Совершенствование технологического процесса смешивания сапропеле-минеральных удобрений с обоснованием параметров смесителя

Введение включает следующие основные структурные элементы:
актуальность темы исследования, степень её разработанности, цель и задачи, научную новизну, теоретическую и практическую значимость, методологию и методы исследования, положения, выносимые на защиту, степень достоверности
апробацию результатов.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен
обзор и анализ существующих способов и технических средств для производства и использования сапропеля в качестве удобрения и виды смесеприготовительного оборудования, рассмотрены и проанализированы пути совершенствования технологического процесса смешивания сапропеле-
минеральных удобрений.
При использовании сапропеля в качестве удобрения наибольшее
распространение получили технологии: прямого намыва на поля; намыва в отстойники и после промораживания внесения на поля; смешивания с навозом и
различными органическими добавками.
В результате анализа работ по смешиванию компонентов и анализа
конструкций различных смесителей, используемых в сельском, лесном хозяйстве, промышленности, было установлено, что для производства органо- минеральных удобрений целесообразно усовершенствовать рабочий орган смесителя с учетом физико-механических свойств сапропеле-минеральной смеси. Рассмотрев конструкции смесителей для сыпучих смесей и проанализировав взаимодействие рабочих органов с сапропелем применительно к технологическому процессу смешивания сапропеле-минеральных удобрений можно отметить, что для этого процесса целесообразно использовать барабанный смеситель непрерывного действия, оснащенный внутренними
лопастями.
На основании аналитического обзора технологий и смесителей по
рассматриваемой проблеме, в соответствии с поставленной целью определены
следующие задачи исследований:
1. Изучить технологии производства и использования сапропелевых
удобрений и выявить рациональные пути совершенствования технологического
процесса смешивания.
2. Получить аналитические зависимости для определения
конструктивных и технологических параметров барабанного смесителя
непрерывного действия.
3. Получить математические модели процесса смешивания сапропеле-
минеральных компонентов в барабанном смесителе.
4. Обосновать рациональные параметры и режимы работы барабанного
смесителя для получения однородной смеси.
5. Провести экспериментальные испытания и дать технико-
экономическую оценку полученных результатов.
Во второй главе «Теоретические предпосылки к обоснованию
конструктивных и технологических параметров барабанного смесителя непрерывного действия» обоснованы рациональные параметры и режимы работы барабанного смесителя, получены математические модели процесса
перемешивания частиц смеси в барабане смесителя.
Рассмотрев траекторию отдельной частицы и систему действующих на нее
сил в гладкостенном барабане (сила тяжести частицы – mg; центробежная сила
инерции – F n (рис. 1), а также проведя анализ действующих на частицу сил и
можно записать условие отрыва частицы:
Рисунок 1 – Траектория движения частицы и система действующих на нее сил в гладкостенном барабане.
mg·cos a 3 m·w 2·R , (1) где a – угол отрыва частиц, град;
w – угловая скорость вращения барабана, с-1; R – радиус барабана, м.
Если принять w = p·n / 30, g = 10 м/с, тогда наилучшая частота вращения барабана равна:
n= 30 × cosa,мин-1. (2) R
В случае, когда a = 0, критическая частота вращения барабана определяется по формуле:
nкр = 30 , мин-1. (3) R
Следует отметить, что при движении внутри барабана потока материала определенной толщины наилучшим углом отрыва для каждого слоя, движущегося по круговой траектории с различным радиусом, будет угол равный
54°44¢, независимо от расстояния рассматриваемого слоя потока до оси барабана.
Основными конструктивными и технологическими параметрами барабанного смесителя непрерывного действия с лопастями на внутренней стенке барабана являются габаритные размеры барабана, его частота вращения, коэффициент заполнения сапропеле-минеральной смесью, производительность в зависимости от угла установки лопасти вдоль оси барабана и потребляемая мощность.

