close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

798

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР
ВОЛГОГРАДСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ
тьз
ИНСТИТУТ
На правах рукописи
Докторант кандидат технических наук доцент
А. С. СЕРГЕЕВ
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ
ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ПОСЕВНОГО МАТЕРИАЛА
ПУТЕМ СОРТИРОВАНИЯ ЕГО ПО УДЕЛЬНОМУ ВЕСУ В ЖИДКОСТИ
С ПОСЛЕДУЮЩИМ ЕЕ УДАЛЕНИЕМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕМ
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени
доктора технических наук
Научный консультант —
академик ВАСХНИЛ, доктор
технических наук профессор
И. Ф. ВАСИЛЕНКО
МОСКВА—1964
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•л
s
Ь
0
"А *
Работа выполнена в Московском институте инженеров сель­
скохозяйственного производства.
Защита диссертации состоится на Ученолг совете Волго­
градского сельскохозяйственного института ty (£Ss£*s
Л' '
1964 года.
*<>Т'<*ъ&/}
Отзывы направлять по адресу: Волгоград, Институтская, 8,
сельскохозяйственыГгинститут, Ученому секретарю.
О
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
Программа Коммунистической партии Советского- Союза
(КПСС), принятая на XXII съезде (1961 г.), поставила перед
советским народом грандиозную задачу — построение комму­
нистического общества в нашей стране. •
•".
Усилия партии, правительства и всего советского народа
сосредоточены сейчас на практическом осуществлении- главной
экономической задачи —создании материально-технической
базы коммунизма. Перед работниками" сельского хозяйства
ставится задача удовлетворять потребность всего населения
и народного хозяйства в сельскохозяйственных продуктах, для
чего необходимо увеличить общий объем продукции сельско­
го хозяйства за 10 лет примерно в два с половиной раза, а
за 20 лет —< в три с половиной раза. Основное внимание партия
и правительство обращают на подъем производства зерна как
основы дальнейшего развития всего сельского хозяйства,
базы быстрого роста животноводства. Программой КПСС
предусмотрено довести валовой сбор зерна в 1970 году до
14 миллиардов пудов.
В соответствии с Программой КПСС и последними реше­
ниями партии и правительства по сельскому хозяйству, каса­
ющимися производства зерна, Коммунистическая партия и Со­
ветское правительство направляют все усилия нашего народа
на систематическое повышение культуры ведения сельскохо­
зяйственного производства на основе широкого использова­
ния химии, достижений агорномическои науки и передового
опыта, всемерного" улучшения агротехники возделывания
сельскохозяйственных культур улучшения дела семеноводства,
а также повсеместного перехода в ближайшие годы к посевадо
семенами районированных сортов зерновых культур, наибо­
лее урожайных и ценных по качеству зерна.
.-.••
В Программе КПСС отмечено, что «Основой повышения
производительности сельскохозяйственного труда» (за 1961—
1970 гг. не менее чем в 2,5 раза, за 1961—1980 гг,-г-в.5--В
раз) «послужит дальнейшая механизация сельского:хозяйст­
ва, приме11ошй^<омплексноГг>М1!ас8 шзации и использование
l
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
средств автоматики, -внедрение систем машин с высокими
технико-экономическими
показателями, отвечающих услови­
ям каждой зоны». - Для предотвращения потерь, повышения
производительности и снижения затрат труда при обработке
зерна необходимо
применять поточный метод, который позво­
лит доводить-зерновой материал до необходимых кондиций в
. течение суток.
Наличие
механизированных
очистительно-сушильных
пунктов в колхозах и совхозах даст возможность организо­
вать, кроме_рбязательных операций очистки, сушки и сорти­
рования посевного материала на существующих машинах,
применение новейших методов подготовки посевного матери­
ала, как дополнительное сортирование по удельному весу в
жидкости или сухим способом, обеззараживание, предпосев­
ное намачивание, тепловой обогрев, закаливание семян, об­
работку высокочастотной вибрацией и другие агротехнические
приемы.
• "
' В каждом конкретном случае, с учетом местных условий,
_ возможности и времени, определяется необходимость и прак­
тическая целесообразность выполнения той или другой опера­
ции.
• Организация и оборудование таких пунктов установками
для улучшения посевных качеств зерна и в первую очередь
дополнительному сортированию по удельному весу в жидко­
сти, термическому обеззараживанию против пыльной-головни
н рисовой нематоды составляют важнейшую задачу-повыше­
ния уровня сельскохозяйственного производства.
Для решения, этой задачи автором проведено теоретиче­
ское и экспериментальное исследования,- подтверждающие
целесообразность дополнительного сортирования по удельно­
му весу в жидкости, спроектирован и построен очистительносушильный пункт в Немчиновке Московской области. Вместе
с тем разработана и построена установка для дополнительно­
го сортирования зерна по удельному весу в жидкости
(учхоз «Дубки» ТСХА Л\осковской области),
Для определения полноты (точности) сортирования посев­
ного зерна по удельному весу в жидкости был применен
метод радиоактивных изотопов.
Исследование процесса снятия свободной влаги с семен­
ного зерна различных культур после сортирования их в жид­
кости было выполнено в условиях воздушной сушки, в ваку.умном сушильном шкафу и при помощи фильтрующей цен­
трифуги.
; Исследование процесса снятия" влаги после термического
обеззараживания семян риса против нематоды, семян яровой
пшеницы, ячменя, против пыльной головни, было выполнено
па лабораторной центрифуге.
• • "
2
'
• . . { " '
; •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Опытные посевы и полевые испытания были проведены в
опытном хозяйстве Всесоюзной академии сельскохозяйствен­
ных наук им. В. И. Ленина «Горки Ленинские» (1955 год), в
Зональном научно-исследовательском институте земледелия
нечерноземной полосы (ст. Немчиновка Московской обл., 1957 г.) и в учебном хозяйстве «Дубки» ТСХА (станция Сана­
торная Московской обл. 1963 г.).
Работа выполнена при научной консультации профессора
доктора технических наук, академика ВАСХНИЛ И. Ф. Васи- '
ленко.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
В первой части разобраны основные работы, связанные с
рассмотрением агробиологических требований к посевному *
зерну высокого качества; принципы очистки и сортирования
зерновых смесей сухим способом и в-жидкости; технологиче­
ский процесс .отбора высокачественного посевного зерцр и
теоретические разработки, связанные с дополнительным сор-_>
тирбванием посевного зерна по удельному весу в жидкости
н снятием свободной влаги (влаги смачивания) с него.
I. Агробиологические требования к посевному зерну
высокого качества
',
Одним из основных факторов, влияющим на повышение
урожайности сельскохозяйственных культур, является каче­
ство семян.
С глубокой древности большинство ученых и практиков
сельского хозяйства считали, что на посев нужно отбирать ,
семена наиболее крупные, с наибольшим абсолютным весом. .
На значение качества семян, как фактора, повышающего уро­
жайность, указывали ученые начиная с XVIII века. Впервые
упонимает об этом профессор Иван Комов (1788 г.) в работе
«О земледелии»,— позже профессор Костычев (1877 г.), обобщая материал многих авторов по влиянию качества семян на
урожай, пришел в выводу, что на посев нужно брать крупные
и тяжеловесные семена. О значении качества семян на урожай
писали К. А. Тимирязев, Т. Д. Лысенко и целый ряд ученых. -;
Но были исследователи, которые не признавали возмож­
ности повышения урожайности путем сортирования и отбора
на посев самых лучших семян. Одни из них заявляли «Рас­
пространенное мнение, что машинным сортированием зерна
можно постепенно улучшить и изменить его качество в отно­
шении урожайности, крупности и т. д., является полным не­
доразумением»-(Панфилов Е. И., Окорокова Е. А., 1931 г.).
Другие,в частности профессор К. И. Васильев (1927 г.), утвер­
ждал, что абсолютный вес, а следовательно, связанные с ним.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
размеры-и удельный вес не'являются его наследственными
признаками, а поэтому механический 'отбор зерна в целях
улучшения качества урожая не может иметь никакого практи­
ческого смысла. Примерно в таком "же духе высказывались
А. П. Максимчук и П. Д. Журавлев.
