В.Д. Хмыров, А. А. Горелов, А.А. Ненахов
ФГОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет», г. Мичуринск, Россия
В настоящее время не получили широкого распространения методы ускоренного компостирования в аэрационных биореакторах. Это связанно с невысокой производительностью аэрационных биореакторов и большим экономическими затратами на строительство и обслуживание.
Наиболее перспективный метод ускоренного компостирования навоза в буртах. Такой способ сокращает сроки компостирования, но необходима искусственная аэрация буртов.
Поэтому предлагается новая конструкция аэратор (патент на полезную модель №90788) [1] для буртов навоза. Для наиболее эффективного его использования необходимо произвести теоретическое обоснование основных закономерностей процесса распределения воздуха в бурте навоза.
Рассмотрим процесс истечения воздуха через воздуховодные отверстия аэратора буртов, расположенные на одинаковом расстоянии по высоте аэрационной трубы рисунок 1. Необходимо теоретически обосновать зависимости диаметров воздуховодных отверстий от высоты бурта d(h), чтобы расход воздуха был одинаковым для каждого отверстия. Площадь сечения аэрационной трубы определим по формуле (1):
где d0- диаметр трубы.
Раннее проведенные исследования авторами (Мироновым В.В; Куденко В.Б.) доказано, что оптимальная плотность компостируемой смеси должна быть в пределах 600-650 кг/м3, давление, создаваемое компостируемой смесью, на высоте h определится по формуле(2):
pxh = pxg(H — К) (2)
где: Pj - плотность компостируемой смеси;
Н - высота бурта
И- расчетная высота органической смеси.
Давление (рк=пх\атм) , подаваемое в воздуховодную трубу аэратора. Тогда, плотность воздуха (р ) в трубе увеличится в n раз и давление (peh) в трубе на высоте h, создаваемое сжатым воздухом в трубе определяется по выражению (3):
Peh = PenS{H ~ti) (3)
где: рв-плотность воздуха; п - давление подаваемое в воздуховодную трубу.
1-воздуховодная труба; 2-щиты; 3-органическая масса.
Рис. 1 - Схема распространения воздуха в органической массе.
(4):
Общее давление в воздуховодном отверстии на высоте h определяется по формуле
(4)
Ph = Pk + Pah ~ P\h = П ' ^атм + РеПё{Н - И) - Pxg(H ~ И)
где: pk -давление воздуха подаваемое в трубу; p1h -давление создаваемая компостной смесью на высоте h; pвh -давление создаваемое сжатым воздухом в трубе на высоте h.
Давление воздушного потока на высоте h определим по теореме Бернулли формула (5):
(дальнейшие рассчеты см. в печатной версии журнала)
Рис. 2 – Схема распространения воздушного потока в органической массе.
Уравнение (16) позволяет определить диаметр воздуховодного отверстия dh на
любом участке воздуводной трубы.
Если подставить значения в формулы то получим теоретические параметры размеров диаметра воздуховодных отверстий аэратора бурта навоза. На рисунке 3 представлен график теоретической зависимости изменения диаметра отверстий от высоты бурта навоза.
Рис. 3 - Зависимость изменения диаметра воздуховодных отверстий от высоты бурта навоза.
Анализ графика показывает прямолинейную зависимость y=-0.196x+12.94 при удалении отверстий от места подачи воздуха диаметр воздуховодных отверстий возрастает.
Выводы
1. Теоретически обоснован диаметр воздуховодных отверстий в аэраторе буртов навоза (выражение 16).
2. Из графика рисунок 3 видно, что диаметры воздушных отверстий увеличивается незначительно.
Литература
1. Устройство для насыщения бурта навоза воздухом [Текст]: патент на полезную модель № 90788 Рос. Федерация: МПК C05F 3/06 / Хмыров В.Д., Горелов А.А.; патентообладатель МичГАУ № 2008145931/22, заявл. 20.11.2008; опубл.: 20.01.2010 Бюл. № 2.
2. Хмыров В.Д.. Исследование распределения воздушного потока в воздуходувных трубах биоферментатора [Текст] / В.Д. Хмыров, В.Д. Куденко, Б.С. Труфанов // Вестник МичГАУ – 2008.-№2-С.60-64.
3. Штеренлихт, Д.В. Гидравлика.- М.: Колос, 2004.-630С.
Источник - ВЕСТНИК МИЧУРИНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА, научно-производственный журнал, 2010, № 2, Печатная версия.