Для определения основных параметров смесителя с лопастями на внутренней стенке барабана рассмотрим схему действия сил на частицу, находящуюся на лопасти.
На частицу смеси при сходе ее с лопасти действуют следующие силы:
mg – сила тяжести частицы,
F n – центробежная сила инерции и
F k – Кориолисова сила инерции и
Fтр – сила трения.
Рисунок 2 – Схема действия сил на частицу, находящуюся на лопасти
Из анализа действующих на частицу сил можно записать условие схода
частицы смеси с лопасти барабана:
mg cos(a + e) 3 m·w 2·rх·cose + f (mg sin(a + e) – m·w 2·rх·sine – 2·m·w·Vr), (4)
где m – масса частицы смеси, кг;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
Vr – относительная линейная скорость движения частицы смеси по
длине лопасти, м/с;
f – коэффициент трения;
rх – расстояние от оси барабана до частицы смеси, м.
Оптимальную частоту вращения барабана, для момента начала схода частиц смеси, расположенных на внешнем от стенки барабана краю лопасти,
когда Vе = 0, определим по формуле:
w = gcosa(cose – f sine)- gsina(sine + f cose) . (5) R(f sine -cose)
С целью определения условий зависимости качества смеси от конструктивно-технологических параметров составим дифференциальное уравнение движения частицы смеси по лопасти, рассматривая при этом плоскую систему сил:
m!x!=mgcos(a +e)-mw2r cose – f[mgsin(a +e)+mw2r sine -2mwV ] (6) xxr
Выполнив преобразования, выразив из этого выражения угол e получим: g(sina – f cosa)- fw2R
e=arctg w2R-g(cosa- fsina) . (7)

Из уравнения (7) следует, что величина угла e зависит от коэффициента трения смеси о лопасть, радиуса барабана, угловой скорости вращения и угла отрыва.
Общее решение дифференциального уравнения имеет вид:
x=x +x =Ceq1t +Ceq2t -gsinesinwt-gcosecoswt+
1 2 1 2 2w2 2w2 (8)
+ R(cose + f sine)
Так как материальная точка проходит путь равный ширине лопасти, то
значение ширины лопасти в общем виде равно:
=Ceq1t +Ceq2t -gsinesinwt-gcosecoswt+
1 2 2w2 2w2 (9)
+ R(cose + f sine)
Продифференцировав это уравнение, получим значение относительной
скорости движения частиц:
V =x!=qCeq1t +qCeq2t -gsinecoswt+gcosesinwt, (10)
x=x +x 1b2
e1122
2w 2w
gcose(2w-q )+2w2Rq (cose+ fsine)
гдеС= 2 2 ; (11)
1 2w2(q -q ) 12
Для определения производительности смесителя рассмотрим схему, приведенную на рис. 3.
gcose(q -2w)-2w2RJ(cose+fsine) C= 1 1
. (12)
2 2w2(q -q ) 12
1 – барабан, 2 – четная лопасть, 3 – нечетная лопасть.
Рисунок 3 – Технологический процесс смешивания в барабанном смесителе.
Производительность смесителя в общем случае равна:
Q=Fб·y×r·Vn или Q=p×R2×y×r×Vn , (13)
где Fб – поперечное сечение барабана, м2 ;
r – плотность сапропеле-минеральной смеси, кг/м3 ; Vn – поступательная скорость массы в барабане, м/с .
Для определения скорости перемещения смешиваемого потока в продольном направлении барабана необходимо кроме величины перемещения частицы смеси за один цикл кругового вращения ld определить время Т, за которое произошло это перемещение,
Т = t1 + t2, (14) где t1 – время, затраченное на перемещение частицы по круговой
траектории;
t2 – время движения по параболической траектории (вниз).