С мнением авторов, утверждающих что на посев не следует
отбирать и. сортировать посевной -материал,- согласиться
нельзя. Экспериментальные
исследования
академиков
ВАСХНИЛ Лукьяненко П. П., Майсуряна Н. А., научных ра­
ботников Александрова В. В., Кириленко М. К., Штеренберг П. М. и других доказали, что удельный вес семян яв­
ляется надежным признаком, определяющим их урожайные
качества. Отбор семян по удельному весу повышает урожай
зерновых, культур от 10 до 36%, крупяных (просо, гречиха)
от 14 до 22%, бобовых (фасоль) от 25 до 38%, а также улуч­
шает качество зерна (увеличивает процент стекловидности
у пшениц и уменьшение пленчатости у овса).
Практика сельскохозяйственного производства полностью
подтвердила выводы ученых-мичуринцев. Внимательный и
умелый отбор семян позволил известному просоводу Чаганаку Берсееву собрать урожай проса более 200 ц/га на площади
6 га, а М. Е. Озерному вырастить рекордный урожай кукуру­
зы 223,89 ц/га.
В настоящее время нет двух мнений относительно необхо­
димости и практической целесообразности сортирования
семян на посев.
Семена должны быть крупными, выравненными по своим
размерам, должны иметь высокий абсолютный вес и быть
вполне зрелыми. Зрелость семян определяет биологическую
ценность их, как зачатков будущих растений. Показателем
зрелости семян является их высокий удельный вес.
II. Принципы очистки и сортирования зерновых смесей
сухим способом и в жидкостях
Если на современных зерноочистительных машинах можно
с какой-то точностью рассортировать семена по размерам, по
парусности и по некоторым другим физико-механическим
свойствам, то почти невозможно точно рассортировать семе­
на по их удельному весу, т. к. ни одна из имеющихся в прак­
тике машин, включая пневматический сортировальный стол,^
не сортируют семена по этому одному признаку, 'на что ука-"
зывал еще академик В.-П. Горячкин.
При сортировании семян по толщине, ширине, длине, па­
русности, и другим признакам происходит в какой-то степени
сортирование их также по абсолютному и удельному весам,
но, как-показали исследования академика Н. А. Майсуряна,
4,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
это сортирование не дает возможности получить семена высо­
ких биологических качеств.
Выше указывалось на то, что семена первых сроков обра- зования являются наилучшими, что удельный вес является
внешним проявлением всей полноты физиологической зрело­
сти семян. Это положение дает основание в качестве важнейшего признака для отбора высококачественных семян
ч
принять удельный вес.
Сортирование посевного • материала по удельному весу
Должно быть произведено дополнительно после выравнивания
его по другим физико-механическим признакам, (размеры,
.парусность, свойство поверхности), так как только при этих
условиях дополнительное сортирование по удельному весу
дает положительные результаты.
Сортирование семенного материала, при котором в боль­
шей степени используется удельный вес, как признак сорти­
рования может быть осуществлено двумя способами — сухим
или жидкостным.
а) С у х о й с п о с о б
К машинам, предназначенным сортировать сыпучие смеси
на фракции преимущественно по удельному весу сухим спо­
собом, относятся пневматические отсадочные машины, пнев­
матические сортировальные столы, машина конструкции
А. А. Василенко и С. Б. Зелигмана, сортирование в искусст­
венной сухой среде, кружало, центрифуга конструкции проф.
Ульянова А. Ф. икамнеотборочная машина конструкции инж.
Григоровича. Сюда же молено отнести машины, сортирующие
выравненную зерновую смесь по парусности путем бросания
ее в относительно неподвижной воздушной среде или сорти­
рования ее в горизонтальном, вертикальном или наклонном
воздушных потоках.
v
Пневматические отсадочные машины, камнеотборочная
машина конструкции инж. Григоровича в сельском хозяйстве
применения не получили. Центрифуга конструкции попсЬ Уль­
янова А. Ф., машина конструкции А. А. Василенко и С. Б. Зе­
лигмана еще не вышли из стадии эксперимента.
Изучение работы пневматического сортировального стола
(Пономаревым В. А., Яременко М. К., Кречетовой М. К.),
кружала и центрифуги конструкции проф. Ульянова А. Ф.—
самим автором, а также сортирование в искусственной сухой
среде (Русановым А. И.) показало, что процесс сортирования
зерновых смесей на этих машинах и установках определяется
не только удельным весом сортируемой смеси,'но зависит
также от многих других физико-механических свойств семян
(размеры, парусность, свойство поверхности, коэффициент
трения).
5
/
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изучение приема получения высококачественного посевно­
го материала за счет воздушного потока и метода бросания
(Адриановым К. К-) показало, что трудно добиться выделе­
ния большей части семян с высоким удельным весом из обшей
массы даже узкоклассифицированного по величине зернового
материала, а также наблюдается большая потеря качествен­
ных семян в отход, увеличивающаяся с улучшением качества
тяжелой фракции.
Поэтому названные машины и установки не могут рассор­
тировать зерновую смесь по удельному, весу с необходимой
точностью, требуемой условиями получения высокачественного посевного зерна.
,
,
* '
б) С о р т и р о в а н и е в ж и д к о с т и
Сортирование семян в жидкости позволяет эффективно
рассортировывать сыпучий материал по удельному весу. Сор­
тирование посевного материала по удельному весу в жидко­
сти может быть проведено в растворах солей различной плот­
ности, при помощи "«мокрой» отсадки или в потоке жидкости.
Из указанных способов сортирования посевного зерна в
жидкости наиболее целесообразным и точным следует счи­
тать способ сортирования в растворах солей различной
плотности.
'
_
•
Советские исследователи, занимающиеся улучшением по­
севного материала путем отбора биологически ценных семян,
производили дополнитльное сортирование семян, удовлетво­
ряющих ГОСТу в жидкостях различного удельного веса и в
воде.
'
Несмотря на явное преимущество дополнительного сорти­
рования посевного материала по удельному весу, оно пока не
получило распространения даже на селекционных станциях
и сортоучастках. jEhro объясняется тем, что до настоящего вре­
мени нет в хозяйствах соответствующих машин или приспо­
соблении для удаления влаги, которую задерживает посевное
зерно при сортировании его в жидкости.
III. Технологический процесс отбора
высококачественного посевного зерна
• - При уборке зерновых культур прямым или раздельным
комбайнированием в бункер комбайна поступает зерно, кото­
рое необходимо в большинстве случаев подвергать дополни­
тельной очистке.'
Анализ литературного материала, характеризующего со­
стояние'вороха, получаемого из-под комбайна, показывает,
что, в различных зонах Советского Союза, он очень различ­
ный как по количеству примесей, так и по влажности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По данным, полученным нами в 1955 году, в совхозе
«Горки Ленинские» Московской области Ленинского района
. засоренность вороха озимой пшеницы в бункере колебалась
от 6 —до 18,3%, а влажность основной культуры от 22,5 до
25%, примесей — от 33 до 42°/о.
. В южных районах Союза (Краснодарский и Ставрополь­
ский края) влажность пшеницы колеблется от II до I3J/», a
процент примесей — от 2,54 до 13,48°/о.
В районах увлажненной зоны Союза и Сибири комбайны
дают зерно, неоднородное по качеству, причем одновременно
с почти сухим зерном попадает большое количество семян
сорняков и различных стеблей с большой влажностью.
Такой зерновой материал хранить нельзя, так как зерно
через несколько часов согревается, что влечет за собой ухуд­
шение посевных и продовольственных качеств. Просушить по­
севной материал в Северо-Западной"зоне страны естественной
сушкой часто не удается даже в закрытых проветриваемых
помещениях вследствие высокой влажности воздуха.
Для сохранения семенного материала, особенно в увлаж­
ненной зоне страны, его нужно немедленно очищать от всяких
примесей и в тот же день просушивать до требований ГОСТа.
За последние годы в различных областях увлажненной зо­
ны Союза построены на базе различных сушилок и зерноочи­
стительных машин очистительно-сушильные пункты, позволя­
ющие обработать как продовольственное, так и семенное
зерно в день уборки. Технологический процесс обработки зер'на на очистительно-сушильных пунктах таков, что позволя­
ет получать посевное зерно очищенное, высушенное и вырав­
ненное по размерам.
. . . .
