3.2. Агротехнічні і експлуатаційні вихідні вимоги до експериментального

насосу поршневого типу

На основі рівняння (1) встановлено, що для процесу подачі органічної маси у ферментер показник питомої енергомісткості з урахуванням надійності виконання технологічного процесу поршневим насосом набуває мінімального значення при вологості органічної маси W=70%, часу подачі органічної маси t=10с та об’ємі поршневої камери V=0,003м³.

Під час експериментальних досліджень поршневого насоса були встановлені оптимальні параметри для нього, тобто вихідні вимоги.

• Діаметр поршня - 200 мм

• Об’єм робочого циліндра - 17,69 л

• Хід поршня - 500 мм

• Час одного циклу - 10 с

• Маса - 1500 кг

• Вологість органічної маси - 70 – 75 %

• Установлена потужність - 11 кВт

• Питомі витрати енергії - 0,825 кВт·год/т

• Робочий тиск у гідросистемі - 8 МПа

• Максимальний тиск у гідросистемі – 12 МПа

3.3. Техніко – економічне обґрунтування подачі органічної маси

установкою поршневого типу

Складовою економічного ефекту від застосування установки для подачі органічної маси є:

• підвищення продуктивності подачі органічної маси відносно низької вологості (W=65–75%);

• зменшення метало– і енергомісткості установки для подачі органічної маси.

Річний економічний ефект (Е) від застосування технологій подачі органічної маси низької вологості двопоршневим насосом з урахуванням зниження метало– і енергомісткості, а також покращення технологічного процесу визначається за формулою:

(3.3.1)

де – річна економія від підвищення продуктивності установки, грн;

, – річні економії від зниження відповідно метало- і енергоємності, грн;

– нормативний коефіцієнт ефективності ( =0,15);

– витрати на науково–дослідні і дослідницько – конструкторські роботи (НДДКР).

Для визначення економічної ефективності за базу для порівняння прийнята установка для транспортування гною в гноєсховище УТН-10.

По даній технології річний об’єм органічної маси, яка подається у гноєсховище визначається формулою:

(3.3.2)

де – річний об’єм гною, який проходить у ферментер, т;

– кількість робочих днів в рік, діб;

– час роботи за добу, год;

– продуктивність установки, т .

т

при цьому витрати електроенергії:

, (3.3.3)

де – річні витрати електроенергії, кВт ;

– потужність електродвигуна установки, кВт.

кВт (3.3.4)

Загальна маса установки УТН – 10 за даними технічних умов становить 2055кг.

Таким чином витрати електроенергії для транспортування однієї тони гною складуть:

,

де – питомі витрати електроенергії установки УТН–10, кВт т ;

– потужність електродвигуна установки, кВт;

– продуктивність установки, т ;

– коефіцієнт завантаження електродвигуна ( )

Підставивши значення у вираз (4) одержимо:

кВт т ,

а металоємкість цієї установки визначаємо за виразом:

, (3.3.5)

де – металоємкість, кВт т ;

– маса установки, кг.

кг т

Як показали попередні випробування нової конструкції установки поршневого типу для подачі органічної маси низької вологості з високим коефіцієнтом тертя за рахунок безперервної подачі органічної маси у ферментер продуктивність склала 9,0 – 11,0 т .

Для розрахунку економічної ефективності приймаємо продуктивність установки нового типу рівного . В такому разі питомі витрати електроенергії в рік складуть:

, (3.3.6)

де – потужність електропривода нової установки, кВт;

– продуктивність нової установки, т ;

– коефіцієнт завантаження (k=0,75).

кВт т

Розрахункова металоємкість визначається виразом:

слід зауважити, що за рахунок конструктивних та технологічних параметрів маса нової установки 1560 кг.

, (3.3.7)

де – маса нової установки, кг;

– продуктивність нової установки, т .

кг т .

Річна подача гною у ферментер новою установкою складе:

де n – кількість діб роботи установки в рік, діб;

t – час завантаження органічної маси за добу, год;

– продуктивність нової установки, т .

т .

Для порівняння у таблиці 3.1 подано техніко – економічні характеристики установки нового типу УП-10 для подачі органічної маси у ферментер та установки УПН – 10.

Таблиця 3.1

Техніко – економічна характеристика установок для подачі органічної маси

№ п/п	Показник	Установки
		УП–10	УПН–10
1	Тип машини	стаціонарний
2	Продуктивність по основному часу, т	10,0	7,0
3	Робочий тиск в гідросистемі, Мпа	8,0	6,1
4	Максимальний тиск в гідросистемі, МПа	12,0	12,5
5	Об’єм робочого циліндра, л	17,69	77,0
6	Діаметр поршня, мм	200	393
7	Хід поршня, мм	500	630
8	Час одного циклу, с	10,0	19,0
9	Управління	ручне	ручне
10	Маса, кг	1500	2055
11	Вологість органічної маси, яка подається, %	70...75	83...85
12	Установлена потужність, кВт	11,0	15,0
13	Питомі витрати електроенергії, кВт т	0,825	1,607
14	Питома металоємкість, кг т	156,0	293,6
15	Коефіцієнт готовності	0,98	0,98

Річна економія коштів становить:

, (3.3.8)

де – річна економія коштів, грн

– питомі витрати електроенергії установкою УТН – 10, кВт т

– питомі електроенергії установкою УТН – 10, кВт т

– річний об’єм органічної маси, яку передає нова установка типу УП–10

– ціна електроенергії, грн/кВт ( =1,1 грн.)

Підставивши дані у вираз (5) одержимо:

грн.

Враховуючи те, що металоємкість однієї установки нового типу знизиться на:

кг

Розрахункова ціна однієї тони металу визначається як середня величина шляхом відношення сумарної базової вартості нової установки (25,0 тис. грн.) на її загальну масу (1,56 т.) і складає Ц =16,02 т

Таким чином в грошовому виразі економія від зниження металоємкості нової установки становитиме:

(3.3.9)

де – ціна однієї тони метала, грн.;

– економія метала, т;

– коефіцієнт реновації.

Витрати на розробку НДДКР

(науково – дослідної дослідно – конструкторської розробка), підготовка виробництва, вартість машин і обладнання, монтажні і пусконалагоджувальні роботи та експлуатаційні затрати складуть

Таким чином економічний ефект при впровадженні установки для подачі органічної маси поршневого типу УП – 10 складе 2368,6 грн. по кожній впровадженій установці.

ВИСНОВКИ

1. Аналітичні і експериментальні досліди показали, що установка для подачі органічної маси поршневого типу (рис.2.1 і 2.2) надійно виконує технологічний процес в широкому діапазоні фізико-механічних властивостей, а саме при вологості біомаси в межах від 65 до 85%, може бути використаний як при твердофазній (компостування), так і при рідкофазній (метанове зброджування) ферментації органічної маси.

2. На основі конструкторсько – технологічних та експериментальних досліджень розроблені вихідні вимоги на завантажувальний пристрій поршневого типу

3. На основі вихідних вимог розроблені креслення завантажувального пристрою поршневого типу для промислового виробництва.

4. Порівняльна техніко – економічна характеристика запропонованого типу поршневого насоса з його аналогом (табл.3.1) показує, що при його застосуванні у виробництві економічний ефект складе 2368 гривень.