Таким образом после преобразований получим, что время одного цикла пересыпания частиц равно:
T= j +0,345×sinj=j+62,35sinj. (15)
180n n 180n
Определив величины перемещения частицы за один цикл и время одного
цикла можно найти скорость перемещения сапропеле-минеральной смеси в продольном направлении барабана:
V =180n(R-b/2)×tgd[1+sin(2j-90)],м/с (16) n j + 62,35sinj
Проведя преобразования, площадь поперечного сечения потока F1, движущегося в продольном направлении барабана со скоростью Vn окончательно получим:
F = 1
p ×j(2Rb – b2 ) 180
, м2 (17)
Подставляя данные в формулу (13) и выполнив преобразования получим производительность барабанного смесителя с лопастями, расположенными на внутренней стенке барабана под углом к радиальному направлению:
, (18)
Для определения конструктивных параметров барабанного смесителя
принимая время t в уравнении (9) равным времени поворота лопасти до момента
полного схода частиц смеси, определим необходимую ширину лопасти
=$%&'(e(*w-q+)-*w+.q+(&'(e-/(01e)4∙ q27+$%9:;e(q2-*w)3*w+.q2(9:;e-/(01e)4∙ (19)
*w+(q23q+) *w+(q23q+) q+7 − %(01e w − %&'(e w + ( e + e).
2p×b×j×r×n×k ×tgd(R-b/2)2[1+sin(2j-90)]
Q= Q
где kQ – коэффициент производительности.
j + 62,35sinj
*w+ *w+
Из формулы производительности (18) барабанного смесителя в результате
преобразования получим требуемый радиус барабана:
R = Q × (j + 62,35 sin j ) – b / 2 2p×b×j×r×n×kQ ×tgd2[1+sin(2j-90)]
, (20)
Коэффициент производительности kQ определим, проведя предварительные экспериментальные исследования.
Для определения зависимости угла наклона лопасти g, ширины лопасти b и радиуса барабана R рассмотрим треугольник ОАВ рис. 4 и используя теорему синусов определим угол g.
Рисунок 4 – Конструктивные параметры внутри барабана.
= = (180 − ) (21)

= − P (180− )∙ Q (22)

Качество смешивания сапропеле-минеральной смеси определяется количеством пересыпаний (перемешиваний) m компонентов смеси в смесителе по мере их продвижения в продольном направлении. Показатель m – определяется экспериментально, при этом учитываются: высота подъема, скорость падения, степень измельчения массы и др. Зная количество циклов m и величину перемещения за один цикл, определим длину барабана:
L=k2 mli =k2 mtgd(R-b/2)[1+sin(2j-90)],м (23)
1 – барабан; 2 – наклонная лопасть.
Рисунок 5 – Перемещение частиц в продольном направлении в барабане. Совмещая формулы производительности (18) и длины барабана (23) после
преобразований, получим уравнение производительности в зависимости от длины и радиуса барабана:
2 X Y Z − [
= 2 (24)
( + 62,35 )

Таким образом, получены основные конструктивные параметры барабанного смесителя позволяющие обеспечить технологический процесс смешивания сапропеле-минеральных удобрений.
Мощность, потребляемая барабанным смесителем, расходуется на совершение следующих работ: преодоления трения качения бандажей барабана по роликам, трения скольжения цапфовоопорных роликов в подшипниках, на подъем смешиваемых компонентов на сообщение им кинетической энергии. Определив составляющие, получим общее уравнение работы:
1бc11бc
Аобщ = (R +r)k ×G +G + f(R ×r)×G +G +Gc (R-b/2)[1+sin(2j-90)]+
r cosc r cosc
+Gc(R-b/2)[cosa(cose- fsine)-sina(sine+ fcose)], Дж (25)
2(f sine -cose)
Приведя подобные члены уравнения (25) и умножив его на величину hn ,
получим выражение мощности:
N=nGб +Gc[k(R+r)+f(R×r)]+G(R-b/2)×
h r×cosc
111c
×ìí[1+sin(2j-90)]+cosa(cose- fsine)-sina(sine+ fcose)]üý,Вт (26)
î 2(f sine -cose) þ
где h – коэффициент полезного действия привода смесителя.