Изучение литературного материала и наблюдения автора
показали, что хозяйства, построившие очистительно-сушиль­
ные пункты, высвободили от работы на послеуборочной обра­
ботке чзерна большое количество рабочей " силы, сократили
сроки обработки зерна, улучшили качество очистки и сушки'
зерна, а также облегчили труд рабочих.
Придавая большое значение качеству семян, как фактору
повышения урожайности, а также для сокращения денежных
и трудовых затрат на. послеуборочную обработку зерна и
упорядочения в строительстве очистительно-сушильных и очи­
стительных пунктов Центральный Комитет КПСС и Совет
Министров СССР 23 апреля I960 года принял постановление
«Об улучшении семеноводства зерновых, масличных культур
и трав», согласно которому в семеноводческих хозяйствах
научно-исследовательских учреждений и учебно-опытных
хозяйствах вузов должны быть построены семеочистительно-сушильные заводы и механизированные склады для хране­
ния сортовых семян с полной автоматизацией очистки, сушки,
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сортирования, обеззараживания и затаривания семян, а так­
же погрузочно-разгрузочных работ.
_
Для отбора посевного материала высокого качества, т. с.
зерен первых сроков образования, на очистительно-сушиль­
ных пунктах, необходимо иметь дополнительное оборудова­
ние,, которое сортировало бы выравненный посевной матери­
ал по удельному весу. Автор работы предлагает дополнитель­
ное оборудование (рис. 1), состоящее из подающей нории 1,
промежуточной емкости 2, резервуара для жидкости 3, сет­
чатого резервуара для отбора «тяжелого» зерна 4, резервуара
для воды 5,.емкостей 10 и 11 для сырых «всплывших» и «по­
тонувших» зерен, фильтрующей ценрифугн с ротором 6,
нории сухого зерна 9, емкостей 7 и 8 для сухого «всплывшего»
и «потонувшего» зерна и электротельфера 12. Перечисленное
оборудование 'установлено в учебном хозяйстве «Дубки»
ТСХА.
VI. Теоретические разработки,
связанные с дополнительным сортированием посевного зерна
по удельному
весу в жидкости и снятием свободной влаги
v
(влаги смачивания) с него
I. Определение скорости сортирования посевного зерна
по удельному весу в жидкости
Развитие теории сортирования посевного материала в воз­
душной среде или жидкости начинается с выяснения законов
движения отдельных частиц в жидкой или воздушной средах.
Скорость сортирования посевного материала в жидкости ,
зависит от разницы плотностей жидкости и сортируемой
частицы и от размеров последней.
'
./
Критическую скорость свободного падения для шарообраз­
ного-тела в жидкости можно ориентировочно определять из
уравнения
•
"
._
где d — диаметр тела в см.; 3
•"
,
6 — плотность тела в г/см ; 3
р — плотность жидкости г/см ;
g — ускорение свободного падения тела в см/сек2;
у$> — безразмерный переменный коэффициент сопротивле­
ния жидкости, зависящий от числа Реинольдса Re.
Измерение величин приняты в абсолютных единицах для
удобства выражения малых сил, действующих при сортирова­
нии в жидкости малых частиц.
Очевидно, что посевной материал с большим диаметром
и большой плотностью (горох) будет погружаться в жидкость
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПШЕН1ЩЛ ..ГЛОСКООКА
Кривые процесса удаления овощной влаги в зависимости
от Фактора разделения при различных толщинах слоя
Jl • 50 мм
h~Z5MM
,. fc *
Среди копии ышдннот в % 1206%
^ & ®\—п—I—i—гп—г
I—
. 19 21 & 27 30
0 3 6 9 12 15 18 21 2Ь 27 30
продолжительность центрифугирования в мин
1078%
% Sn/rn тшч стад» инее вг %
0.21 ю\
" ^
' *'
•
'
'
"
С/Ц-О
- -. _.
0 3 6 9 12 /5 1811 24- 27 30
продолжительность центрифугирования вмш
1 - R - 1Э30
2 - ' Д - 750
3 - Гц ~ 460
/
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПШЕНИЦА „МОСКОВКА"
Кривые процесса удаления свободной влаги в зависимости
от Фактора разделения при различных толщинах слоя
}1'25мм
Jj • 50 им
t. Ь # Среди ют свшм нот в % 1206%
*ke\
М
I ,i i | | i I i Г
IS IS 21 21 21 30
'T­
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
продолжительность центрифугирования в мин
12 IS 19 .21. -2f. -2130
.-
.0 .3 .6 »9 12 15 18И 2t 27 30
продолжительность центрифугирования в мш
1 - F, - 1330
2 - Гц - 750
3 - Гч- 460
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КРИВЫЕ УДАЛЕНИЯ СВОБОДНОЙ ВЛАГИ С РАЗЛИЧНЫХ КУЛЬТУР
НА ЦЕНТРИФУГЕ Т В - 6 0 0 ПРИ ФАКТОРЕ РАЗДЕЛЕНИЯ
Г ц =1330 И ТОЛЩИНЕ.СЛОЯ h s 100 мм
1.25%
г. 13%
6
9
/2
15
18
21 .
24
продолжительность ирнтрцфугтвания в минутах
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
mm
Т Е Ш Ш Ш ОТБОРА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОГО ПОСЕВНОГО ЗЕРНА ПУТЕМ
СОРТЙРОВЛШ ЕГО по УДЕЛЬНОШ ВЕСУ В жидквга
•4W
•
i
> « * м ^ Ч ^
Лт пин» 1и*1и»щЛ"*»А .ifftrH, Я ."Швппчф сул/ro яернш. W c w u w » * * t дадоо
бг/еш/Яшал лгргм, И гмячт» Лт г&/ц»м гюпытчЛиил .И"*"* 'Г л*-ынфя*мч**>*1>
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
с большей скоростью и быстрее сортироваться на фракций,
чем посевное зерно с той же плотностью, но меньшим диа­
метром (пшеница, просо). »
• _ . . . • ' .
Для выяснения возможности применения формулы (1),
для определения скорости падения зерна в жидкости, а также
времени, необходимого для сортирования зерна по удельному
весу в-жидкости нами проведена киносъемка процесса сор­
тирования различных семян в жидкости разной плотности.
Результаты, полученные нами после обработки киносъем­
ки, приведены ниже в соответствующих разделах "работы.
2. Связь влаги с зерном
Академик П. А.-Ребиндер предложил схему связи плагине
материалом, в основу которой положен принцип интенсив­
ности энергии связи влаги с материалом. Он разбил все фор­
мы связи влаги с материалом на три большие группы:
1. Химическая связь; 2. Физико-механическая связь и 3. Ме­
ханическая связь.
Основным условием удаления влаги является нарушение.
ее связи с материалом. Так, для удаления влаги смачивания
необходимо механическое воздействие.
. - . ' * •
Повышение содержания влаги в семенах, рассортирован­
ных по удельному весу в жидкости, объясняется тем, что они
задерживают влагу на своей поверхности и в промежутках
между ними. По схеме, предложенной академиком П. А. Ребиндером, ее нужно отнести к механической связи и'назвать
влагой смачивания. В дальнейшем мы будем/называть ее сво­
бодной влагой. ,
3. Поглощение влаги зерном
При сортировании семян по удельному весу в жидкости
большое' влияние оказывает адсорбция, так как процесс сор­
тирования является кратковременным. Адсорбция воды про­
исходит по поверхности зерен и зависит от величины и состоя­
ния их внешней поверхности. Количество воды, задерживаемое
семенами при. сортировании их в жидкости, возрастает не
только с увеличением времени сортирования, промывания, но
и с повышением температуры жидкости и воды, в которых
сортируются и промываются- семена.
Количественное увеличение первоначальною веса семян
после погружения их в воду можно • установить эксперимен­
тально. Зернокрупяные культуры, рассортированные по
удельному весу в жидкости, удерживают на своей поверхно­
сти от 4 до Ъ7°/(1 свободной влаги к первоначальному весу.
Наибольшее количество свободной влаги из опробованных
овощный культур, доходящее до 50—59Vo к первоначальному
;
~v
. -V; .*
"
э
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
весу, задерживают на своей поверхности семена лука и ща- .
