Снижение энергоёмкости процесса сушки зерна возможно за счёт совершенствования конструкций оборудования, технологического процесса и за счёт использования систем оптимального управления процессом. Совершенствование управления процессом сушки требует наличия математической модели объекта управления, на базе которой может быть построена модель оптимального управления. Поскольку сушка - процесс тепло- и влагообмена между зерном и сушильным агентом, то представлены данные закономерности и выполнены соответствующие преобразования для построения систем управления. Для промежуточного решения дифференциальных уравнений в частных производных использовался метод интегрального преобразования Лапласа. В результате получена такая запись дифференциального уравнения, которая позволяет не выполнять сложные преобразования для записи результата в аналитическом виде, а представить его в виде набора передаточных функций. Такое представление дифференциальных уравнений позволяет разрабатывать компьютерные имитационные модели и получать численные решения при любых начальных условиях. В зависимости от того, какая стратегическая задача стоит (необходимо сушить с большей производительностью или с меньшими энергозатратами), определяют требуемую производительность вентилятора и схему перемещения зерна по зонам бункера. Для решения этих задач была разработана математическая модель. В основу модели положено уравнение теплового баланса для элементарного слоя. Полная модель процесса сушки зерна в установках активного вентилирования с системой оптимального управления построена с использованием модели сушки плотного слоя и модели сушки элементарного слоя и позволяет снизить энергоёмкость процесса. Предполагается, что в бункере имеется возможность выпускать зерно из определённой зоны.
Вестник аграрной науки Дона
2015. — Выпуск 4
Содержание:
Целью работы является обоснование структур унифицированных модульных устройств для сельского хозяйства на примере модульной многофункциональной водоподъемной установки инженерных систем водоснабжения сельского жилища, технологических процессов производства небольших объемов аграрной продукции в условиях фермерских хозяйств. Существует большая номенклатура оборудования автономного водоснабжения сельхозпроизводителей (быт, технологические процессы, вспомогательные функции и др.). Как правило, это оборудование предназначено для выполнения конкретных операций, и при необходимости расширения его функциональных возможностей потребитель дополнительно приобретает устройства, специализированные под требуемые задачи. В ряде случаев часть вновь приобретаемых устройств функционально дублирует уже имеющееся оборудование, и общая стоимость используемых устройств водоснабжения оказывается необоснованно завышенной. Разработана и изготовлена модульная многофункциональная водоподъемная установка инженерных систем водоснабжения сельского жилища, технологических процессов производства небольших объемов агропродукции в условиях фермерских хозяйств. Установка обеспечивает не только подачу воды из водоисточника в разводящую сеть дома и на технологические нужды, но и минимизирует расход электроэнергии, осуществляет защиту объекта при возникновении аварийных ситуаций и др., может являться частью системы «умный дом». Перечень технических требований и функций ММВУ формируется исходя из конкретных условий применения и пожеланий заказчика. Изменение выполняемых функций и параметров назначения установки при эксплуатации обеспечивает выбор, замену/добавление необходимых модулей и перепрограммирование модуля управления.
Ключевые слова
В настоящее время всё большее внимание во многих областях научных исследований уделяется моделированию различных процессов и систем. Причиной тому в значительной степени является огромный прогресс в вычислительной технике и информатике, что позволяет реализовывать достаточно сложные взаимосвязи и проводить расчёты на их основе с большой скоростью. На сегодняшний день широко распространённой практикой является предварительное испытание устройств и режимов их работы на математических моделях, отражающих существенные взаимосвязи внутри устройства и с внешней средой. Современное моделирование технической части ветроустановок разработано в достаточной мере. Одной из причин этого служит очень высокий уровень определённости поведения отдельных элементов системы, что приводит к детерминированной модели. Цепь Маркова является пригодной для использования при описании математической модели изменения скорости ветра, поскольку она позволяет соединить вероятностный характер ветра с детерминированностью его распределения. Преимущества цепи Маркова перед вероятностью распределения скоростей ветра состоят в том, что цепь Маркова позволяет исследовать режимы работы ветроустановок при изменении скоростей ветра. Цепи Маркова хорошо поддаются автоматизации и позволяют в автоматическом режиме рассчитать не только вероятность той или иной динамики скорости ветра, но и вероятность появления тех или иных переходных режимов ветроустановки. Совмещение исследований ветроустановки с заранее заданными скоростями ветра и динамикой их изменения для того, чтобы определить предельные режимы работы ветроустановки с испытаниями с помощью цепи Маркова, позволяют провести более полное исследование ветроустановки. Цепь Маркова позволяет установить вероятность появления тех или иных ветровых режимов (характеризующихся не только скоростью ветрового потока, но и динамикой его изменения) и установить вероятность появления ветровых режимов, которые могут быть опасны для установки.
