3235

На основе проведенного анализа современных конструкций сеялок для посева мелкосеменных культур в стране и за рубежом нами предложена оригинальная конструкции высевающего аппарата. Экспериментальные исследования работы высевающего аппарата проведены при высеве семян моркови на специальном стенде.

Цель работы – совершенствование высевающего аппарата вибрационного типа для обеспечения качественного посева малосыпучих семян мелкосеменных культур (на примере семян моркови). Исходя из цели исследования, необходимо решить следующие задачи: первое – изучить физико-механические свойства семян моркови; второе – найти оптимальные параметры конструкции и режимов работы экспериментального вибрационного высевающего аппарата для мелкосеменных культур и проверить теоретические закономерности; третье - оценить эффективность применения предлагаемой конструкции высевающего аппарата.

Внастоящее время изготовлен экспериментальный вибрационный высевающий аппарат для лабораторных исследований (рис. 1.). При использовании такого вибрационного высевающего аппарата не требуется тщательной калибровки семян, посевной материал травмируется меньше и при высеве не образует сводов. Предлагаемый экспериментальный высевающий аппарат имеет механический привод от электродвигателя.

Влабораторных условиях изучены физико-механические свойства двух качественно различных образцов семян моркови, и определены показатели, необходимые для обоснования оптимальных параметров конструкции высевающего аппарата: среднегеометрический размер семян, угол естественного откоса и угол трения семян. С использованием специальной методики проведены испытания по объемному дозированию семян высевающим аппаратом и оценке равномерности распределения семян по длине рядка и ширине.

Врезультате анализа опытных данных определены следующие предварительные параметры режимов работы и конструкции высевающего аппарата.

По размерным характеристикам семян определены ориентировочные размеры высевного окна высевающего аппарата:

2,4 мм ≤ t ≤ 5 мм.

Определено, что максимальный минутный высев семян про-

121

исходит при частоте колебаний вибродозатора n=(350…400) мин-1

Схема экспериментального вибрационного высевающего аппарата для посева мелкосеменных культур (вид сбоку)

1 – бункер для семян; 2 – подвижная стенка (вибродозатор); 3 – шарнир привода вибродозатора; 4 - шатун; 5 - шарниры крепления вибродозатора к бункеру; 6 – упругая прокладка; 7 – отогнутые наружу кромки неподвижны стенок; 8 – кривошип

По результатам опытов по оценке равномерности распределения семян в рядке (по ширине и длине) строим графики распределения частот по заданным размерным интервалам. Наилучшие статистические характеристики имеют распределения, полученные при частотах n=350 мин-1 и n=400 мин-1. Интервальные распределения по длине и по ширине рядка при заданных частотах близки к нормальному с коэффициентом корреляции, близким к единице.

В настоящее время подана заявка на получение патента РФ «Вибрационный высевающий аппарат»

Проведена экономическая оценка эффективности применения вибрационного высевающего аппарата при посеве мелкосеменных культур.

Предлагаемый высевающий аппарат можно использовать в овощных сеялках, а также в сеялках для посева культур, имеющих мелкие семена. Применение такой простой конструкции высевающего аппарата дает экономию посевного материала за счет более равномерного распределения семян в рядке и снижения их травмирования.

Предложенное техническое решение дает возможность коммерциализации его в относительно малые сроки с получением эффекта засчет повышения качества посева.

122

УДК 637.146

РАЗРАБОТКА ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШИЛКИ СО СТУПЕНЧАТЫМ ПОНИЖЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ

Р.А.Барыкин, С.В.Шахов, Н.В.Суханова, С.А.Бокадаров Воронежский государственный университет инженерных

технологий

E-mail: s_shahov@mail.ru

Сублимационное консервирование – одно из наиболее эффективных направления холодильной и сушильной техники для сохранения пищевых продуктов, биологических материалов и медицинских препаратов. Бурное развитие автоматизации технологических линий с использованием вычислительной техники требует точного математического описания процессов и элементов конструкций аппаратов, что подразумевает проведение обширных фундаментальных и прикладных исследований системы процессов интенсивного обезвоживания пищевых сред на основе вакуум-сублимационной сушки. Поэтому разработка системы процессов для интенсивного обезвоживания пищевых сред на основе вакуум-сублимационной сушки является важной и актуальной задачей, без решения которой невозможно создать технику и технологию с более высокими по отношению к существующим технико-экономическими показателями.