веля. Получив такое количество свободной влаги, большин­
ство культ>р теряет частично иди полностью свойство сыпу­
чести.
Удалить свободную влагу, т. е. высушить зерно, .молено
путем сушки его на воздухе, путем искусственной сушки или
посредством центрифугирования.
4. Удаление свободной влаги сушкой на воздухе
В первое время сушки посевного материала, после сор­
тирования его в жидкости, поверхность отдельных зерен будет
водонасыщенной, и испарение влаги пойдет так же, как со сво­
бодной поверхности воды. В этот период сушки количество
испаренной, воды, при постоянных параметрах воздуха, будет
пропорционально времени сушки:
•
- .
.
W-ZtHU-t*),'
• (2)
где W— количество удаленной влаги в кг;
Z — время, за которое удалена влага, в час; 2
F — площадь, с которой удалялась влага в м ;
*с— температура сухого термометра в °С;
tM—температура мокрого термометра 2в °С;
k — коэффициент испарения в кг/час м °С.
.Коэффициент испарения «А» в пределах температур есте­
ственной сушки (10—40 °С) молено принять постоянным.
При естественной сушке всегда количество удаленной влаги
будет зависеть главным образом от площади, на которой
рассыпано зерно.
5. Удаление свободной влаги сушкой в вакууме
Можно предположить, что при сушке зерна в вакууме
удаление влаги возрастает тем быстрее, чем выше температу­
ра теплоносителя и больше вакуум.
Работ, посвященных сушке зерна в вакууме, пока еще
очень мало. Экспериментальной работой, проводившейся под
руководством проф. Я. Н. Куприна, установлено, чтб для по­
нижения влажности зерна на 5—6%, начиная с первоначаль­
ной его влажности 27°/о при вакууме 710 мм ртутного столба
и температуре 50 °С, требовалось около одного часа.
- Литературных материалов по вопросу удаления свободной
г<лаги с зерна не имеется. Наши экспериментальные матерна- '
лы по удалению свободной влаги в вакуумно-сушильном
•шкафу приведены ниже.
........
>
'
''
i
'
'
•
'
.
"
-
"
.
" •
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Удаление свободной влаги на фильтрующей центрифуге
Удалить свободную влагу с зерна, задержанную им на
своей поверхности в процессе сортирования его по удельному
весу в. жидкости, можно путём фильтрации, т. е.- протекания
воды • сквозь промежутки между отдельными зернами.
Простейший вид фильтрации получается после поднятия зер­
на из жидкости, когда вода стекает с зерна под действием
.собственного веса.
, Известно, что скорость естественной фильтрации прямо
пропорциональна коэффициенту фильтрации, разности дав­
лений в двух точках фильтрующего слоя и обратно пропор­
циональна толщине слоя материала. Удалить свободную вла­
гу с посевного материала зерно-крупяных и овощных культур
естественной фильтрацией не представляется возможным изза малой разности давлений в верхнем и нижнем слоях мате­
риала.
'
"
I ;'
' ' ""*"!
Удаление свободной влаги с посевного зерна может быть
произведено с добавочным давлением, вызываемым цен­
тробежной силой, т. е. при помощи центробежной Фильтрации.
Общий процесс центробежной фильтрации проф. Соколов
В. И. разделяет на три периода: 1) образование осадка;
2) уплотнение осадка; 3) ме*яническая сушка осадка.
В нашем случае будет наблюдаться только конец второго
•и в основном третий период — механическая сушка осадка..
так как посевной материал состоит из отдельных зерен с неко­
торым количеством влаги, которая удерживается на поверх­
ности зерен и между ними.
v
Количество удаляемой жидкости для третьего периода.
фильтрации проф. Соколов В. И. рекомендует определять ~
из выражения (3):
<г-ь(1-5")£/ -
(3)
8
2
где: Q— количество выделяемой жидкости в м /м ;
b—количество жидкости в смеси перед началом центри­
фугирования;
*
•
е — основание натуральных логарифмов=2,72;
а — коэффициент, зависящий от угловой скорости, тол. щины слоя, пористости и других, физико-механических свойств
материала;
'
т — время в с'екундах. *7. Факторы, определяющие протекание процесса удаления ч
свободной влаги с зерна на фильтрующей центрифуге
Процесс центробежной фильтрации очень сложный, а по­
этому трудно найти метод выбора оптимального ражима рабо11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ты фильтрующих центрифуг для удаления влаги с различных
материалов.
'
Скорость центрифугирования, длительность процесса его
зависят от ряда факторов, определяющих в целом производи­
тельность центробежного аппарата. В нашем случае происхо­
дит фильтрация-жидкости из зерновой массы, на поверхности
которой и в межзерновом пространстве находится небольшой
ее процент. В начале работы центрифуги обрабатываемый
материал перераспределяется и располагается в роторе цен­
трифуги по какой-то'поверхности. Одновременно с процессом
перераспределения зерна удаляется свободная влага, задер­
жанная им на своей поверхности и в межзерновом простран­
стве при сортировании его по удельному весу в'жидкости.
а) Р а с п о л о ж е н и е з е р н а в р о т о р е .
фильтрующей
центрифуги
при .удалении с в о б о д н о й влаги
Можно предположить, что удаление свободной влаги с
зерновой массы на фильтрующей центрифуге будет происхо­
дить равномерно в том случае, когда слой зерна, прижатый
к стенке ротора, будет иметь одну и ту же величину по вы­
соте ротора. Это может происходить при условии, что урав­
нение боковой поверхности ротора центрифуги будет такой
же, как и уравнение свободной поверхности слоя семян.
Проф. Турбин Б. И. и другие пишут; что материал в роторе
фильтрующей центрифуги располагается по , параболоиду
вращения с вертикальной осью. В действительности это
справедливо только для жидкости. При вращении ротора цен­
трифуги вместе с загруженным зерном последнее распреде­
лится по какой-то поверхности вращения которая обусловли­
вается действием сил. Уравнение кривой, по которой располо­
жится зерно, при рассмотрении действия сил в плоскости чер­
тежа примет вид (рис. 2):
•
J
f
•
Т0П* \ Р
)
, \//1 3 Тс2
)
где: /—коэффициент трения зерна по зерну в движении; я — число оборотов в мин.
'
Из уравнения (4) следует, что масса зерна образует привращешш тело, ограниченное логарифмической кривой и оп­
ределяется числом оборотов и коэффициентом трения зерна
по зерну в движении. Чем больше число оборотов ротора,-тем
меньше второе слагаемое уравнения.-а кривая, по которой
располагается зерно, приближается к прямой.
•
-12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РАСПОЛОЖЕНИЕ ЗЕРЕН ВО'ВРАЩАЮЩИМИ
РОТОРЕ ЦЕНТРИФУГИ
Р-тогх:М=тд;.Г-/М;
ЕРу -Ntcostx -G-fN,Since« о
ZPx~P-N,sma-JN,co$a~o
.
cozx-f&
РАЗДЕЛИМ ЗНАМЕНАТЕЛЬ и ЧИСЛИТЕЛЬ
~7Г ~ "',»
"eiS *+*i
ax-bi
te«*im-te«'M
(fy a,x-b, _ Га \_ (affllbi 1
W W T ~ / '
a,b,+x J
y-f-§fcfr*)b($fo+x)+C>
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) У г л о в а я
скорость
ротора
центрифуги
^Скорость центрифугирования зависит от разности давле­
ний в двух точках фильтрующего слоя и увеличивается с воз­
растанием фактора разделения
*.-*£,
-.
-
• <и;
где F — фактор разделения — безмерная величина;1 •
ю — угловая скорость вращения барабана в сек ;
*' /? — радиус барабана центрифуги в м;.
g—- ускорение свободного падения в м/сек*.
в) О п р е д е л е н и е , д а в л е н и я н а з е р н о ,
расположенное у стенки
ротора
Одной из основных причин к ограничению толщины слоя
обрабатываемой зерновой культуры является возникающая
в результате вращения ротора сжимающая сила, действующая
на зерна, расположенные около стенки барабана. Эта сила
может вызвать такое давление на единицу площади зерна, ко­
торое выше временного сопротивления материала на сжатие.
Давление может быть найдено из уравнения (6):
-
р ^ о ^ ^ . ^ к г / с м ' ,
.