Полученное уравнение отражает зависимость энергозатрат N от конструктивно-режимных параметров барабанного смесителя. Анализ выражений (25) и (26) показывает, что наибольшее влияние на N оказывают такие параметры, как радиус барабана R, его длина L, ширина лопасти b, плотность сапропеле- минеральной смеси r, частота вращения n и физико-механические свойства сапропеле-минеральной смеси, угол обрушения j и коэффициент трения f, которые являются функцией от размеров частиц смеси, влажности и т.д.
В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований процесса смешивания сапропеле-минеральной смеси
программа экспериментальных исследований, описана экспериментальная установка, приведены методики проведения и обработки результатов экспериментальных исследований. Смеситель работает следующим образом: сапропель и минеральные удобрения из дозаторов 8 и 7 транспортером подавали в воронку 2 и в барабан 1. При вращении барабана с помощью лопастей, установленных внутри барабана, смесь перемешивалась и в результате
» изложена
установки барабана под углом перемещалась к выгрузной воронке 11 (рис.6).
1 – барабан; 2 – загрузная воронка; 3 – рама; 4 – электродвигатель привода барабана смесителя; 5 – регулятор оборотов электродвигателя; 6 – транспортер; 7 – дозатор минеральных удобрений; 8 – дозатор сапропеля; 9 – электродвигатель привода транспортера; 10 – электродвигатель привода дозаторов; 11 – выгрузная воронка.
Рисунок 6 – Экспериментальная установка барабанно-лопастного смесителя
Исследование режимов работы барабанно-лопастного смесителя с условием минимальной энергоемкости процесса проводили по методике планирования многофакторного эксперимента при крутом восхождении по поверхности отклика.
В качестве переменных были выбраны следующие факторы: – количество лопастей на внутренней стенке барабана, шт;
– ширина лопасти, мм;
– частота вращения барабана, мин-1;
– угол наклона лопасти, град.
Теоретические исследования и поисковые опыты, а также анализ научной литературы позволили сделать выбор факторов необходимых для исследования процесса смешивания:
– производительность смесителя, кг/мин;
– степень однородности сапропеле-минеральной смеси, %;
– энергозатраты, Вт.
В задачу исследований входило определение этой зависимости и
численных значений ее коэффициентов, для чего нами был спланирован полный факторный эксперимент.
Для оценки агрохимической активности сапропеле-минеральных удобрений при возделывании пшеницы был выбран вегетационный метод исследования. Содержание основных элементов питания определяли по
существующим методикам. Количество легкогидролизуемого азота определяли по методу И.В. Тюрина и М.М. Кононовой; содержание нитратного азота – по методу, рекомендованному Почвенным институтом им. В.В. Докучаева; содержание подвижного фосфора и обменного калия – по методу А.Т. Кирсанова из одной вытяжки.
В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований
физико-механических свойств сапропеле-минеральной смеси и процесса смешивания в барабанно-лопастном смесителе» приведены результаты экспериментальных исследований процесса смешивания сапропеля с минеральными удобрениями и влияния полученных удобрений на плодородие
почвы, рост и развитие растений.
Влажность сапропеля определяли в соответствии с ГОСТом 26712-85 и варьировали для получения значения относительной влажности смеси от 30,7 до 39,0% в соответствии с рецептурным составом и установили, что на влажность смеси влияет исходная влажность сапропеля.
После проведения многофакторного регрессионного анализа, без учета
незначимых эффектов, установлена
зависимость степени однородности сапропеле-минеральной смеси от факторов a, n, e, b, получено уравнение
регрессии:
l = -219,26 + 64,79·a – 1,22·n + 17,74·e – 0,035·b + 0,093·a·n – 0, 07×а×e + 0,015×а×b–
– 0,0013×e×b – 5,68·a2 – 0,5254463·e2 ,
где l – степень однородности смеси;
а – количество лопастей, шт.;
b – ширина лопасти, мм.;
n – частота вращения барабана, мин-1; e – угол наклона лопасти, град.
