1
Волков В.С.
1
Беззубцева М.М.
1
Загаевски Н.Н.
1
1 ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
В статье представлены основы проектирования инновационных электромагнитных аппаратов – механоактиваторов дисковой конструктивной формы (ЭДМА). Приведены результаты поиска конструктивного решения типовых рядов дисковых электромагнитных механоактиваторов, предназначенных для производства кормовых добавок. Теоретические изыскания подтверждены исследованием ЭДМА в среде современного программного комплекса ANSYS. В результате всестороннего анализа определены параметры работы электромагнитного механоактиватора, в полной мере отвечающего требованиям производства кормовой продукции.
электромагнитные механоактиваторы
кормопроизводство
технологические системы
1. Беззубцева М.М., Волков В.С. Рекомендации по проектированию электромагнитных механоактиваторов // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 5–2. – С. 128–129.
2. Беззубцева М.М., Волков В.С. Обеспечение условий управления процессом измельчения продуктов в электромагнитных механоактиваторах (ЭММА) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 7. – С. 93–94.
3. Беззубцева М.М., Волков В.С. Практикум по технологическим расчетам процессов переработки сельскохозяйственного сырья (учебное пособие) // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2 – С. 67–68.
4. Беззубцева М.М., Волков В.С. Исследование энергоэффективности дискового электромагнитного механоактиватора путем анализа кинетических и энергетических закономерностей // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 6 (часть 9). – С. 1899–1903.
5. Беззубцева М.М., Волков В.С. Классификация электромагнитных механоактиваторов по технологическому назначению // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 8 – С. 25–27.
6. Беззубцева М.М., Волков В.С. Теоретические исследования электромагнитного способа измельчения материалов (монография) // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2 – С. 68–69.
7. Беззубцева М.М., Волков В.С., Дзюба А.А. Разработка электромагнитного механоактиватора с технологией криогенного диспергирования // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 7 – С. 143–144.
8. Беззубцева М.М., Волков В.С., Зубков В.В. Исследование аппаратов с магнитоожиженным слоем // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 6 (часть 2). – С. 258–262.
9. Беззубцева М.М., Волков В.С., Зубков В.В. Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном анализе энергоемкости продукции (учебное пособие) // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – Т. 2013, № 5. – С. 59–60.
10. Беззубцева М.М., Волков В.С., Котов A.B., Обухов К.Н. К вопросу исследования электромагнитного способа механоактивации рецептурных компонентов шоколадных изделий // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 4. – С. 12–14.
11. Беззубцева М.М., Волков В.С., Платашенков И.С. Интенсификация технологических процессов переработки сельскохозяйственной продукции с использованием электромагнитных механоактиваторов постоянного тока // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2008. – №9. – С. 190–192.
12. Беззубцева М.М., Волков В.С., Прибытков П.С. Расчет электромагнитного механоактиватора с применением программного комплекса ANSYS // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2009. – № 15. – С. 150–153.
13. Беззубцева М.М., Волков В.С., Прибытков П.С. Энергетика электромеханических процессов переработки сельскохозяйственной продукции // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2007. – № 5. – С. 183–184.
14. Беззубцева М.М., Волков В.С., Ружьев В.А. Классификация электромагнитных мельниц // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 9 – С. 103–104.
15. Беззубцева М.М., Григорьев И.Ю. Интенсификация процесса переработки цеолитов // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 8 – С. 393–394.
16. Беззубцева М.М., Ковалев М.Э. Электротехнологии переработки и хранения сельскохозяйственной продукции // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2012. – № 6. – С. 50–51.
17. Беззубцева М.М., Платашенков И.С., Волков В.С. Классификация электромагнитных измельчителей для пищевого сельскохозяйственного сырья // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. – 2008. – № 10. – С. 150–153.
18. Волков В.С. Электромагнитный измельчитель // Патент России № 84263, 2009.
19. Волков В.С., Беззубцева М.М. Способ механоактивации биологически активной добавки для кормопроизводства // Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы. – 2015. – № 1. – С. 36–40.