Целью работы является разработка установки для вакуумсублимационной сушки со ступенчатым понижением давления с использованием теплоты фазового превращения, что позволит значительно сократить энергетические затраты не менее чем на 40-50 %.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

-создание экспериментальной установки вакуумсублимационной сушилки со ступенчатым понижением давления с использованием теплоты фазовых превращений;

-изучение основных кинетических закономерностей процесса вакуум-сублимационной сушки пищевых сред и выявление рациональной области режимных параметров, обеспечивающих получение готовой продукции высокого качества при эффективном использовании материальных и энергетических ресурсов;

-разработка математической модели оптимального функционирования вакуум-сублимационной сушилки со ступенчатым пони-

123

жением давления с использованием теплоты фазовых превращений.

-создание системы автоматического управления вакуумсублимационной сушилки со ступенчатым понижением давления

-создание комплекта чертежей промышленной установки.

Врезультате патентного исследования был проведен анализ методов вакуум-сублимационного обезвоживания пищевых сред, в результате чего было установлено, что предлагаемая установка превосходит все существующие в экономии энергетических затрат.

На данный момент проведен анализ современного состояния теоретических и практических основ обезвоживания пищевых сред в технологической системе при помощи вакуум-сублимационной сушилки со ступенчатым понижением давления. Выполнена комплексная оценка пищевого сырья как объекта интенсивного обезвоживания на основе вакуум-сублимационной сушки.

Вкачестве объекта исследований предлагается следующая схема установки:

Схема вакуум-сублимационной установки со ступенчатым понижением давления:

1-секции; 2-обечайка; 3-теплопрводящяя перегородка; 4,5- соеденительные патрубки; 6,7-электромагнитные клапаны; 8-нагреватель.

124

УДК 665.37

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РОТАЦИОННО–ПЛЕНОЧНОГО АППАРАТА

В.Е.Константинов, С.Т.Антипов, С.Алтайулы

Воронежский технический университет инженерных технологий

E-mail: d84616736@yandex.ru

Фосфатиды содержится во всех без исключения животных и растительных тканях, так как являются основой клеточных мембран. Они нашли широкое применение в различных отраслях промышленности: пищевой при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий, маргарина; комбикормовой; фармацевтической. Основным источником для получения фосфатидов являются семена масличных культур.

Процесс производства фосфатидных концентратов осуществляется методом гидратации, т.е. добавлением воды в масло, при этом фосфатиды коагулируют в виде хлопьев, это основано на их коллоидно-гидрофильных свойствах. Масло с гидратированными хлопьями фосфатидов центрифугируется в сепараторах отделяется непрерывного действия. Полученный в результате гидратации растительных масел гидратационный (гидрофильный) осадок, имеющий высокую начальную влажность (50-70 % к общему весу), при хранении интенсивно окисляется. Для увеличения срока хранения и улучшения качества пищевых фосфатидных концентратов гидратационный осадок подвергается сушке до содержания влаги в нем менее 1 %. При этом из-за недостатков аппаратов использующихся в настоящее время происходят изменения в перерабатываемом материале, что приводит к ухудшению качественных показателей фосфатидных концентратов и снижению производительности. Поэтому изыскание путей интенсификации процесса сушки и повышение качества готового продукта является актуальной задачей.

Для решения этой задачи нами разработана новая конструкция цилиндрического ротационно-пленочного аппарата, который позволяет экономить энергетические ресурсы, не снижая качественные показатели готового продукта.

125

Цилиндрический ротационно-пленочный аппарат:

1 - цилиндрический корпус, 2, 3 крышки, 4 - греющая рубашка, 5 и 6 патрубки для ввода исходного продукта, 7 - патрубок для вывода готового продукта, 8 - патрубок для присоединения к вакуумной системе, 9

и10 патрубки для подвода пара и отвода конденсата из греющей рубашки, 11 и 12 патрубки для слива остаточной фосфатидной эмульсии

иостаточного парожирового конденсата от аппарата, 13 - перфорированный ротор, 14, 20 - отверстия, 15 - лопасти, 16, 17 - валы, 18 и 19 - диски. Отверстиями, 21 и 22 - винтообразный и прямолинейный участки, 23 и 24 - зазоры, 25, 26 - перегородки, 27 - сепарационный отбойник тарельчатого типа, 28 - неподвижно сепарационное кольцо, 29 - сепарационная камера

Предлагаемый цилиндрический ротационно-пленочный аппарат работает следующим образом: Исходная фосфатидная эмульсия поступает через патрубки 5 и 6 во внутреннее пространство корпуса 1, где попадает на лопасти винтообразного участка вращающегося ротора и под действием центробежных сил наносится на внутреннюю поверхность корпуса, обогреваемого через греющую рубашку 4 паром, поступающим и удаляющимся через патрубки 9 и 10. С помощью винтообразного участка продукт равномерно распределяется по внутренней поверхности корпуса, формируется равномерный слой продукта и обеспечивается его поступательное перемещение по внутренней поверхности корпуса аппарата.

Обрабатываемый продукт последовательно перемещается вместе с выпаренными из продукта парами влаги вдоль корпуса аппарата к выходу и выводится из него через патрубок 7. Образо-

126

вавшаяся в результате выпаривания парогазовая смесь через межлопастное пространство прямолинейного участка, отверстия перфорированного ротора и отверстия диска, предварительно взаимодействующая с сепарационным отбойником 27 и кольцом для выделения из нее жидкой фазы готового продукта отсасывается вакуумной системой (не показана) через патрубок 8.

Данная конструкция аппарата позволяет интенсифицировать процесс тепло - и массообмена, снизить энергозатраты на его проведение с сохранением качественных показателей продукта.

УДК 621.313

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ С СОВМЕЩЕННОЙ ФУНКЦИЕЙ ЯКОРНОЙ ОБМОТКИ

Д.С.Филиппов Воронежский государственный технический университет

E-mail: 363636146@rambler.ru

В настоящее время коллекторные двигатели переменного и постоянного тока имеют очень широкое применение.

Достоинства: возможность получения высокой частоты вращения ротора независимо от частоты тока в сети; высокий пусковой момент на валу обеспечивает надежный запуск в трудных условиях;

высокая удельная мощность этих машин позволяет создать компактные привода и приборы;

универсальность конструкции позволяет использовать для питания двигателя источники как переменного, так и постоянного тока.

Недостатки: большой расход дорогостоящей обмоточной меди; возникновение тормозных моментов в результате отставания основного магнитного потока статора во времени от тока в якоре; искажение результирующего магнитного поля машины полем реакции якоря.

Нами исследована возможность решения некоторых проблем. Еѐ суть сводится к полному отказу от применения обмотки возбуждения на полюсах статора. Основное магнитное поле в но-

127

вой конструкции создается продольной составляющей МДС якоря, что достигается соответствующим сдвигом щеток с геометрической нейтрали. В таком двигателе якорь выполняет две функции: создает основное магнитное поле машины и обусловливает еѐ вращающий момент при взаимодействии тока в обмотке якоря с этим полем.

Исследование характеристик новой конструкции проводилось на математической модели, построенной с использованием программного продукта Elcut 5.1. В качестве базового изделия взят электродвигатель ДК-45 для привода бытовой швейной машины. В итоге исследования модели этого двигателя установлено, что реальная машина имеет улучшенные характеристики по сравнению с указанными в паспорте.

Создана модель модернизированной конструкции, в которой отсутствует обмотка возбуждения. Установлено, что новая конструкция позволяет изменить подход к оптимизации геометрии магнитной системы при неизменных еѐ габаритах. Путем увеличения диаметра якоря, сокращения величины полюсного перекрытия и сдвига щеток с геометрической нейтрали определены решения, позволяющие не только полностью восстановить параметры прототипа, но и превзойти некоторые характеристики. Так, вращающий момент модернизированного двигателя возрос в 1,6 раза. При этом расход меди уменьшился почти вдвое.

Установлено, что пусковой момент как в прототипе, так и в модернизированной конструкции заметно ограничивается насыщением магнитной цепи, в первую очередь – на набегающем крае полюса. Также установлено, что величина начального вращающего момента зависит от положения якоря относительно оси полюса. Объясняется это ограниченным числом пазов магнитопровода якоря. Сравнением нескольких моделей, построенных в режиме 3D, определен скос пазов якоря, заметно снижающий пульсации вращающего момента с обеспечением возможности машинной обмотки якоря.

При реализации данной идеи существенно снизятся затраты на оборудование и материалы. Это позволит выпускать совершенно инновационные двигатели, которые имеют все шансы выиграть конкурентную борьбу на мировом рынке.

128

УДК 637.352

РАЗРАБОТКА ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШИЛКИ, РАБОТАЮЩЕЙ ПО ПРИНЦИПУ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

А.С.Шахов, Р.А.Барыкин, Т.И.Некрылова, Тарик Джуахра

Воронежский технический университет инженерных технологий

E-mail: s_shahov@mail.ru

Сублимационное консервирование – одно из наиболее эффективных направления холодильной и сушильной техники для сохранения пищевых продуктов, биологических материалов и медицинских препаратов. Бурное развитие автоматизации технологических линий с использованием вычислительной техники требует точного математического описания процессов и элементов конструкций аппаратов, что подразумевает проведение обширных фундаментальных и прикладных исследований системы процессов интенсивного обезвоживания пищевых сред на основе вакуум-сублимационной сушки. Поэтому разработка оборудования для интенсивного обезвоживания пищевых сред на основе вакуум-сублимационной сушки является важной и актуальной задачей, без решения которой невозможно создать технику и технологию с более высокими по отношению к существующим технико-экономическими показателями.

Целью работы является разработка вакуум-сублимационной сушилки, работающей по принципу теплового насоса, что позволит значительно сократить энергозатраты не менее чем на 60-70 %.

На данный момент проведен анализ современного состояния теоретических и практических основ обезвоживания пищевых сред в технологической системе, включающей выделение целевых компонентов, их разделение и концентрирование, создание развитой поверхности разделения фаз, замораживание, удаление влаги сублимацией, обобщены данные научнотехнической литературы о возможных направлениях интенсификации технологии и создания высокоэффективного оборудования для комплексного обезвоживания с использованием вакуум-сублимационной сушки. Выполнена комплексная оценка пищевого сырья как объекта интенсивного обезвоживания на основе вакуум-сублимационной сушки, путем определения структурно-механических, теплофизических, оптических, электрофизических и других свойств пищевых сред.

129

Предложена принципиально новая схема вакуумсублимационной сушилки, работающей по принципу теплового насоса (Рисунок).

Схема вакуум-сублимационной сушилки, работающей по принципу теплового насоса: 1 – корпус сушилки; 2 – вакуум-насос; 3, 13, 15, 17 – электродвигатели; 4 - переохладитель; 5, 6, 7– терморегулирующие вентили; 8, 9 – десублиматоры; 10 - компрессор; 11

– первая ступень компрессора, 12 – вторая ступень компрессора; 14 – вакуумный питатель; 16 – перфорированный барабан; 18 – ис- паритель-теплообменник; 19 – ленточный конвейер; 20 – шлюзовой затвор, 21 – линия подачи продукта в сушилку; 22 – линия удаления из сушилки сухого продукта; 23 – линия подачи хладагента в испаритель; 24 – линия удаления хладагента из испарителя; 25 – линия подачи хладагента в переохладитель для его испарения; 26 - линия удаления паров из переохладителя; 27 – линия удаления переохлажденного хладагента из переохладителя; 28 - линия удаления паров хладагента из десублиматоров; 29 - линия подачи горячего хладагента из компрессора в десублиматоры для их регенерации; 30 - линия удаления паров влаги и неконденсирующихся газов из сушилки в десублиматоры; 31 – линия удаления неконденсирующихся газов из десублиматоров.

Также запланированы следующие этапы работы: Формулирование возможных направлений решения задач, по-

ставленных в ТЗ НИР, и их сравнительная оценка.

Выбор и обоснование способа интенсификации процесса ва- куум-сублимационной сушки термолабильных пищевых сред.

130