Решение оптимизационной задачи позволило выявить оптимальные конст руктивные и технологические показатели для параметра оптимизации (h0 min):
длина L и ширина B навозоприемной ванны – 12 и 4 метра соответственно, глу бина заполнения ванны навозом hн - 0,6 м, уклон коллектора системы навозоуда ления iк - 0,006, диаметр коллектора dк - 0,25 м, влажность навоза W - 91%.
5. Разработанная на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований методика инженерного расчета самотечной системы удаления наво за периодического действия ванно-трубного типа позволяет определить е основ ные конструктивные и технологические параметры при удалении жидкого свино го навоза из свинарников различного назначения.
6. Годовой экономический эффект при применении предложенной самотечной системы удаления навоза периодического действия ванно-трубного типа в сви нарнике - откормочнике ООО «Животноводческий комплекс Бор» Приозерского района Ленинградской области составляет 41,67 тыс. руб. за счет экономии при веденных затрат. Планируемая годовая экономия по прямым эксплуатационным затратам составляет 35,21 тыс. руб.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Тропин А.Н. Энергосберегающая бесстрессовая технология содержания свиней / Калюга В.В., Найденко В.К., Даричев С,Н., Тропин А.Н // Техника и оборудование для села. – 2009. - №9. – С. 32 – 34.
2. Тропин А.Н. Навозоудаление на свиноферме / Тропин А.Н // Сельский ме ханизатор. – 2010. - №11. – С. 24 – 25.
3. Тропин А.Н. Анализ технологии и результаты опытно-производствен-ной оценки самотечно-сливной ванно-трубной системы удаления навоза периодиче ского действия в ООО «Животноводческий комплекс БОР» Приозерского района Ленинградской области / Базыкин В.И., Тропин А.Н., Трифанов А.В. // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2011. – № 22.
– С. 362–368.
в других изданиях:
1. Тропин А.Н. Исследование конструктивных и геометрических параметров навозных каналов самотечных систем удаления навоза / Трифанов А.В., Тропин А.Н // Вклад молодых ученых в развитие науки. Сборник материалов 3 научно практической конференции. Великие Луки: РИО ВГСХА. – 2008. – С. 211 – 213.
2. Тропин А.Н. Усовершенствованная технология производства свинины / Ка люга В.В., Найденко В.К., Трифанов А.В., Даричев С.Н., Тропин А.Н // Научно технический прогресс в животноводстве – ресурсосбережение на основе создания и применения инновационных технологий и техники. Сборник научных трудов ВНИИМЖ, Т. 18. Подольск. – 2008. – С. 16 – 21.
3. Тропин А.Н. Усовершенствованные технологии и технические средства производства свинины / Найденко В.К., Трифанов А.В., Даричев С.Н., Тропин А.Н // Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, Вып. 80. – 2008. – С. 136 – 144.
4. Тропин А.Н. Предпосылки к совершенствованию самотечно-сливной сис темы удаления навоза периодического действия / Найденко В.К., Трифанов А.В., Даричев С.Н., Тропин А.Н. // Технологии и технические средства механизирован ного производства продукции растениеводства и животноводства: Сборник науч ных трудов СЗНИИМЭСХ, вып. 80. – 2008. – С. 144 – 152.
5. Тропин А.Н. Направления развития свиноводства в Ленинградской области / Трифанов А.В., Тропин А.Н // Вклад молодых ученых в развитие науки. Сбор ник материалов 4 научно-практической конференции. Великие Луки: РИО ВГСХА. – 2009. – С. 253 – 255.
6. Тропин А.Н. Обоснование выбора моечного оборудования для свиноводче ских предприятий / Тропин А.Н., Трифанов А.В. // Вклад молодых ученых в раз витие науки. Сборник материалов 4 научно-практической конференции. Великие Луки: РИО ВГСХА. – 2009. – С. 255 – 259.
7. Тропин А.Н. Применение гидравлических систем удаления навоза при ре конструкции и новом строительстве свиноводческих предприятий / Трифанов А.В., Тропин А.Н. // Jaunimas siekia pazangos – 2009: Lietuvos zemes ukio univer siteto Doktorantu korporacija «Kolegos». – 2009. – №3 – С. 177 – 180.
8. Тропин А.Н. Направления совершенствования технологий производства свинины / Трифанов А.В., Даричев С.Н., Тропин А.Н. // Совершенствование тех нологических процессов и рабочих органов машин в животноводстве: Сборник научных трудов научно-практических конференций ФГОУ ВПО СПбГАУ в – 2010 гг. – 2010. – С. 3 – 5.
9. Тропин А.Н. Результаты исследований гидравлических системудаления на воза на свинокомплексе ЗАО «Надеево» Вологодского района Вологодской об ласти / Тропин А.Н. // Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин в животноводстве: Сборник научных трудов научно-практических конференций ФГОУ ВПО СПбГАУ в 2006 – 2010 гг. – 2010. – С. 123 – 126.
10. Тропин А.Н. Результаты исследования самотечной системы удаления на воза периодического действия / Тропин А.Н. // Технологии и технические средст ва механизированного производства продукции растениеводства и животноводст ва: Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ, вып. 82. – С –Петербург – 2010. – С.
128 – 135.
Патенты:
1. Патент на изобретение № 2406298 Российская Федерация, А 01К 1/00. Уст ройство для удаления навоза / Найденко В.К., Трифанов А.В., Тропин А.Н.;
зая витель и патентообладатель ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадении. №2009117957/12 ;
заявл.12.05.2009 ;
опубл. 20.12.2010, Бюл. №35.
2. Патент на изобретение № 2339219 Российская Федерация, А 01К 1/00. Ста нок для содержания свиней / Найденко В.К., Калюга В.В., Трифанов А.В. Даричев С.Н., Братчиков В.Н., Тропин А.Н.;
заявитель и патентообладатель ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадении. - №2007109509/12;
заявл. 15.03.2007;
опубл.
27.11.2008, Бюл. №33.
3. Патент на изобретение № 2373701 Российская Федерация, А 01К 1/00. Спо соб содержания свиней на модульной свиноферме «семейными стадами» и уст ройство для его осуществления / Найденко В.К., Калюга В.В., Трифанов А.В., Да ричев С.Н., Тропин А.Н.;
заявитель и патентообладатель ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадении. - №2007147885/12;
заявл. 21.12.2007;
опубл. 27.11.209, Бюл.
№33.
4. Патент на изобретение № 2376754 Российская Федерация, А 01К 1/00. Уст ройство для удаления навоза / Найденко В.К., Трифанов А.В., Даричев С.Н., Тро пин А.Н.;
заявитель и патентообладатель ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакаде нии. - №2008117559/12;
заял. 30.04.2008;
опубл. 27.12.2009, Бюл. №36.
Подписано к печати 26.05.2011г.
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Объём 1.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано в типографии ГНУ СЗНИИМЭСХ Санкт-Петербург-Павловск, пос. Тярлево, Фильтровское шоссе,