Ключевые слова
Целью работы является разработка мероприятий по сокращению потерь электроэнергии в филиале ОАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». Расчет потерь электроэнергии в электрических сетях является одним из наиболее трудоемких мероприятий. Это связано, прежде всего, с особенностями распределительных электрических сетей. Следует также отметить, что методы расчета режимов электрических сетей, уровней напряжения в узлах, потерь мощности и электроэнергии должны быть в максимальной степени адаптирова-ны к имеющимся в условиях эксплуатации сетей схемным и режимным параметрам. Поэтому разработка мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях филиала ОАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго» является актуальной задачей. Определены и проанализированы фактические потери электроэнергии в 24-х районных электрических сетях филиала ОАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». В ходе проведенного анализа наблюдается тенденция к снижению фактических потерь в филиале ОАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». Снижение потерь электроэнергии обусловлено реализацией комплекса мер, направленных на снижение уровня потерь электроэнергии в целом. Проанализированы потери электроэнергии в филиалах ОАО «МРСК Центра». В них также наблюдается положительная тенденция по сокращению потерь электро-энергии. В результате проведенного анализа разработаны мероприятия по снижению потерь электроэнергии в филиале ОАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго» на 2014-2019 гг. Они позволят сократить потери электроэнергии в размере 61,2224 млн кВт•ч, то есть около 3,6%.
Ключевые слова
Наряду с ВЭУ, дизель-генераторами, солнечными установками, и др. - мини-ГЭС, в общем случае, являются равноправной генерирующей составляющей локальных энергетических систем (ЛоЭС). Предложенная наплавная мини-ГЭС барабанного типа (НБ мини-ГЭС) для работы в составе ЛоЭС является альтернативой существующим реализациям. По ряду причин строительство плотинных ГЭС с годовым регулированием стока и даже деривационных ГЭС для удаленных территорий представляется во многих случаях затруднительным: расположение их на территории заповедников, заиленные аллювиальные устьевые участки основных рек (поселки часто расположены на побережье); малое потребление энергии; инвестиционные ограничения. Поэтому внимание было обращено на горные притоки рек, имеющие большой уклон каменистых русел с индикаторной паводковой скоростью потока до 4 м/с и наличием микроводопадов. Для преодоления недостатков, присущих как плотинным, так и деривационным ГЭС, в статье предлагается и исследуется наплавная мини-ГЭС барабанного типа для работы в составе локальных энергетических систем (ЛоЭС). В представленном технологическом решении для НБ мини-ГЭС рассматриваются русловой барабанный модуль (РБМ) и береговой щитовой модуль (БЩМ). Приводится классификация гидроагрегата (РБМ) с оценкой его характеристик и скоростных качеств. Целесообразность установки НБ мини-ГЭС рассматривается на основании расчета эффективной мощности водяного потока на примере реки Бикин (с. Красный Яр, Приморский край). Полученное значение мощности при положении нижнего края РБМ на уровне поверхности воды говорит о вероятной целесообразности установки НБ мини-ГЭС в рассматриваемом и подобных местах.
Ключевые слова
Строительство мобильных гидроэлектростанций, использующих энергию морских течений, позволяет получить экологически чистую электроэнергию для электроснабжения объектов, расположенных вблизи моря. Основу мобильной гидроэлектростанции, как правило, составляет плавсредство, ниже которого расположен конвейер с системной подводных парашютов, а вал конвейера связан с генератором электрической энергии. К недостаткам существующих морских гидроэлектростанций следует отнести: низкую вырабатываемую мощность, низкую эффективность, пониженную надежность работы электростанции. Для устранения указанных недостатков и повышения мощности, эффективности и надежности в статье рассмотрены принципы усовершенствования морских мобильных гидроэлектростанций данного класса на примере оригинальной конструкции. В статье описывается оригинальная конструкция морской мобильной гидроэлектростанции с системой направляющих подводных парашютов. В усовершенствованной конструкции мобильной ГЭС конвейер выполнен в виде вертикального треугольника, две стороны которого имеют вертикальный наклон ветвей углубления и выглубления, а третья сторона конвейера расположена горизонтально на плавсредстве. При этом направляющая система подводных парашютов выполнена в виде жестких лопастей, закрепленных на конвейере шарнирно и снабженных ограничительными упорами. Использование данного принципа построения морской мобильной гидроэлектростанции позволит получать неограниченную вырабатываемую мощность. Кроме того, неограниченная мощность данных станций позволяет строить опреснительные установки в прибрежных засушливых района. Электроэнергия, вырабатываемая мобильной гидроэлектростанцией, может быть использована для электроснабжения собственных нужд морских нефтедобывающих платформ, что позволит экономить углеводородное топливо и не загрязнять атмосферу.
Ключевые слова
В Ростовской области среди зернобобовых культур основные площади посева занимает горох, который обеспечивает наибольшее производство кормового белка для нужд животноводства. В 1 тонне его зерна содержится 1148 к.е. и 195 кг перевариваемого протеина. Кроме того, он обладает уникальной биологической способностью в симбиозе с клубеньковыми бактериями фиксировать и накапливать в почве до 50 кг/га биологического азота. Благодаря этому он является одним из лучших предшественников для озимой пшеницы. В последние годы научными учреждениями страны для сельского хозяйства предложен ряд различных биопрепаратов и стимуляторов роста для повышения продуктивности растений, в том числе и гороха. В связи с этим целью исследований являлось изучение влияния биопрепаратов и регуляторов роста на продуктивность гороха сорта Ангела. Опыты проводились в 2014-2015 гг. на полях Института повышения квалификации кадров АПК ДонГАУ. Почва опытных участков - чернозем обыкновенный карбонатный тяжелосуглинистый, предшественник - озимая пшеница. В опыте изучались следующие биопрепараты и стимуляторы роста: Ризоторфин, Экстрасол, Вигор Форте, Мивал-Агро и Флавобактерин с их двукратным использованием: при обработке семян перед посевом + обработка по вегетации в фазе 3-5 листьев гороха. Дозы биопрепаратов соответствовали рекомендациям заводов-изготовителей. Все изучаемые биопрепараты положительно влияли на рост и развитие гороха. Наибольшие показатели по урожайности - 3,01 т/га, условно-чистому доходу 13164 руб./га и рентабельности - 91%, а также наименьшей себестоимости продукции 4826 руб./т были получены при двукратном применении биостимулятора роста Мивал-Агро: 20 г/т при об-работке семян + 20 г/га при обработке по вегетации растений в фазе 3-5 листьев.
Ключевые слова
Статья посвящена исследованию возможности использования источников генерации, работающих на разных физических принципах для применения распределенной сети низкого напряжения с целью выработки электроэнергии с минимальной себестоимостью за определенный промежуток времени. Использование возобновляемых и невозобновляемых источников генерации в локальных и замкнутых электрических сетях низкого напряжения дают возможность снизить себестоимость вырабатываемого киловатт-часа электро-энергии и повысить надежность системы. Для повышения КПД выработки электроэнергии в замкнутой системе осуществляется оперативное управление генерацией в зависимости от потребления электроэнергии и возможности использования возобновляемых источников энергии. В качестве физической среды для передачи широкополосных сигналов управления генерацией в такой системе планируется использование физической среды передачи электроэнергии.
Ключевые слова
Доля тепловой энергии в энергетическом балансе сельскохозяйственного производства обычно превышает 60%. Теплоснабжение является кроме того и важнейшим фактором для нового жилищного строительства и улучшения социально-бытовых условий жителей удаленных районов. Представляется весьма целесообразным использовать зарубежный опыт организации теплоснабжения с применением теплонасосных установок (ТНУ), которые отличаются высокой энергоэффективностью. Перспективными представляются теплонаносные системы теплоснабжения, основанные на использовании тепла поверхностных водных сред и, в частности, малых водотоков, таких как каналы и небольшие реки. Системы с использованием теплоты водотоков по своей эффективности не уступают вышеописанным ТНУ с грунтовыми теплообменниками и даже превосходят последние при несравненно более низких капитальных затратах. Увеличения эффективности отбора теплоты от водотока можно достичь за счёт использования естественного движения воды в направлении течения для интенсификации теплообмена. Одно из технических решений, которое позволяет более эффективно производить отбор теплоты от водотока, - это размещение теплообменника на специальных поплавках, обеспечивающих ему положительную плавучесть. Такой теплообменник достаточно компактен для размещения в малых водотоках, прост в монтаже и не требует большого объёма теплоносителя. Экспериментальный образец описанного теплообменника проходит испытания в составе специально собранной теплонасосной системы отопления и показывает высокие технико-экономические результаты. Внедрение в практику этого и других решений, способных снизить стоимость теплонасосных установок и срок их окупаемости, будет способствовать более широкому распространению подобных систем.
Ключевые слова
Предметом и темой статьи явились вопросы приготовления котельного композитного биотоплива (КБТ) из навоза и мазута или отходов нефтепродуктов и интенсификации процесса его сжигания в плазме СВЧ-разряда применительно к теплогенератору ТГ-1,5, горелка которого была модернизирована. Работа выполнена с целью установления возможности и эффективности сжигания КБТ в плазме СВЧ-разряда с дальнейшим развитием этого метода. Поставленная цель решалась экспериментальными методами: разработана и изготовлена установка, содержащая в горелке теплогенератора три СВЧ-свечи для создания плазмы СВЧ-разряда и воспламенения исходного КБТ. Предварительно в определенных пропорциях готовили смесь из свиного навоза, мазута и воды. Твердые частицы механическим способом доводили до размера 5-25 мкм, а вязкость смеси была менее 45 мм2/с. Приготовленную смесь подавали в горелку шестеренчатым насосом и воспламеняли в плазме СВЧ-разряда. Проведена серия экспериментов по сжиганию КБТ предложенным методом. Выявлена картина воспламенения КБТ в плазме СВЧ-разряда и описан механизм воспламенения и сгорания смеси. Установлена эффективность сжигания КБТ в плазме СВЧ-разряда: улучшается качество сжигания биотоплива за счет ускорения реакции окисления и газификации его составляющих, уменьшаются механический недожог и уровень выброса вредных веществ с дымовыми газами. После доработки технологической схемы и рабочих элементов предложенный метод сжигания КБТ может быть рекомендован для теплогенераторов животноводческих ферм и сушильных установок. Работа должна быть продолжена в направлении доведения модернизации горелок теплогенераторов до уровня опытных образцов и потребительского использования.
Ключевые слова
Организация бесперебойного энергоснабжения объектов сельскохозяйственного назначения на удаленных территориях сопряжена с большими трудностями, обусловленными значительными затратами на строительство распределительных сетей низкого напряжения и обеспечения их безаварийной работы. Для организации надежного энергоснабжения на селе предлагается использовать технологии построения микросетей на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Предложенная концепция микросети на основе ВИЭ является одной из форм реализации идеологии распределенной энергетики, развитие которой и стало одним из факторов возникновения и формирования рассматриваемого направления. В статье анализируются источники генерации электроэнергии, пригодные для применения в микросетях, а также их свойства, необходимые для обеспечения надежного и эффективного функционирования микросети. Дается обзор существующих и перспективных источников энергии, пределы колебания их основных параметров, которые необходимо учитывать на стадии разработки экономически эффективной микросети. Экономическая эффективность микросетей зависит от большого количества факторов. В статье предложены меры, которые необходимо принять для того, чтобы микросеть технически и экономически работала более эффективно. На стадии разработки микросети очень важно выбрать ее оптимальную структуру для данной местности, а также оптимально согласовать соотношения мощностей всех установок, генерирующих электроэнергию.
Ключевые слова
Вихревая ветроэнергетическая установка (ВВЭУ) способна использовать низкопотенциальные воздушные потоки, движущиеся в атмосфере и акваториях со скоростью от 3-4 м/с, утилизированные тепловые потоки, сбрасываемые во вешнюю среду промышленными предприятиями, и возможности преобразования гелио- и геотермальной энергии в виде термоиндуцированных восходящих струй воздуха. Это устройство преобразует равномерный поток ветра в вихреобразные струи, является концентратором ветровой мощности, организует и аккумулирует энергию ветра и низкопотенциальные тепловые потоки аналогично тому, как в природных условиях кинетическая энергия ветра, распределенная в значительном объеме, концентрируется до огромных величин в компактном ядре природного смерча или торнадо. Вихревая ветроустановка способна автоматически подстраиваться под реальную скорость набегающего воздушного потока при расчетных значениях числа оборотов ротора электрогенератора, что обеспечивает преобразование энергии с высокой эффективностью при более широком диапазоне скоростей ветра. Для существующих в настоящее время ветроустановок рабочий диапазон скоростей ветра составляет от 6-15 м/с до 20-25 м/с. ВВЭУ же, за счет, в первую очередь, модульного построения ветропреобразователей, позволяет расширить рабочий диапазон скоростей ветра от 3-4 м/с до 60 м/с и более. Преимущества ВВЭУ: в 1,5-2 раза меньше рабочая скорость ветра и массо-габаритные размеры; «ротор-генератор» исключает вал, нет системы «установа на ветер»; конструкция установки предполагает её модульное исполнение из идентичных функциональных модулей; стабилизация числа оборотов ротора обеспечивается изменением площади воздухозаборника установки; коэффициент использования энергии ветра ξ ≈ 0,3, быстроходность Z = 1,5-2,0.
Ключевые слова
Рассмотрены показатели одной из трех групп системы оценки уровня и обеспечения Пб, рекомендуемой к использованию Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации (далее Доктрина, или, Доктрина Пб): группа показателей для оценки Пб в сфере потребления. Группа содержит семь показателей, отражающих количественный, качественный и социально-экономические аспекты продовольственной безопасности. С их помощью можно оценивать уровень физической и экономической доступности пищевых продуктов для каждого гражданина страны, соблюдения населением рациональных норм потребления пищевых продуктов, необходимых для активного и здорового образа жизни. С тем, чтобы объективно оценивать равномерность доступности отдельных групп населения, в рассматриваемую совокупность показателей необходимо включить еще один - потребление продуктов питания по отдельным группам населения, который свидетельствует о структуре расходов домашних хозяйств на продукты питания в разрезе групп населения в зависимости от уровня располагаемых ресурсов. Учитывая возрастающее внимание населения к качеству и безопасности продовольствия (в некоторых экономически развитых странах это уже стало элементом аграрной и продовольственной политики), для более объективной характеристики проблемы в этот перечень показателей и индикаторов следовало бы дополнительно ввести показатели: фактического и нормативного содержания питательных веществ в пищевом рационе населения; нормы потребления питательных веществ на уровне прожиточного минимума; содержание в продуктах питания вредных для здоровья людей веществ, удельные веса забракованного импортного и отечественного продовольствия, тем более, что все эти показатели имеются в специализированных службах, используются ими, но не публикуются в общественно-политических и, в том числе, в экономических источниках. В настоящей статье автором сделана попытка реализовать в таблицах обозначенные выше предложения в части возможности создания методической основы мониторинга состояния качества и безопасности продовольственных товаров.