Научный архив: статьи

Загрязнение воздушной среды производственной пылью на предприятиях агропромышленного комплекса оказывает многоплановое негативное воздействие, создавая прямую угрозу здоровью персонала, снижая срок службы оборудования и повышая риски возникновения чрезвычайных ситуаций для окружающей среды. Существующие методы очистки, особенно для частиц размером менее 10 мкм, часто неэффективны или энергозатратны. Целью работы является комплексное теоретическое обоснование и разработка аналитических моделей для оценки эффективности нового газожидкостного вихревого сепарационного устройства с тангенциально-лопаточным завихрителем, комбинирующего центробежный и инерционный механизмы сепарации в поперечном потоке. На основе анализа траекторий движения частиц и уравнений массопереноса были разработаны аналитические зависимости, позволяющие прогнозировать фракционную эффективность сепарации в зависимости от расходов газа (G) и орошающей жидкости (L). Установлено, что эффективность центробежной сепарации критически зависит от соотношения L/G: увеличение подачи жидкости снижает крутку потока. Так, для частиц диаметром 10 мкм при соотношении L/G = 0,12 эффективность достигает 80%, но падает до 18% при L/G = 0,47. В то же время эффективность инерционного осаждения на каплях жидкости зависит от нагрузки по жидкости, демонстрируя положительную корреляцию с размером частиц. Увеличение расхода жидкости с 21 до 168 кг/ч повышает эффективность инерционного механизма для частиц 10 мкм с 56% до 94%. Расчет суммарной эффективности сепарации подтверждает высокий потенциал устройства для улавливания широкого фракционного состава производственной пыли. Разработанные модели и полученные результаты создают основу для проектирования высокоэффективных систем пылеочистки, целенаправленно адаптированных к условиям агропромышленного комплекса, в частности для предприятий по производству комбикормов и переработке зерна.

Исследование методологических аспектов формирования и развития экономической базы сельских территорий показало, что особую роль в этом процессе играют интегрированные аграрные формирования, которые являются центральными пунктами в системе территориального разделения труда и процесса воспроизводства рабочей силы. Анализ развития концепции экономической базы в условиях формирования сельских территориальных систем выявил, что эта концепция в ее традиционном виде не соответствует современным представлениям об источниках и конечных целях развития территориальных социально-экономических систем и требует существенных дополнений. Это связано с исчерпанием ресурсов экстенсивного роста экономики и переходом к интенсивной модели. Выявлена тенденция формирования тесной и прямой зависимости между развитием интегрированных аграрных формирований и ростом непроизводственной сферы в сельских территориях. При этом научная новизна заключается в выявлении ослабления связи между аграрной занятостью и динамикой сельского населения в регионах с крупными аграрными формированиями. Указанную динамику необходимо учитывать при проведении перспективных расчетов численности сельского населения при разработке стратегии развития субъектов крупного, среднего и малого предпринимательства. При этом недопустимо рассматривать сельское пространство как источник имеющихся ресурсов, не учитывая такие аспекты, как влияние на уровень жизни населения, благоустройство населенных пунктов, доступность рабочих мест, социальных центров и рекреационных зон. Существенным аспектом развития теории экономической базы должен быть учет взаимосвязей отдельных сельских территорий и их реального функционирования в рамках межтерриториальных кооперационных структур. Таким образом, концепция развития и территориальной организации экономической базы сельских территорий должна учитывать две взаимосвязанные стороны. С одной стороны, она должна развиваться как самостоятельный территориально-производственный комплекс, представляющий собой экономически целостную и территориально обособленную часть народнохозяйственного комплекса. С другой стороны, она должна функционировать как функциональная подсистема, обеспечивающая устойчивое развитие сельских территорий.