Электромагнитный механоактиватор дисковой конструктивной формы (ЭДМА) предназначен для производства кормовой продукции с использованием нетрадиционного сельскохозяйственного сырья. В основу работы ЭДМА положено использование энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля [5, 9, 11, 13, 14, 16, 17]. Данный вид энергии позволяет формировать легкоуправляемые энергонапряженные многоточечные механические воздействия, являющиеся наиболее экономичным способом, обеспечивающим равномерную передачу механической энергии в обрабатываемую среду.
Анализ технологических схем кормопроизводства выявил возможность использования в качестве кормовых компонентов отходы производственного потребления пищевой промышленности – вторичные ресурсы. Среди них наиболее ценными качествами обладает побочный продукт шоколадного производства – какаовелла. Использование какаовеллы в настоящее время сдерживается невозможностью получить на традиционном измельчающем оборудовании качественный продукт помола из нее с ровным гранулометрическим составом.
Проблема нерационального использования вторичных ресурсов может быть решена способом применения механоактивации и нетрадиционного измельчения с использованием электромагнитного поля, возбуждаемого постоянным по знаку и регулируемым по величине электрическим током.
Энергоэффективный способ механоактивации положен в основу технологии производства биологически активной добавки БАД-К для сельскохозяйственных животных, обеспечивающей пролонгированное высвобождение небелковых азотсодержащих соединений в пищеварительном тракте животных, что благотворно влияет на их привес. Выявлено, что необходимая степень измельчения компонентов БАД-К составляет от 10 до 30 мкм [19]. Схема получения БАД-К включает следующие стадии: 1 – смешивание какаовеллы и арахисовой шелухи в равных количествах; 2 – добавление в смесь 10 массовых процентов карбамида; 3 – механическая активация смешанных компонентов.
При формировании структуры магнитоожиженого слоя из ферромагниных элементов в рабочем объеме ЭДМА, необходимым условием, обеспечивающим качество обработки продукции, является равномерность распределения магнитной индукции во всем объеме обработки продукта [1, 2, 3, 6, 7, 8, 15]. От качества промагничивания рабочего объема зависит силовое взаимодействие между размольными органами, воздействующими на обрабатываемый продукт.
Поиск конструктивных решений типовых рядов электромагнитных дисковых механоактиваторов (ЭДМА) (рис. 1) проводился с использованием метода конечных элементов в среде программного комплекса ANSYS [4,12,18]. По результатам анализа полученных данных определены размеры лабораторного ЭДМА: диаметр диcка – 90 мм, расстояние между дисками 12 мм, количество витков в обмотке управления – 1000, ток обмотки управления – 0,7 А, количество обмоток управления – 2. Выявлено, что в данном случае наблюдается наиболее равномерное распределение магнитного поля в рабочем объеме устройства, что обеспечит качественное промагничивание ферромагнитной составляющей и однородность силовых нагрузок между ферромагнитными размольными элементами через прослойку перерабатываемой смеси. Среднее значение магнитной индукции составляет 0,29 Тл. Полученные результаты подтверждены экспериментальными исследованиями на лабораторном образце (рис. 2).
На рис. 1 представлена трехмерная модель электромагнитной системы ЭДМА.
Полученные результаты подтверждены экспериментальными исследованиями на лабораторном образце ЭДМА с использованием портативного миллитесламетра (рис. 3).
Рис. 1. Градиентная картина электромагнитного поля исследуемой модели ЭДМА при I = 0,7 А
Рис. 2. Лабораторный стенд ЭДМА, укомплектованный контрольно- измерительными приборами
Рис. 3. Зависимость B = φ(R) по высоте рабочей камеры: 1 – данные расчета в программном комплексе ANSYS; 2 – экспериментальные данные
Заключение
Результаты исследования дискового электромагнитного механоактиватора, выполненные, в том числе с использованием современного программного комплекса, подтверждают перспективность его использования в технологических схемах производства кормовой продукции. При этом повышается качество обрабатываемого продукта, а энергетические затраты на процесс механоактивации значительно снижаются по сравнению с обработкой материалов в традиционном оборудовании.
Библиографическая ссылка
Волков В.С., Беззубцева М.М., Загаевски Н.Н. К ВОПРОСУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИСКОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНОАКТИВАТОРОВ В АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВЫХ ДОБАВОК // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 11.
– С. 11-13;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35169 (дата обращения: 22.11.2024).
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)