-
(6)
г,
гя^'.у — насыпной вес кгА}м3.
ш — угловая скорость 1/сек;'
g— ускорение силы тяжести м/секг;
•
R — радиус барабана в м.; "
. •'
г\ — внутренний радиус зернового слоя в м ;
Это давление при нормальной работе должно быть мень­
ше временного сопротивления материала на сжатие.
Л)<Кж
Толщина безопасного слоя обрабатываемого материала
будет равна
Радиус гх определяется из условия (7): .
где [Зсж1 — допускаемое напряжение сжатия на зерно -jjr
k — запас прочности;
.
а
с« — временное сопротивление сжатия кг/см г ;'
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
'
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
Экспериментальное исследование процесса сортирования
посевного зерна по удельному весу в жидкости
с последующим отбором влаги
Во второй.части работы рассмотрены методика и аппара­
тура, применяемые при исследовании,'результаты эксперимен­
тальных и полевых исследований,, удаление влаги с посевного
зерна, которую приобретает оно в процессе термического обез- <•
зараживания, рассмотрен вопрос экономической, эффектив­
ности применения дополнительного сортирования семян по
удельному весу в жидкости и изложены общие выводы. «. .
I. МЕТОДИКА И АППАРАТУРА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
,
1. Сортирование посевного зерна
по удельному весу в жидкости
.Для определения удельного веса семян нами был состав­
лен набор растворов поташа различной концентрации с одина­
ковым интервалом 0,055 от 1,0 до 1,35, что обеспечивало рабо­
ту с основными зерновыми культурами. Температура раство­
ра была 18—19 °С. Сортирование овса и гречихи производили
в чистой водопроводной воде. Определение удельного веса и
необходимой концентрации раствора для сортирования семян
проводилось по методу, предложенному Н. Н. УльрихомЯДля
каждой концентрации раствора отсчитывали по 100 зерен, ко­
торые опускались в стаканчик с раствором, где часть их тону­
ла, а другая, часть всплывала. Всплывшие зерна подсчиты­
вали.
Для выяснения процесса сортирования зерна в жидкости и
определения времени, необходимого дл"я опускания зерен с
большим удельным весом на дно сосуда, была проведена кино­
съемка процесса сортирования зерна.
Подготовка материала для работы на лабораторной цен­
трифуге проводилась также, только навески зерна составляли
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
по 50 граммов воздушно-сухого зерна. Перед началом работы
с зерном всегда определялась исходная влажность зерна'
электровлагомером.
2. Методика определения полноты (точности) сортирования
посевного зерна в жидкости
при помощи радиоактивных изотолов
Определение полноты (точности) сортирования по удельно­
му весу в жидкости проводилось с пшеницей и.овсом.
Для сортирования зерна на фракции брали по 1000 зерен
каждой_ культуры, опускали их в жидкость соответствующей
плотности и подсчитывали всплывшие и потонувшие зерна- Все
всплывшие зерна помечались радиоактивным кобальтом Go60,
путем намачивания их в растворе хлористого кобальта в тече­
ние часа, затем они промывались в проточной воде в продол­
жение 40 минут, а после просушивались слоем по одному зер­
ну в электрошкафу при температуре 50—60 °С. Зерна потонув­
шей фракции подвергались такой же обработке, как и всплыв­
шей, только намачивание их производилось в воде, а не в рас­
творе хлористого кобальта.
Обработанные таким образом всплывшие и потонувшие
зерна смешивались и опускались в раствор той же концентра­
ции для повторного сортирования.
" •
Если во второй раз всплывут в жидкости Че60же зерна, то
они должны быть все помечены кобальтом Со ,- что может
быть определено при помощи счетной установки типа Б для
измерения бета- и гамма- излучений. Для выяснения отсутст­
вия помеченных зерен в потонувшей фракции в зернах ее опре­
делялась радиоактивность той же счетной установки типа Б.
"3. Методика удаления свободной влаги с посевного зерна
после сортирования его по удельному весу в. жидкости
Подлежащая сортированию зерновая масса опускалась в
воду на 1 —1,5 минуты. Вода с вынутого из жидкости зерна
стекала под действием силы тяжести в'течение пяти минут.
После этого производилось -удаление оставшейся свободной
влаги тем или другим способом. Перед опусканием зерна в во­
ду, определялась начальная влажность его-электровлаго­
мером.
' а) У д а л е н и е в л а г и
в в а к у у м н о - с уши л ь н о м
шкафу
Навеска зерна перед опусканием в воду принималась в 50
граммов при начальной влажности. Навеска материала для
удаления влаги распределялась слоем 'по одному зерну на
металлической решетке. Температура в шкафу устанавлива15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
. лась равной 30—32 °С, 40—42 °С, 50—52 еС. Работали при
различной величине вакуума: 200, 400, 600 мм ртутного столба.
Учет удаления свободной влаги производили путем взвешива­
ния проб через каждые 15. минут сушки на лабораторных
весах.
б), Удаление свободной влаги на лабораторной центрифуге
Навеска зерна перед опусканием в воду принималась в
50 граммов при начальной влажности. Удаление свободной
влаги производили при различных факторах разделения Fa~
= — 7 " = 55, 220, 480, 875, 1375. Учет удаления свободной влаги
производили путем определения разницы в весе между сосед­
ними показаниями через каждые три минуты чистой работы
центрифуги.
в) Удаление свободной влаги с зерна на центрифуге ТВ-600
• Опыты по удалению свободной .влаги с зерна на центрифу­
ге проводились в два приема.
Первая серия опытов была проведена . при различных
толщинах обрабатываемого материала «ft» с различными
факторами разделения Fn, Вторая серия опытов при опти­
мальном режиме работы центрифуги и максимальной толщи­
не слоя зерна в зависимости от времени.
' Учет удаления влаги производился: в первом случае путем
взвешивания призм с зерном через каждые три' минуты
чистой работы. Разница в весе призм с сухим зерном и приз­
мы после намачивания зерна показывала количество свобод­
ной влаги, а разница между двумя смежными взвешиваниями
намоченного зерна показывала количество удаленной воды за
три минуты работы. Во втором случае — по уменьшению сред­
ней влажности зерна через каждые три минуты центрифуги­
рования.
/
4. Методика полевых опытов
Полевые испытания семян проводились на опорной базе{
«Горки Ленинские» ВАСХНИЛ, на полях Зонального научноисследовательского института зернового хозяйства нечерно" земной полосы (Немчиповка) и в учебном хозяйстве «Дубки»
ТСХА. . .
..
Норма высева для гороха была ' установлена в 300 кг, овса —200 кг на гектар,, для кукурузы —4—5 зерен в гнездо.
Посев гороха производили тракторной сеялкой с междуря­
дьем в 15 см, с одновременным внесением гранулированного
удобрения. Посев рвса производился "тракторной сеялкой с
междурядьем в 15 см. Кукурузу высаживали по углам
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
квадрата 70 см вручную с предварительным внесением
удобрения.
,
Первая фракция— семена, выравненные по размерам и
потонувшие при дополнительном сортировании их по удель­
ному весу в жидкости, с* которых удалялась свободная влага
на центрифуге. Вторая фракция— семена, выравненные по,
размерам, но не сортированные дополнительно по удельному
весу (контроль).
Для создания одинаковых условий семена контроля также
опускались в жидкость той же концентрации, обмывались в
чистой воде н свободная влага удалялась с них на центри­
фуге.
Размер делянок под ~ горохом и овсом был полгектара.
Уборка гороха Производалсь раздельным способом с обмоло­
том комбайном СК-3, а овес убирался прямым комбайпированнем на С-4. Урожай учитывался бункерным весом со всей
делянки а последующим пересчетом на гектарах.
. 5. Методика определения времени, необходимого, для
сортирования зерна в жидкости и скорости падения зерна
в ней
Процесс сортирования зерна в жидкости снимался на
кинопленку со скоростью двадцати четырех кадров в секунду.
Для определения скорости падения был заснят процесс опу­
скания отдельных зерен. Продолжительность сортирования
фиксировалась электросекупдометром с точностью до 0,01
секунды. Закапчивали киносъемку после полного рассортирования зерна на две фракции. Опыты производились с различ­
ными культурами и в жидкостях
различного удельного
ч
.веса.
