Работа выполнена по проекту № 16-38-00343 РФФИ. В статье изложены результаты расчета и оценки показателей эффективности технологического процесса очистки клубней картофеля аэродинамическим способом, такие как производительность проектируемой машины и время очистки. Приведены расчетные зависимости продолжительности очистки и производительности проектируемой машины от ее конструктивно-технологических параметров и физико-механических свойств клубней картофеля.
Ключевые слова: аэродинамический способ, картофель, производительность машины, продолжительность очистки, эффективность технологического процесса
Математические модели для определения статических и динамических характеристик, а также технико-экономических показателей эффективности машины и процесса очистки картофеля предложенным авторами аэродинамическим способом подробно изложены в работах [1, 2].
В данной работе представлены результаты расчета показателей эффективности машины и процесса очистки картофеля аэродинамическим способом. В качестве показателей оценки эффективности рассмотрены среднее значение времени очистки картофеля и производительность машины в зависимости от многочисленных производственных факторов.
В таблице 1 приведены значения поправочного коэффициента в зависимости от твердости, влажности, температуры примесей и коэффициента поглощения тепла клубней картофеля.
Таблица 1
Значения поправочного коэффициента, твердости, влажности, температуры и коэффициента поглощения тепла клубней картофеля при аэродинамической очистке
|
Первоначальная твердость примеси и поверхности клубней до очистки |
Твердость примеси и поверхности клубней в начале образования твердой корки |
Первоначальная влажность примеси и поверхности клубней до очистки |
Влажность примеси и поверхности клубней в начале образования твердой корки |
Температура примеси и поверхности клубней до очистки |
Температура направленного воздушного потока на клубни |
Коэффициент поглощения тепла клубнями и почвенной примесью |
Поправочный коэффициент |
|
0,2 |
18 |
25 |
10 |
20 |
100 |
0,2 |
1,485 |
|
0,5 |
1,458 |
||||||
|
0,7 |
1,441 |
||||||
|
0,2 |
18 |
25 |
10 |
20 |
150 |
0,2 |
0,989 |
|
0,5 |
0,972 |
||||||
|
0,7 |
0,961 |
||||||
|
0,2 |
18 |
25 |
10 |
20 |
100 |
0,4 |
0,742 |
|
0,5 |
0,729 |
||||||
|
0,7 |
0,721 |
||||||
|
0,2 |
18 |
25 |
10 |
20 |
150 |
0,4 |
0,494 |
|
0,5 |
0,485 |
||||||
|
0,7 |
0,480 |
||||||
|
0,2 |
18 |
25 |
10 |
20 |
100 |
0,6 |
0,494 |
|
0,5 |
0,486 |
||||||
|
0,7 |
0,480 |
||||||
|
0,2 |
18 |
25 |
10 |
20 |
150 |
0,6 |
0,329 |
|
0,5 |
0,324 |
||||||
|
0,7 |
0,320 |
,%
,%
, оС
, оС
Анализ показывает, что факторы, влияющие на процесс очистки клубнеплодов, такие как: первоначальная влажность, температура, твердость примеси и поверхности клубней до и в процессе очистки, коэффициент поглощения тепла, колеблются в широких пределах в зависимости от сорта и срока их хранения (таблица 1). В этой связи, значение поправочного коэффициента 
также изменяется в достаточно широких пределах. Расчетные данные показывают, что с повышением температуры направленного воздушного потока 
, увеличением коэффициента поглощения тепла клубнями 
и первоначальной твердости примеси и поверхности клубней 
значения коэффициента имеют тенденцию к уменьшению. Данные таблицы 1 показывают, что в зависимости от изменения факторов, влияющих на процесс очистки, значения коэффициента колеблются в пределах от 0,320 до 1,485.
На рисунке 1 и 2 представлены графические зависимости поправочного коэффициента от первоначальной твердости примеси и поверхности клубней до очистки 
, при фиксированных значениях твердости примеси и поверхности клубней в начале образования твердой корки 
, влажности примеси, температуры примеси, подаваемого воздуха и коэффициента поглощения тепла.
Рис. 1. Зависимости поправочного коэффициента от первоначальной твердости примеси и поверхности клубни до очистки (при 
; 
; 
; 
; 
; 
— кривая 1; 
кривая 2; 
кривая 3)
Рис. 2. Зависимости поправочного коэффициента от первоначальной твердости примеси и поверхности клубни до очистки (при ; ; ; ; 
; — кривая 1; кривая 2; 
кривая 3)
В таблицах 2 и 3 приведены значения поправочного коэффициента, времени действия направленного воздушного потока и очистки картофеля (при температуре направленного воздушного потока на клубни 
оС и 
оС, коэффициента поглощения тепла клубнями и почвенной примеси 
и 
).
На рисунке 3 показаны графические зависимости среднего значения времени очистки 
от поправочного коэффициента при фиксированных значениях времени 
воздействия направленного воздушного потока на клубни и первоначальной твердости примеси и поверхности клубней до очистки при 
.
Таблица 2
Значения поправочного коэффициента, времени действия направленного воздушного потока и очистки картофеля (при температуре направленного воздушного потока на клубни , оС и коэффициенте поглощения тепла клубнями и почвенной примеси ; первоначальная влажность примеси и поверхности клубней до очистки 
,%)
|
Время воздействия направленного воздушного потока на клубни |
Первоначальная твердость примеси и поверхности клубней до очистки |
Поправочный коэффициент |
Среднее время очистки картофеля |
|
0,4 |
0,2 |
1,485 |
0,594 |
|
0,5 |
1,458 |
0,583 |
|
|
0,7 |
1,441 |
0,576 |
|
|
0,6 |
0,2 |
1,485 |
0,891 |
|
0,5 |
1,458 |
0,875 |
|
|
0,7 |
1,441 |
0,865 |
Рис. 3. Зависимости среднего значения времени очистки от поправочного коэффициента ( 1 — при 
; 2 — при 
; 
)
Таблица 3
Значения поправочного коэффициента, времени действия направленного воздушного потока и очистки картофеля (при температуре направленного воздушного потока на клубни
, оС и коэффициенте поглощения тепла клубнями и почвенной примеси ; первоначальная влажность примеси и поверхности клубней до очистки 
,%)
|
Время воздействия направленного воздушного потока на клубни, |
Первоначальная твердость примеси и поверхности клубней до очистки, |
Поправочный коэффициент |
Среднее время очистки картофеля |
|
0,4 |
0,2 |
0,329 |
0,132 |
|
0,5 |
0,324 |
0,130 |
|
|
0,7 |
0,320 |
0,128 |
|
|
0,6 |
0,2 |
0,329 |
0,197 |
|
0,5 |
0,324 |
0,194 |
|
|
0,7 |
0,320 |
0,192 |
На рисунке 4 показаны графические зависимости среднего значения времени очистки от поправочного коэффициента при фиксированных значениях времени воздействия направленного воздушного потока на клубни и первоначальной твердости примеси и поверхности клубней до очистки при 
.
Рис. 4. Зависимости среднего значения времени очистки от поправочного коэффициента ( 1 — при ; 2 — при ; 
)
В таблице 4 приведены расчетные значения производительности машины от вместимости и частоты вращения чаши, плотности картофеля и поправочного коэффициента, при коэффициенте поглощения тепла клубнями и почвенной примеси 
и температуры направленного воздушного потока на клубни 
, оС.
Таблица 4
Значения производительности машины от вместимости и частоты вращения чаши, плотности определенного объема картофеля и поправочного коэффициента (коэффициент поглощения тепла клубнями и почвенной примеси ; температура направленного воздушного потока на клубни , оС)
|
Вместимость чаши |
Плотность определенного объема картофеля |
Частота вращения чаши
|
Поправочный коэффициент
|
Первоначальная твердость примеси и поверхности клубней до очистки
|
Производительность машины
|
|
0,1 |
0,65 |
2 |
0,494 0,485 0,480 |
0,2 0,5 0,7 |
0,263 0,268 0,270 |
|
4 |
0,494 0,485 0,480 |
0,2 0,5 0,7 |
0,526 0,536 0,542 |
||
|
6 |
0,494 0,485 0,480 |
0,2 0,5 0,7 |
0,789 0,804 0,812 |
, т/ч
Расчеты показывают, что значение производительности в большей степени зависит от частоты вращения 
и объема 
(вместимости) чаши, первоначальной твердости примеси и поправочного коэффициента . С увеличением частоты вращения чаши возрастает и кратность воздействия направленного воздушного потока на единицу площади клубней, что обеспечивает сокращение времени очистки и повышению производительности машины.
С увеличением первоначальной твердости примеси и поверхности клубни от 0,2 до 0,7 кг/см2, также производительность повышается. Это объясняется тем, что при высоком значении требуется меньше энергии для сушки примеси и поверхности, а также очистки продукции.
На рисунке 5 представлены зависимости производительности машины для очистки картофеля аэродинамическим способом от поправочного коэффициента при фиксированных значениях вместимости чаши 
, плотности картофеля 
, частоты вращения чаши 
.
Рис. 5. Зависимости производительности машины для очистки картофеля аэродинамическим способом от поправочного коэффициента
при фиксированных значениях вместимости чаши 
, плотности картофеля 
(1 — частота вращения чаши 
; 2 — частота вращения чаши 
; 3 — частота вращения чаши 
)
Показатели эффективности и качества процесса очистки картофеля аэродинамическим способом зависят от гидротермического режима работы машины, характеризующегося такими показателями как температура направленного воздушного потока на клубни, коэффициента поглощения тепла и физико-механическими свойствами примесей и очищаемого продукта и т.д.
Значения поправочного коэффициента, производительности машины и время очистки колеблются в широких пределах в зависимости от выше перечисленных факторов.
Как показывает практика, из-за плохой теплопроводимости в процессе очистки, картофель медленно нагревается, что приводит к аккумуляции в нем температуры, и медленно охлаждается. В этой связи, с целью сохранения качества данной продукции, следует экспериментально обосновать гидротермический режим очистки.
Литература:
- Джабборов Н.И., Захаров А.М. Математические модели для определения динамических характеристик машины и процесса очистки картофеля аэродинамическим способом (некоторые результаты проекта 16-38-00343 РФФИ) /Научный журнал «Молодой ученый», № 16 (120), август-2, 2016 г. С. 88 — 92.
- Джабборов Н.И., Захаров А.М., Зыков А.В. Математические модели для определения технико-экономических показателей оценки эффективности процесса очистки картофеля аэродинамическим способом (некоторые результаты проекта 16-38-00343 РФФИ) /Научный журнал «Молодой ученый», № 16 (120), август-2, 2016 г. С. 85 — 88.