В данной научной статье представлены возможности совершенствования инновационных энергосберегающих решений в аграрной отрасли, а также изучаются вопросы управления энергопотреблением и повышения энергоэффективности. Представлены результаты экспериментальных исследований мобильной биогазовой установки, работающей в термофильном режиме сбраживания (при температуре 55°C) органических отходов, получением биогаза и органических удобрений. Экспериментальные данные показали, что состав полученного биогаза включает: 67,8% метана (CH4), 28% углекислого газа (CO2), 3% водорода (H2), 1% азота (N2), 0,1% воды (H2O) и сероводорода (H2S) на уровне 0,03 %. В ходе 16-дневного исследования была оценена эффективность переработки органических отходов различных видов животноводства, в результате чего получили следующие объемы биогаза: 10 м³ из свиного навоза, 7 м³ из куриного помета, 5 м³ из конского навоза и 8 м³ из навоза крупного рогатого скота (КРС). Результаты комплексного анализа, полученного высококачественного органического удобрения по агрохимическим, микробиологическим, санитарно-паразитологическим и санитарно-энтомологическим показателям были проведены в сертифицированной лаборатории ФГБУ «Татарская межрегиональная ветеринарная лаборатория». После переработки органических отходов в биогазовой установке содержание азота в субстрате увеличилось на 3,5 раза по сравнению с исходным материалом. Значение pH полученного удобрения составило 7, что указывает на нейтральный pH. Содержание фосфора достигло 2,3%, а калия - 1,3%. Эти данные подчеркивают потенциал использования органических отходов как источника возобновляемой энергии, что может способствовать устойчивому развитию сельского хозяйства и снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Цель исследования - определение путевого расхода топлива грузового автомобиля сельскохозяйственного назначения в процессе движения по дороге с высоким сопротивлением качению с учетом комбинированного регулирования мощности дизельного двигателя. Для определения путевого расхода топлива предложена методика определения многопараметрической характеристики дизельного двигателя с учетом комбинированного регулирования мощности посредством изменения состава смеси и угла закрытия впускных клапанов. Представлена методика определения путевого расхода топлива груженного автомобиля при движении по дороге с высоким коэффициентом сопротивления качению. Путем теплового расчета получена многопараметрическая характеристика двигателя КАМАЗ 740.50-360 с традиционным и комбинированным регулированием мощности. Определены потребные затраты мощности при движении автомобиля КАМАЗ-6460 с полуприцепом СЗАП-95171К по грунту. Построена топливно-экономическая характеристика автомобиля, буксирующего по горизонтальной грунтовой дороге полуприцеп с полной загрузкой. Получено снижение путевого расхода топлива при движении автомобиля на низших передачах. Благодаря комбинированному регулированию мощности двигателя достигнуто снижение путевого расхода топлива при движении автомобиля на первой передаче на 13 %, что соответствует снижению расхода топлива на 0,0151 л/(т км) по сравнению с автомобилем мощность двигателя, которого регулируется качественно. Комбинированное регулирование мощности дизельного двигателя представляет собой инновационный подход к контролю мощности двигателя, который сравнивается с традиционным качественным регулированием. При пониженной скорости движения автомобиля комбинированное регулирование мощности позволяет снизить расход топлива, а при движении автомобиля под уклон способствует снижению расхода топлива. Предложена методика расчета эффективных параметров двигателя с комбинированным регулированием мощности. Обоснованы диапазоны качественного и количественного регулирования мощности. Предложенный способ регулирования позволяет снизить путевой расход топлива автомобиля при работе двигателя с низкой нагрузкой в условиях движения на низких передачах.

Целью исследований является выявление недостатков технологической схемы термической утилизации отходов птицеводства и расширение возможностей использования энергетического потенциала топливного газа и его эксергетической составляющей. Технологическая линия утилизации отходов птицеводства подвергается декомпозиции методом построения графов. Уравнения балансов (материальных и энергетических) как инструмент научных исследований использовались для определения источников низкопотенциальной энергии. Проанализировав открытые источники, выявили крупные центры образования отходов, тем самым обозначив их как центры внедрения наилучших инженерных решений по утилизации отходов, т. е. в данных районах предлагается размещение установок по термической утилизации помета птицы с получением топливного газа. Данные центры реализуют кустовой метод сбора и утилизации отходов. Проведя декомпозицию технологической схемы газификационной установки, выявили пути повышения энергетической эффективности, а именно использование части топливного газа на собственные нужды, а также отбор низкопотенциального тепла с помощью тепловых насосов для предварительного подсушивания исходного сырья. Определенный состав золы, достигающий 10-20 % от общей массы сырья, пригоден в качестве минерального удобрения. Решением транспортной задачи получены оптимальные логистические маршруты для доставки данного продукта до потребителей в границах региона. Выявленный избыток возможен к реализации на внешнем рынке минеральных удобрений. Газификационные установки позволяют снизить объем отхода до 80-90 % в зависимости от исходной влажности. При анализе внутренних связей в газификационной установке выявлены потенциальные возможности оптимизации по приходной части баланса, а именно по расходу энергоресурсов на собственные нужды. В частности, использование части топливного газа на подогрев установки и выработку пара, а также использование низкопотенциального тепла конденсата в тепловых насосах. В дополнение получаемая зола, в составе которой преобладают фосфор и калий, пригодна для внесения на сельскохозяйственные поля.