При определении скорости падения зерна опускали одно­
временно по одному зерну в жидкость различные культуры
(горох, кукуруза, рис, овес). Расшифровка кинопленки про­
изводилась на аппарате «Микрофот» тип «5ПО-11» кино­
электромеханического завода (КЭМЭ, Москва, 1958 г ) .
*
5 8ч 5
?
•* s
II. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИИ
1. Определение полноты (точности) сортирования посевного
зерна в жидкости при помощи радиоактивного кобальта
Проведена проверка полноты (точности) сортирования
посевного материала в жидкости с семенами пшеницы и овса. г .
Постоянство попадания одних и тех же зерен в заданную й й
2
17
"
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
фракцию проверено путем определения
радиоактивности
зерен.
Наличие, удельной радиоактивности у всех всплывших
зерен указывало на то, что это именно те "зерна, которые были
помечены радиоактивным изотопом перед повторным сортиро,, ванием.. Отсутствие удельной радиоактивности у потонувших
зерен говорит о том, что эти. зерна не помечались радиоактив­
ным изотопом.
-. .
Полнота (точность) сортирования при жидкостном сорти­
ровании зерновой смеси получилась • для пшеницы 99,83%,
для овса 98,7%. Установлено, что при повторном сортирова- \
нии всплыли именно те же самые зерна, которые всплыли
при первом сортировании.
i
-
2. Удаление свободной влаги с посевного зерна, задержанной
в процессе сортирования по удельному весу в жидкости
Экспериментальная работа по удалению свободной влаги
с посевного зерна была произведена двумя способами — в
вакуумно-сушильном шкафу и на фильтрующей центрифуге.
а) У д а л е н и е с в о б о д н о й в л а г и с з е р н а
в в а ку ум н о-с у.'ш и л ь н о м ' ш к а ф у
Исследование процесса удаления свободной влаги произ­
водилось с овса сорта Немчиновский и гречихи сорта
Двадцатка. Графическое изображение экспериментального
исследования по удалению свободной влаги с овса сорта
Немчиновский представлено на рисунке 3. Установлено,
что количество свободной влаги со временем сушки умень­
шается с определенной закономерностью. Во всех случаях в .
первые 15 минут происходит наиболее
интенсивное удаление
свободной влаги, доходящее до-50|Э/о от ее пеовоначального
количества. Затем интенсивность процесса сушки снижается.
Количество удаляемой влаги зависит от температуры в ваку­
умно-сушильном шкафу и величины вакуума. На удаление
свободной влаги с посевного материала, расположенного ~
слоем по одному зерну, при вакууме 400 мм рт. ст. и темпера­
туре 50—52 °С требуется от 30 до 45 минут. Удаление сво­
бодной влаги с зерна в вакууме при температуре не свыше
'50 "С не ухудшает посевных качеств семенного материала.
Кривые протекания процесса удаления свободной влаги с
зерна по времени при различном вакууме получились при­
мерно, такие же, как и кривые протекания процесса сушки в
вакууме в других исследованиях (Кунин Н. Ф. и Райцын,
проф.. Круприц Я. Н.).
18
'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
0ВЕС,,НЕ1ЧШШСКШГ _
тшепщшщмтя свободнойBJI№'6^зависимости
от твмпврйшурыври заливном вжт
Вакуум200ммпег
BSKWM 400мм. ртст.
IIl| 1l д' а
41%
-22%
~<№%
0А%
у
/
1
h> V/
^
•zsi
1
5
О
15
-2.
к
30
45
(и
SO 75.
Ш
IS
30
45
$0
75 MUH.
продолжительность
1-1-50-52
°С
2-t-40-42°C
Э-Ь90-32°С
Вакуум 600мм. рт. ст.
• • •
12%
•1.5%
\3
II-
/У
Щ
1*
Я
15
3Q 45
60
?S MUH
Продолжительность
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1>
h\
яг
—I—I—1
1
I
I—I—I—I—
Пасеница „Mockobktx
Кридые процесса удаления сбободнои
Ологи
на лабораторной- центры<ригс1
при различных cpahmopcux
разделения. Гц,.
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) У д а л е н и е в л а г и с п о с е в н о г о
зерна
различных
культур
на
лабораторной
" фильтрующей
центрифуге •
без т е п л о в о г о в о з д у х а
Экспериментальная работа проводилась с зерно-крупяны­
ми культурами (пшеница, рожь, овес, гречиха, кукуруза, рис
и чумиза), а также с семенами овощей (лук, баклажаны,
шпинат, щавель на различных режимах работы.
Графическое изображение экспериментального исследова­
ния для яровой пшеницы Московка приведено на рис. 4.
Подобные же материалы получены и для семян других куль­
тур. Установлено, что свободную влагу вполне возможно уда­
лить на фильтрующей лабораторной центрифуге при опре­
деленном режиме работы. Количество свободной влаги в зерне у всех культур
уменьшается с определенной закономерностью в зависимо­
сти от времени центрифугирования и не зависит от ко­
личественного содержания4 влаги до центрифугирования.
На удаление свободной влаги центрифугированием большое
значение имеет величина фактора разделения. Наиболее ин­
тенсивное удаление свободной влаги у всех культур происхо­
дит в продолжение первых трех минут. У некоторых культур
за первые три минуты работы центрифуги удалялось до
95% свободной влаги. При наилучшем для каждой культуры
режиме работы продолжительность времени удаления сво­
бодной влаги может быть практически ограничена-пределами
от 10 до 15 минут.
'
Наблюдения над всхожестью, энергией прорастания семян,
а также наблюдения за посевами в почве в ящиках показали,
что качество семян после такой обработки не ухудшается.
в) У д а л е н и е с в о б о д н о й в л а г и с с е м я н
р а з л и ч н ы х к у л ь т у р на л а б о р а т о р н о й
фильтрующей
центрифуге
с подвоем „теплого
воздуха
Экспериментальная работа по удалению свободной влаги
на лабораторной фильтрующей центрифуге с подвоем теплого
воздуха была проведена с семенами риса, зерно-крупяными и
овощными.культурами. Температура подводящего воздуха ко­
лебалась от 45 до 55 °С. Во всех опытах фактор разделения
был равен Гц = 485.
-Полученный экспериментальный материал показывает, что
почти, все количество свободной влаги удаляется на фильтрую­
щей центрифуге за первые три минуты работы центрифуги со
всех испытываемых культур (14 культур).
Подвод теплого воздуха к работающей фильтрующей цен19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
трифуге, для удаления свободной влаги с семян дает возмож­
ность резко сократить время работы центрифуги, атакже сни­
зить число оборотов ротора. Время на полное снятие свобод­
ной влаги с семян после сортирования
их по удельному весу в
жидкости сокращается с 30 минут1-до шести, а фактор разде­
ления уменьшается с 1375 до 485. .'
»'
. . ..
г) У д а л е н и е с в о б о д н о й в л а г и
с семян
ф и л ь т р у ю щ е й ц е н т р и ф у г е ТВ-600^
На фильтрующей центрифуге ТВ-600.работа проводилась
на трех скоростных режимах при различных толщинах обраба­
тываемого слоя зерна. Экспериментальная работа проводилась
с пшеницей, рожью, овсом, гречихой, горохом и кукурузой.
Установлено, что свободную влагу вполне возможно уда­
лить на фильтрующей центрифуге типа ТВ-600 при определен­
ном режиме работы для данной культуры.
'
• "
Графически экспериментальный материал для яровой пше­
ницы Московка представлен на рис, 5.
Экспериментальный материал для зерно-крупяных культур
па одном режиме работы центрифуги и максимальной толщи­
ны слоя "обрабатываемого материала, равного 100 мм, пред­
ставлены на рис. 6.
,
Кривые процесса удаления свободной влаги с зерна как на
лабораторной, так и на центрифуге ТВ-600, подчинены одной
' и той же зависимости,
которую нельзя точно выразить уравне­
нием Q = 6 ( l — е - " " ) , предложенным проф. Соколовым В. И,
Полученная зависимость лучше выражается следующей эм­
пирической формулой:
> '."•"•"'"
у*-*—,
'
(8)
где у — количество удаленной влаги в %;
х — продолжительность центрифугирования в мни.;
п, т — коэффициенты, зависящие от культуры, фактора раз­
деления и толщины слоя материала.