Принимая во внимание значения
математической модели, анализируя поверхность отклика (рисунок 6), установлено, что наилучшее значение степени однородности сапропеле- минеральной смеси 92% при количестве лопастей от 5 до 7 штук. При этом, частота вращения барабана находится в пределах 40…45 мин-1, дальнейшее её увеличение влечет нарушение процесса перемешивания, что связано с увеличением влияния центробежной силы.
Также установлено, что наибольшее значение степени однородности смеси l достигается при ширине лопасти от 150 до 170 мм, дальнейшее увеличение снижает качество перемешивания за счет того, что материал при вращении не успевает в заданных пределах осыпаться с лопасти (рис. 7).
коэффициентов полученной
(27)
Рисунок 6 – Зависимость степени однородности смеси от количества лопастей и частоты вращения барабана
Рисунок 7 – Зависимость степени однородности смеси от частоты вращения барабана и ширины лопастей
В результате многофакторного регрессионного анализа, выполненного на основе результатов исследований, установлена зависимость производительности смесителя от факторов a, n, e, b. После проведения повторного многофакторного регрессионного анализа, без учета незначимых эффектов, получено уравнение регрессии:
Q=-9,73+8,90·a+0,011·n+0,19·e+0,013·b-0,72·a2 (28) где Q – производительность смесителя, кг/мин;
Анализируя поверхность отклика (рис. 8), установлено, что существенное влияние на производительность смесителя оказывает количество лопастей. Наибольшая производительность 23 кг/мин. достигается при их количестве 6 шт.
шт.
мин-1
мин-1
мм

18
Вне этого диапазона происходит резкое снижение производительности смесителя.
Во всем исследуемом диапазоне наблюдается прямая зависимость производительности от частоты вращения барабаны. Наиболее рациональная производительность 23 кг/мин., при которой обеспечивается качественная смесь достигается при частоте вращения барабана 40-45 мин-1. Однако с увеличением угла e свыше 160, производительность постепенно снижается при частоте вращения барабана выше 45 мин-1.
Рисунок 8 – Зависимость производительности смесителя от количества лопастей и частоты вращения барабана
Рисунок 9 – Зависимость производительности смесителя от количества и ширины лопастей
кг/мин
шт.
мин-1
кг/мин
шт.
мм

19
Анализируя поверхность отклика (рис. 9) зависимость производительности смесителя от количества и ширины лопастей установлено, что рациональное количество лопастей 6 шт., а наибольшая производительность достигается при ширине лопастей 140-160 мм.
После проведения повторного многофакторного регрессионного анализа, без учета незначимых эффектов, установлена зависимость энергозатрат на процесс смешивания от факторов a, n, e, b, получено уравнение регрессии:
N = 4680,02-233,96·a – 27,24·n -155,14·e – 26, 2·b + 0,17×a×n – 0,29×a×e – 0,11·a·b – – 0,12·n·e + 20,77·a2 + 0,47·n2 + 5,02×e2 + 0,091·b2 (29)
где N – мощность, Вт
Принимая во внимание значения коэффициентов полученной математической модели (3), анализируя поверхность отклика (рис. 10), отмечаем значительное влияние частоты вращения барабана смесителя. Во всем исследуемом диапазоне наблюдается резкое возрастание затрат энергии при увеличении частоты вращения свыше 35 мин-1. И наименьшие затраты мощности 510 Вт. достигаются при частоте вращения барабана 40 мин-1 и ширине лопастей 150 мм. Количество лопастей влияет на мощность и наименьшие энергозатраты 510 Вт достигаются при количестве лопастей 6 штук и частоте вращения барабана 40 мин-1.
Угол наклона лопастей e не оказывает значительного влияния на энергозатраты при работе смесителя. Зато увеличение ширины лопастей свыше 155 мм, влечет рост энергозатрат. При ширине лопастей менее 130 мм, так же наблюдается рост потребления энергии. За счет снижения интенсивности смещения перемешиваемой массы вдоль барабана, накопления её в барабане и как следствие увеличения сопротивления вращению барабана.
Рисунок 10 – Зависимость энергозатрат смесителя от частоты вращения барабана и ширины лопастей
Вт
мин-1
мм

20
Рисунок 11 – Зависимость энергозатрат смесителя от количества лопастей и частоты вращения барабана
В результате исследований в соответствии с требованиями к качеству смеси удобрения, а именно степени однородности сапропеле-минеральной смеси установили рациональные конструктивные и технологические параметры смесителя:
ü Внутренний диаметр барабана, 0,5 м
ü Угол наклона лопасти, 16-20 град.
ü Число лопастей, 6 шт.
ü Длина рабочей части барабана смесителя, 1,5 м ü Частота вращения барабана, 40-45 мин-1
ü Ширина лопасти, 140 – 160 мм,
Проведенные исследования технологического процесса смешивания, показали соответствие теоретических зависимостей (18, 26) производительности и мощности смесителя с экспериментальными данными от конструктивно- технологических параметров: угла наклона и ширины лопасти, частоты вращения барабана с погрешностью не более 5%. (рис. 12)
–– экспериментальная зависимость; – – – теоретическая зависимость Рисунок 12а – Сравнение теоретических и экспериментальных данных
Вт
шт.
мин-1
–– экспериментальная зависимость; – – – теоретическая зависимость Рисунок 12б – Сравнение теоретических и экспериментальных данных
Таким образом, проведенные испытания барабанного смесителя показали совпадение полученных основных рабочих характеристик с расчетными, что подтвердило правильность основных гипотез и теоретических расчетов.
Результаты исследований направленные на изучение влияния сапропеле- минеральных удобрений на основные характеристики растений, зафиксированные после их уборки в фазу полной спелости, представлены в таблице 3.
Таблица 3. – Влияние различных удобрений на основные характеристики растений и урожайность
Варианты
Средняя высота стебля, мм
Средняя длина колоса, мм
Масса стеблей на один сосуд, г
Масса зерна на один сосуд, г
Урожай- ность, ц/га
Сапропель
65
12,9
10,1
25,3
NPK 1:1:1,2
70
13,2
10,6
26,5
СМУ
78
14,6
11,5
28,7
Установлено положительное влияние СМУ на рост и развитие пшеницы, что привело к повышению урожайности на 2,2 ц/га.
Проведенные исследования оценки влияния различных видов удобрений на содержание в почве основных минеральных элементов питания представлены в таблице 4.
Таблица 4. – Содержание в почве основных минеральных элементов.
Вид удобрения
Содержание азота
Подвижный фосфор
Обменный калий
Легкогидролизуемый
Нитратный
Сапропель
4,9
2,8
5,2
7,9
NРК 1:1:1,2
3,8
4,6
6,2
11,8
СМУ
6,3
4,2
7,8
13,5

Установлено, что сапропеле-минеральные удобрения оказывают
положительное влияние на увеличение содержания в почве основных минеральных элементов: легкогидролизуемого азота в 1,66 раза, подвижного
фосфора в 1,26 раза, обменного калия в 1,14 раза.
Производственная проверка барабанно-лопастного смесителя проводилась в мае-августе в 2020 году в ИП «КФХ Михайлов М.В.» Великолукского района Псковской области, в ходе проверки получена степень однородности сапропеле- минеральной смеси 92 %.
Для производства сапропеле-минеральных удобрений (СМУ) сапропель заданной влажности грузили в транспортное средство с помощью погрузчика и доставляли на площадку хранения к расходному бункеру. Из бункера сапропель поступал на дозирование, предварительно пройдя сепаратор для удаления механических включений и измельчающее устройство.
