Исследование эффективности нагрева воды в режиме кавитации на начальном этапе приготовления зерновой патоки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Зерновая патока — ценный источник переваримого протеина и кормового сахара для сельскохозяйственных животных. На начальном этапе производства данной кормосмеси существующие устройства и схемы нагрева воды недостаточно эффективны. В этой связи разработано новое устройство для ускоренного нагрева воды пассивного типа.

Цель работы — оценка эффективности применения кавитатора для нагрева воды в установке для производства зерновой патоки.

Методы. Для проведения исследований кавитатор, выполненный в виде конуса с лепестками, угол раствора которого 16°8ʹ, смонтирован в стеклянной трубе нагнетательной ветви водяного контура установки для приготовления зерновой патоки. Лепестки во время проведения опытов устанавливались в трубу прямыми или отогнутыми на 15°. В лабораторных условиях проводился сравнительный эксперимент по нагреву воды объемом 50 л, начиная со значения ее температуры 20°С и через каждый градус до 30°С, как с кавитатором, так и без него. Критериями эффективности процесса выступали: время и удельные энергозатраты нагрева воды.

Результаты. В результате проведенных исследований установлены значения критериев эффективности процесса нагрева воды с использованием кавитатора и без него. Получены линейные зависимости температуры воды от времени нагрева. Показано, что создаваемый эффект кавитации за основанием конуса не стабилен, но, все-таки, более интенсивный за конусом с прямыми лепестками. Отмечено, что коэффициент гидравлического сопротивления для кавитатора с отогнутыми на 15° лепестками больше на 10%, чем с прямыми.

Заключение. Использование кавитатора при нагреве воды на начальном этапе приготовления зерновой патоки повышает эффективность процесса на 20%.

Об авторах

Владимир Николаевич Нечаев

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: nechaev-v@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-7566-6013
SPIN-код: 9562-7900

доцент, канд. техн. наук, доцент кафедры «Технические и биологические системы»

Россия, Княгинино

Алексей Владимирович Алёшкин

Вятский государственный университет

Email: usr00008@vyatsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6949-1480
SPIN-код: 5084-5478

профессор, д-р техн. наук, профессор кафедры «Механика и инженерная графика»

Россия, Киров

Пётр Алексеевич Савиных

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого

Email: peter.savinyh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5668-8479
SPIN-код: 5868-9317

профессор, д-р техн. наук, зав. лабораторией «Механизация животноводства»

Россия, Киров

Список литературы

  1. Сысуев В.А., Алешкин А.В., Савиных П.А. Кормоприготовительные машины (теория, разработка, эксперимент): в 2-х Т. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2008. Т. 1.
  2. Морозов Н.М., Рассказов А.Н. Конкурентность продукции животноводства — состояние и направления повышения // Никоновские чтения. 2017. № 22. С. 59–65.
  3. Морозов Н.М. Развитие машинных технологий и систем технических средств для механизации и автоматизации процессов в животноводстве // Техника и оборудование для села. 2013. № 8. С. 2–7.
  4. Перевозчиков А.В., Воробьева С.Л., Березкина Г.Ю. Влияние зерновой патоки в рационах коров на качественные характеристики сырого молока и продуктов его переработки // Аграрный вестник Урала. 2019. №7(186). С. 51–58. doi: 10.32417/article_5d52af4470c055.81551465
  5. Нечаев В.Н. Оптимизация настроечных параметров пассивного измельчителя при приготовлении ржаной патоки // Агроинженерия. 2023. Т. 25. № 3. С. 41–48. doi: 10.26897/2687-1149-2023-3-41-48
  6. Басымбекова А., Кабылбекова Б.Н., Аманбаева К.Б. Жесткость воды и ее влияние на образование накипных отложений в трубопроводах систем теплоснабжения // Научные труды ЮКГУ им. М. Ауэзова. 2016. № 3 (38). С. 6–8.
  7. Алексеев В., Архипов А., Пискунов Д., Никитин А., и др. Водоподготовка технологических систем паровых и водогрейных котлов: жесткость воды и методика ее измерения // ТехНадзор. 2016. № 1 (110). С. 224–225.
  8. Аганин А.А., Ильгамов М.А., Косолапова Л.А., и др. Схлопывание кавитационного пузырька в жидкости вблизи твердой стенки // Вестник Башкирского университета. 2013. Т. 18, № 1. С. 15–21.
  9. Исаков А.Я., Рябцев К.А. Вихревая кавитация в технологических устройствах // Вестник КамчатГТУ. 2003. № 2. С. 207–214.
  10. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Лабораторная установка: а — общий вид; b — схема установки.

Скачать (299KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кавитатор: а — схема: 1 — конус; 2 — лепестки; b — общий вид (лепестки отогнуты на 15°); c — в стеклянной трубе с прямыми лепестками.

Скачать (353KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Время нагрева воды до 30°С.

Скачать (111KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Средние значения удельных энергозатрат нагрева воды.

Скачать (122KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема процесса кавитации.

Скачать (70KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Последовательные кадры записи процесса кавитации (слева-направо) высокоскоростной камерой в интервале температур воды от 20 до 30°С: а — кавитатор с прямыми лепестками; b — кавитатор с лепестками, отогнутыми на 15°.

Скачать (503KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Изображения термограмм трубы с кавитатором в процессе нагрева воды с тепловизионным прицелом до/после кавитатора: а —температура 20,1°С/21,2°С; b — температура 26,2°С/26,9°С; c— температура 28,7°С/29,4°С.

Скачать (2MB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».