Значение коэффициентов п, т определено методом наи­
меньших квадратов для пшеницы, овса, ржи, гречихи, кукуру­
зы и гороха при различных условиях работы. - '
В табл. 1 приведено значение их для пшеницы.
Значение
фактора
разде­
ления
480
750
1330
20
Л=25 мм
«1
1 0,143
0,129
0,107
п
ft—50 мм
/г=75 мм
т
m
п
п
Таблица 1
Л=100 мм
т
п
1 0,110 \ 0,165 10,132 0,192 0,147 0,210 0,154
1 0,098
0,140
0,121 0,153 0,127 0,160 0,139
1 0,085 • 0,120
0,105 .0,129 0,120 0,137 0,128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Так же, как и при работе на лабораторной - центрифуге,
наиболее интенсивное удаление свободной влаги для всех
культур происходит в течение первых трех минут.
3. Определение времени сортирования и скорости падения
• зерна в жидкости при помощи скоростной киносъемки.
На'киносъемку заснято сортирование в жидкости гороха.
кукурузы, риса, гречихи и овса.
Обработанный экспериментальный материал по определе­
нию продолжительности сортирования различных культур при­
веден в таблице 2.
.... . <
,;~'
Таблица 2.
-
,
Наименование кулыур
Время сортирования зерна в жидкости
различного удельного веса в секундах
1,0
\
1,125
15
Кукуруза
Гречиха . . . .
. . .
—
—
75
55
15
55
—
.
1,155
1,168
^
25
80
—
20 '
30.
— .
•
—
. 1,123 ,
38
45
—
"*'.
Приведенный материал показывает, что продолжитель­
ность сортирования зерна увеличивается с увеличением удель­
ного веса жидкости и колеблется в пределах 15—80 секунд.
Следует иметь в виду, что подбирать удельный вес жид­
кости для сортирования посевного
материала нужно так, что­
бы при сортировании 30—40в/о зерно всплывало, а 70—60°/о—
тонуло. При таком условии на сортирование посевного мате­
риала затрачивается время в пределах одной минуты.
Определение скорости падения зерна в жидкости различ­
ного удельного веса производилось для гороха и кукурузы.
Установлено, что кривые нарастания пути по времени пред­
ставляют собойнаклонные кривые, проходящие через начало
координат. Зависимость их можно представить в виде "урав­
нения:
-• ' •
.
.
у = пах,
'
(8)
гдеу — путь, проходимый частицей в мм;
х — время в секундах;
mi—коэффициент (т. е. скорость падения зерна), завися­
щий от формы-зерна,, состояния поверхности, удель­
ного веса.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
. Значение коэффициента (т. е. скорости падения зерна в
жидкости) определено' методом • ниттменьших квадратов для
кукурузы и гороха приведено в таблице 3.
". .
Т а б л и ц а 3.
Скорости падения зерен в жидкости различного удельного веса в мм/сек.
Наименование
культуры
Горох
Удельный вес жидкости
Примечание
1,0
1,12
1,155
1,168 j 1,213
209
237
157,7
128,8
150,7
119,0
139.2
92,0
91,8
143,0
78,4
123,0
Кукуруза «Гиб­ 130,4
ридная популя­ 264,0
ция Краснодар. екая 1/49»
119,5 Средний диаметр гороши­
27,5 ны dr0 = 7,57 мм.
Удельный вес 3 горошины
у = 1,22 г/см
71
45,8 Средний диаметр зерна
4вук = 8,31 мм.
109,0 -38,8
Удельный вес зерна
Y - 1,22 г/см3
П р и м е ч а н и е . В. числителе проставлены скорости, полученные
при эксперименте.
В знаменателе приведено значение скоростей, вычисленных по
уравнению Риттингера.
Для определения значения теоретической скорости падения
частицы различными исследователями предложены соответст­
вующие выражения. Наиболее близкие совпадения значений
действительной скорости падения с теоретической получаются
в том случае, когда используется уравнение Риттингера.
III. Результаты полевых опытов и хозяйственной работы
очистительно-сушильного пункта
1. Работа очистительно-сушильного пункта МИМЭСХ-ЗИЗХ
Работа очистительно-сушильного пункта изучалась нами
ч в продолжение ряда лет. Пункт успешно работал в эти годы и
'. продолжает действовать по настоящее время.
Очистительно-сушильный пункт работает по очистке, сушке
и сортированию озимой пшеницы, яровой пшеницы, овса
и овса с викой. Влажность поступающих культур колебалась
в пределах от 20 до 27%. Все. культуры, влажность которых
была выше 20%, просушивались последовательно два раза.
Весь обрабатываемый материал был селекционный — СуперЭлита, Элита, и различные ее репродукции.
Установлено, что очистительно-сушильный пункт полно­
стью осуществляет обработку свежеубранного зерна поточ22
' .
•
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пым методом с большой эффективностью по производитель-.
ности и при значительной экономии труда. '
При этом способе обработки посевного зерна, убранного
комбайнами, представляется возможным:
•
;,
а) сократить затрату рабочей силы в 3-*-3,5 раза;
б) облегчить труд рабочих;
' .в) обработать убранное за день, одним комбайном зерно
в течение этих же суток.
Лабораторная всхожесть зерна во всех случаях была впол­
не удовлетворительная.
2. Результаты полевого опыта
Результаты полевого опыта показали, что удаление сво­
бодной влаги с зерна, которую оно получает при сортирова­
нии его по удельному весу в жидкости, на центрифуге, не
ухудшает посевных качеств зерна- Растения, полученные из
семян «тяжелой» фракции, состоящей из семян, выравненных
по размерам, рассортированных по удельному весу в жидкости,
меньше страдают от сельскохозяйственных вредителей и луч­
ше переносят плохие метеорологические условия и дают повы­
шенный урожай. Подтверждается эффективность сортирова­
ния посевного материала по удельному весу, как фактора, по­
вышающего урожайность зерновых культур, установленного
работами многих исследователей.
IV. Удаление влаги с посевного зерна после термического
обеззараживания
До последнего времени химические методы борьбы с пыль­
ной головней и рисовой нематодой не дают положительных
результатов, и.поэтому, семена пшеницы, ячменя, риса, пора­
женные болезнью или вредителем, должны подвергаться тер­
мическому обеззараживанию, т. е. прогреванию в горячей
воде'(температура 44—45°С) в продолжение определенного
времени (от 15 минут до 3 часов). Вслед за термическим обез­
зараживанием семена нужно немедленно сушить.
После термического обеззараживания посевной материал
увеличивает свой первоначальный вес (от 36—39J/o до 79—
81*/о) и совершенно теряет свойство сыпучести (первые цифры
относятся к рису разных сортов, вторые — к пшенице «Лютесценс 62». Сушить такой материал в механизированных сушил­
ках непрерывного действия не представляется возможным.
В настоящее время зерно, которое подвергалось термиче­
скому обеззараживанию, сушаг^ путем периодического пере­
лопачивания, а в некоторых местах сушка производится в
отапливаемых помещениях на стеллажах с периодическим пе•23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
релопачиванием (Краснодарская рисовая станция). На такой
процесс сушки затрачивается большое количество времени,
рабочей силы, средств и не везде, удается высушить посевной
материал нормально.
* Отсутствие надежного приема сушки обеззараженного зер­
на задерживает внедрение в производство термического способа обеззараживания посевного материала. "В результате
очень часто производится посев зараженными семенами и, как
следствие этого, получается большое снижение урожая. Кроме
этого, проведение посева зараженными семенами способствует
распространению сельскохозяйственных вредителей и болез­
ней.
Удаление влаги с зерна, после термического обеззаражива­
ния, мы предлагаем производить на фильтрующей центрифуге.
1. Удаление свободной влаги с зерна на лабораторной
центрифуге без подвода теплого воздуха
Экспериментальная работа проводилась с рисом 4 сор­
тов (Сантахёзский, Краснодарский 424, BOPG 213 и Дубовский 129) и с яровой пшеницей Лютесценс 62.
Результаты проведенной работы показывают, что процесс
удаления влаги имеет такую же закономерность, которая по­
лучена была при удалении свободной влаги после сортирова­
ния зерна по удельному весу в жидкости. .