Азотные, фосфорные и калийные удобрения подавали в расходные бункеры дозаторы и после дозирования все компоненты подавали в барабанный смеситель, где в результате смешивания происходило частичное поглощение сапропелем ионов калия, фосфора и азота. После смешивания удобрения использовали по назначению или транспортировали для хранения.
В пятой главе «Технико-экономическое обоснование технологического
процесса смешивания сапропеле-минеральных удобрений» приведены расчеты экономической эффективности от применения разработанного барабанно-
лопастного смесителя в сравнении с базовой моделью смесителя.
Технико-экономическую эффективность использования предлагаемого
смесителя определяли на основании разности приведенных затрат на производство 2 000 т. удобрений в год при работе базового и предлагаемого смесителя. Дополнительный доход за счет экономии затрат от применения барабанно-лопастного смесителя составил 478 887 рублей, что позволяет
окупить капиталовложения за 0,7 года.
Рекомендации производству
Предприятиям, занимающимся возделыванием сельскохозяйственных культур, для увеличения содержания в почве основных минеральных элементов и повышения урожайности сельскохозяйственных культур, рекомендуется использовать сапропеле-минеральные удобрения.
Перспективы дальнейшей разработки темы исследования
В дальнейшей перспективе научных исследований целесообразно продолжить работу по производству программированных сапропеле- минеральных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры и виды почв.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные научно-технические исследования по совершенствованию технологического процесса смешивания сапропеля с минеральными удобрениями в барабанном смесителе позволяют сделать следующие выводы.

1.
2.
4.
Для повышения плодородия почвы и урожайности
сельскохозяйственных культур необходимо использовать медленнодействующие органоминеральные удобрения. Для повышения эффективности процесса смешивания сапропеле-минеральных удобрений
рекомендуется использовать барабанный смеситель непрерывного действия.
Для обоснования конструктивных и технологических параметров
барабанного смесителя необходимо использовать математические модели, позволяющие определить частоту вращения барабана (5), ширину лопасти (19), продольную скорость перемещения сапропеле-минеральной массы (16),
зависимость длины барабана от радиуса (23).
Также в результате теоретических
исследований были выявлены зависимости: производительность смесителя (18), общая работа, совершаемая в процессе смешивания компонентов (25), затраченная мощность (26). Установлено, что наибольшее влияние на эти показатели оказывают конструктивные параметры: радиус и частота вращения барабана, его длина, ширина лопасти, а также физико-механические свойства
смеси.
3. Для обеспечения однородности сапропеле-минеральных удобрений и повышения эффективности технологического процесса производства необходимо использовать разработанные математические модели, позволяющие определить радиус барабана (20) и угол наклона лопасти (22) с целью обоснования их установки внутри барабана.
Производственные испытания разработанного барабанно-
лопастного смесителя диаметром 0,5 м., длиной рабочей части барабана 1,5 м. показали, что при рациональных параметрах и режимах работы степень однородности сапропели-минеральной смеси составляет 92 %. Наиболее существенное влияние на процесс смешивания сапропеля и минеральных удобрений оказывают конструктивные и технологические параметры смесителя. Взаимная связь указанных параметров определяется уравнениями регрессии (27 – 29). Оптимальная степень однородности смеси 92% достигается при следующих значениях параметров: частоте вращения барабана 40-45 мин-1,
количестве лопастей 6 шт., угле наклона 16-200, ширине лопастей 140-160 мм.
Использование сапропеле-минеральных удобрений влажностью
полученной смеси 40% оказывает положительное влияние на агрохимические свойства почвы: содержание легкогидролизуемого азота повышается в 1,66 раза, подвижного фосфора в 1,25 раза, обменного калия в 1,14 раза, а также положительно сказывается на рост и развитие пшеницы: полная спелость наступает на 7 дней раньше, а урожайность повышается на 2,2 ц/га. Использование барабанно-лопастного смесителя для производства сапропеле- минеральных удобрений позволяет снизить энергозатраты в 3,6 раза и получить
дополнительный доход
478 887
5.
составил 0,7 года.