Механизация приготовления кормовых смесей и расчет основных параметров смесителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Механизация приготовления кормовых смесей и расчет основных параметров смесителей

План

кормосмесь бункер лопасть

1. Классификация смесителей и требования к ним. Виды кормосмесей

2. Методы оценки однородности смеси

3. Определение мощности на привод

Литература

1. Классификация смесителей и требования к ним. Виды кормосмесей

Смешивание кормовых материалов друг с другом предусматривает равномерное распределение отдельных частиц данного вида корма среди частиц другого. При этом степень равномерности задается специальными условиями. Таким образом, цель смешивания - получение однородной смеси из различных компонентов корма.

Известно, что различные виды кормов имеют определенный химический и биологический состав, а, следовательно, и свою кормовую ценность. При этом у одних видов кормов каких-то питательных веществ больше, а каких-то меньше. Зная состав каждого из видов корма, можно составить такой рецепт, который наиболее полно удовлетворял бы потребности организма животного и наилучшим бы образом усваивался им. Однако не всегда из растительных кормов можно составить полноценный рацион. Каких-то кормов может потребоваться слишком много, чтобы насытить рацион недостающим элементом или его составляющей. Обычно недостает в рационах различных химических элементов и протеина, что и вносится в смесь в виде различных добавок, премиксов и кормов животного происхождения. В кормовые смеси добавляют также витамины, антибиотики, жиры.

Наилучшее усвоение кормовых смесей, составленных из различных по своему достоинству компонентов, происходит при определенном качестве смешивания, которое для каждого вида и возраста животных устанавливается зоотехнической наукой.

В зависимости от принятого типа кормления, наличия кормов в хозяйстве кормосмеси приготавливают различного вида, отличающиеся по своей консистенции: сухие комбикорма, влажностью 13...15 %, влажные рассыпные 45...70% и жидкие текучие корма влажностью 75...85%.

Для каждого вида кормовой смеси целесообразно использовать определенный тип смесителя, который работает наиболее эффективно. Кроме того, эффективность смешивания зависит от физико-механических свойств компонентов смеси, а также от технологических и кинематических факторов: соотношение компонентов, степень загрузки смесителя, скорость перемещения рабочих органов, их конструктивные особенности, форма, параметры.

В соответствии с этими особенностями процесса смешивания изготавливают различные типы смесителей, которые можно классифицировать по следующим признакам:

по принципу действия - на непрерывного и периодического;

по расположению рабочего органа - на вертикальные и горизонтальные;

по конструкции рабочих органов - на шнековые и барабанные в основном для сухих компонентов, лопастные для сухих, жидких и влажных компонентов, турбинные и пропеллерные для жидких смесей, комбинированные;

по количеству рабочих органов - одно-, двух- и безвальные (барабанные);

по виду приготовления смеси - для сухих, влажных и жидких смесей.

По скорости перемещения рабочих органов смесители могут быть тихоходными и быстроходными. Приготовление влажных и жидких кормовых смесей осуществляется тихоходными смесителями, сухие смеси могут приготавливаться и теми и другими. Тихоходность или быстроходность оценивается показателями кинематического режима

- тихоходные, k 30 - быстроходные.

Ко всем типам смесителей предъявляются одинаковые требования:

Должны обеспечивать качество смешивания, удовлетворяющее зоотехническим требованиям.

В процессе смешивания частицы не должны измельчаться.

В процессе смешивания в смесь не должны попадать посторонние примеси, вредные для здоровья животных.

Конструкция должна быть проста, надежна в эксплуатации и должна также удовлетворять требованиям техники безопасности.

2. Методы оценки однородности смеси

Качественную оценку процесса смешивания дают по степени однородности полученной смеси. А.А. Лапшин предлагает оценивать степень однородности по формуле:

при В _i B _o,

при B _i B _o,

где n - число проб;

B _i - фактическое содержание меньшего компонента смеси в i-ой пробе, кг;

B _o - заданное содержание меньшего компонента в пробе идеальной смеси, кг.

Формулы предложены на основании многочисленных экспериментов. Согласно математической статистике любой процесс носит вероятный характер. Поэтому степень неоднородности смеси с этих позиций целесообразно оценивать средним квадратичным отклонением от заданной концентрации компонента (коэффициент вариации)

 %.

Этим показателем пользуются МИС при испытании смесителей.

При тщательно выполненном процессе фактическая концентрация компонента не отличается от заданной B _i = B _o. Тогда = 0, а равномерность смешивания идеальна.

Добиться идеального смешивания практически невозможно, да и не нужно. Тем более, что в процессе смешивания происходит одновременно и сепарация. Таким образом, существует определенный предел однородности смешивания.

t, час

Размещено на http://www.allbest.ru/

, % 100

Зоотехники, основываясь на эффективности скармливания кормовых смесей различной однородности, установили определенные допустимые пределы однородности смешивания.

Так, для поросят в возрасте 4-х месяцев 7%, свиней старше 4-х месяцев 10...15%, для птицы 10%, для КРС 12...16%. Эти цифры регулярно уточняются для различных кормосмесей и пород скота.

3. Определение мощности на привод

Производительность горизонтального шнекового смесителя определяется, как и обычного шнека, с той лишь разницей, что заполнение смесителя должно быть меньше, чем шнека-транспортера

где D и d - диаметры шнека и его вала соответственно, м;

ж_о - осевая скорость смеси, м/с; - плотность смеси, кг/м ³; = 0,7...0,8 - коэффициент заполнения шнека.

Если смеситель двухвальный, его производительность

Q ₂ = 2 Q ,

где = 0,6...0,7 - коэффициент перекрытия витков шнеков.

Если шнек ленточный, в формулу вместо диаметра вала необходимо подставлять внутренний диаметр ленты.

В горизонтальных шнековых смесителях вследствие низкого коэффициента заполнения возможно перебрасывание смеси через вал и отставание ее от осевой скорости шнека.

В общем случае максимальная осевая скорость смеси

м/с,

где R _c - средний радиус витка шнека,

,

где б - угол наклона витка шнека.

Минимальную осевую скорость проф. Палеев А.И. рекомендует определять по формуле:

 м/с,

где f - коэффициент трения материала о шнек.

При прочих равных условиях качество смешивания зависит от продолжительности смешивания. Поскольку горизонтальный шнековый смеситель одновременно со смешиванием производит транспортирование, качество смешивания в нем можно регулировать шагом (углом подъема винтовой линии) и длиной. Последняя обычно принимается равной 1,5...2,0 м. Диаметр шнека принимают 0,2...0,5 м.

Вертикальные шнековые смесители бывают, как правило, периодического действия. Поэтому их производительность определяется емкостью бункера и продолжительностью смешивания:

,

где V - емкость бункера ( ), м ³;

- коэффициент заполнения ( = 0,7...0,8);

t_ц - продолжительность цикла смешивания

t _ц = t _з + t _см + t _выг .

Мощность на валу двигателя для привода шнекового смесителя

, Вт,

где L - длина шнека;

H - высота подъема материала;

k - коэффициент сопротивления продвижению смеси в кожухе шнека, для сухих комбикормов k = 5...10, для влажных k = 15...20;

- к.п.д. приводных устройств.

Производительность горизонтального лопастного смесителя непрерывного действия определяется той площадью кольца, которую очерчивает лопасть.

За один оборот лопасти смесь, захваченная лопастью, продвигается на величину S. Тогда

,

где R _cp - средний радиус лопасти

;

S - продвижение массы за один проход лопасти

s = в cos ,

где в - ширина лопасти;

б - угол ее установки к продольной оси смесителя;

n - частота вращения вала смесителя;

z - общее число лопастей;

k _л - коэффициент, учитывающий обтекание лопасти смешиваемой массой. В зависимости от размера лопасти k _л = 0,4...0,6;

г - угол наполнения смесителя по среднему радиусу лопасти, зависит от степени наполнения смесителя.

Коэффициент наполнения цилиндрического смесителя

,

где F _c - площадь сегмента поперечного сечения, не занятого смесью;

F - общая площадь поперечного сечения смесителя.

Откуда

F_c = F (1 - ).

Определив площадь сегмента, по таблицам определяют угол .

Если часть лопастей для улучшения качества смешивания будет установлена с 90^о, необходимо определить производительность обратного хода смеси и вычесть ее из производительности прямого хода. Если лопасти ставят на разных радиусах, необходимо учитывать работу каждого ряда лопастей отдельно.

При движении лопасти в кормовой смеси на нее действует сила сопротивления движению, пропорциональная квадрату скорости (при ламинарном обтекании лопасти показатель степени при уменьшается до 1) и направленная по этой скорости

,

где k _c - коэффициент лобового сопротивления, k _c = 2,5;

- плотность смеси;

_л - окружная скорость лопасти по ее среднему радиусу

где F _л - площадь миделева сечения лопасти , перпендикулярного направлению движения:

Разложим силу сопротивления на нормальную P _N и тангенциальную P _t составляющие. Нормальная составляющая вызовет силу трения смеси о лопасть

.

Поскольку нас интересуют силы, спроектированные на направление движения, определим суммарное окружное усилие на лопасть

.

Мощность, требуемая для привода смесителя с z лопастями,

,

где угол заполнения смесителя определяется, как и в предыдущем случае, по степени заполнения смесителя. В случае расположения лопастей на разных радиусах и под различными углами к оси смесителя необходимо для каждой группы лопастей определить окружные усилия и мощность по методу, аналогично приведенному. При более точных расчетах необходимо учитывать также сопротивление движению в смеси кронштейнов, на которых крепятся лопасти.

Литература

1. Кукта Г.М. Машины и оборудование для приготовления кормов. - М.: Агропромиздат, 2007.

Размещено на Allbest.ru