После 30 минут работы центрифуги на семенах различных
культур и сортов влаги осталось от 1,6 до 26,8% от первона­
чального веса навески.
•
2. Работа лабораторной фильтрующей центрифуги
с подводом теплого воздуха
Работа проводилась с рисом 4 сортов, пшеницей Лютес­
ценс 62, Цезиум Ш, ячменем Спартан II, Поллидум 43, До­
нецкий 650.
Установлено, что закономерность удаления влаги в зависи- v
мости от времени центрифугирования получилась та же, но s
удаление влаги идет более интенсивно.
• Для полного удаления влаги с семян риса после термиче­
ского обеззараживания на лабораторной фильтрующей цент­
рифуге необходимо 12—15 минут. С семян пшеницы Лютес­
ценс 62, Цезиум III, а -также с ячменя Спартан II, Пол­
лидум 43, Донецкий 650 удалить влагу, которую они при­
обретают в процессе термического однофазного обеззаражи­
вания, методом, центрифугирования за 45 минут ни с одной
культуры не удалось. Удаление влаги с семкн после термиче­
ского однофазного обеззараживания на фильтрующей центри­
фуге не ухудшает посевных качеств семян.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V. Экономическая эффективность применения дополнительного
сортирования семян по удельному весу в жидкости
Рекомендуемый дополнительный прием сортирования по­
севного зерна по удельному весу и удаления свободной влаги
с зерна путем центрифугирования вызывает дополнительные
расходы, связанные ^проведением этих операций.
Дополнительные расходы складываются из заработной
платы рабочих,
занятых на обслуживании агрегата, амортиза­
ционных1 отчислений за оборудование и производственное по­
мещение, отчислений на текущий ремонт и техническое обслу­
живание средств механизации, занятых в процессе, стоимости
материала для составления раствора, стоимости электро­
энергии и смазочных материалов..
Чистая экономия от применения предлагаемого нами до­
полнительного сортирования посевного зерна с гектара посева
получается равной для гороха — 62,51 руб., ячменя —
12,84 руб., пшеницы — 8,56 руб. U овса — 4,27 руб.
Капитальные вложения, связанные с дополнительным сор­
тированием посевного зерна по удельному весу в жидкости,
окупаются за один —'два сезона.
,
' • ОБЩИЕ^ ВЫВОДЫ
1. Весь семенной материал зерновых культур в увлажнен­
ной зоне, получаемый из-под комбайна, должен немедленно
подвергаться очистке от всех примесей и доводиться до уста­
новленных кондиций по чистоте и влажности.
2. Выделить семена первых сроков образования, которые
повышают урожай против контроля на 10—30%, из общей
массы выравненного посевного материала на существующих
зерноочистительных машинах невозможно, потому что в имею­
щихся машинах слабо используется удельный вес как признак
для сортирования.
.
Для отбора наибольшего количества биологически ценных
семян необходимо ввести дополнительную операцию по вы­
делению их путем сортирования по удельному весу в жидких
растворах, обеспечивающих наибольшую точность сортирова­
ния. По нашим данным, полнота разделения (точность сорти­
рования) пшеницы Московка получалась равной 99,83%, а
овса Немчиновского — 98,7%.
»
3. Посевной материал после сортирования его по удельно­
му весу в жидкости задерживает на своей поверхности и меж­
ду зернами различное количество свободной влапг, которое
колеблется от 5 до 37%, а после однофазного термического
обеззараживания против пыльной головни или рисовой нема­
тоды увеличивает свой первоначальный вес на 45—55%
(пшеница, ячмень)* на 36-^39% (рис) и полностью теряет
свойство сыпучести..
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Удалять свободную влагу с посевного матёрала, задер­
живаемую им на своей поверхности и в межзерновом про­
странстве в процессе сортирования по удельному весу в жидко­
сти, лучше всего на фильтрующей центрифуге с подводом теп­
лого воздуха.
5. В результате исследований установлена закономерность
протекания процесса удаления свободной влаги с семян в за­
висимости от времени, -которая выражается эмпирической
формулой. .
'
•
. с
6. Определены режимы работы фильтрующей центрифуги
для удаления свободной влаги с различных культур. Для пше­
ницы, ржи, овса следует принимать фактор разделения 750, а
для гороха и кукурузы — 480)
' ,
' <•
7. Удаление свободной влаги с посевного материала на
фильтрующей центрифуге не снижает посевных качеств его,
что подтверждается лабораторными анализами по определе­
нию энергии прорастания ii всхожести, а также учетом урожая,
По нашим данным горох, рассортированный по удельному ве­
су в жидкости (потонувшая фракция), дал повышение уро­
жая на 23,4%, овес в одном случае на 18%, .в другом—на 4
57%, а кукуруза — на -10—12% (зеленая масса) против контроля (нерассортированные культуры).
8. Пшеница Московская 2453, рассортированная по удель­
ному весу в жидкости с последующим удалением ее центри­
фугированием, не снижает- своих посевных качеств при дли­
тельном хранении. _
9. Посевной материал возвращающемся роторе центрифу­
ги образует тело вращения*, которое получается вращением
логарифмической кривой вокруг вертикальной, оси.
\,
10. Влагу,с семян риса, которую они приобретают в про­
цессе термического обеззараживания против рисовой немато­
ды, можно полностью удалить, на фильтрующей центрифуге
с подводом теплого воздуха на 15—20 минут.
11. Толщина слоя обрабатываемого материала, при'кото­
ром не будет наблюдаться повреждения зерна, может быть
определена расчетным путем по временному сопротивлению
зерна сжатию.
12. Исследование по определению продолжителыюстисортирования зерновых культур в жидкости при помощи кино­
съемки показано, .что полное разделение посевного патериала
происходит за 1 —1,5 минуты. '
,13. Скорость падения единичных зерен различных культур
в первом приближении можно определять из уравнения Рит-;
тингера по способу профессора П. В. Лященко.
14. Дополнительное сортирование посевного материала по
удельному весу в жидкости экономически оправдывается, а
OR
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
капитальные вложения, связанные с дополнительным сортиро­
ванием его по удельному весу в жидкости, окупаются .за
ч
один — два сезона.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих
работах автора
1.- «Поточный метод очистки и сушки свежеубрггнного се­
менного зерна», журн. «Селекция и семеноводство» № 7,-1952.
(в-соавторстве с И. Ф. Василенко).
'
,
2. «Электросушилка для селекционного зерна» Ж- «Земле­
делие» № 10, 1954. •
3. «Исследование по сортированию семян в жидкостях».
Сборник трудов по земледельческой механике, т. VI, 1961,
Сельхозгнз, М- . s .
4. «Сортирование зерна по удельному весу в жидкости»
Ж. «Наука и передовой опыт в с. х.» № 3, 1957.
5. «Удаление поверхностной влаги с семенного зерна» Ж.
«Вестник сельскохозяйственной науки» № 7, 1957.
6. «Удаление поверхностной влаги с семенного зерна после
сортирования его по удельному весу в жидкости». Труды
МИМЭСХ, том VIII, вып: III, 1959.
7. «Сушка посевного зерна после влажного термического
обеззараживания против пыльной головни и рисовой немато­
ды». Доклады ТСХА, вып. 73, 1962.
8. «Расположение зерна в роторе фильтр и рующей центри­
фуги при удалении влаги смачивания». Доклады ТСХА,
вып. 81, 1963,
9. «Сушка посевного зерна пшеницы и ячменя после влаж­
ного однофазного термического обеззараживания против
пыльной головни». Доклады ТСХА, вып. 86, 1963.
10. «Технология отбора посевного зерна и повышение его
качества». Доклады ТСХА, вып. 96, 1964.
Основные положения диссертации доложены и обсуждены:
1. На Всесоюзной конференции по земледельческой меха­
нике в ВАСХНИЛ в 1956 году.
2. На секции научо-технического Совета ВИСХОМА по
машинам для уборки зерновых и технических культур, 1958,
Л 60403 21/IV—64 г.
Объем 13Д п. л.
Заказ 644.
Тираж 150
Типография Московской с.-х. академии имени К. А. Тимирязева
Москва, А—8, Новое шоссе, 44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
934 Кб
Теги
798
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа