Метод определения показателей оценки эффективности обработки картофеля аэродинамическим способом

Нозим Исмоилович Джабборов; Антон Михайлович Захаров; Андрей Владимирович Зыков

Нозим Исмоилович Джабборов Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Антон Михайлович Захаров Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» https://orcid.org/0000-0003-3501-0543
Андрей Владимирович Зыков Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» https://orcid.org/0000-0002-3435-7468

Ключевые слова: обработка картофеля, аэродинамический способ, эмпирическая за- висимость, эффективность процесса, энергоемкость процесса, производительность

Аннотация

Введение. Применяемые методы подготовки картофеля к реализации имеют сущест-
венные недостатки. Аэродинамический способ очистки позволяет устранить их за
счет своих конструктивных особенностей. В ИАЭП – филиале ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
изготовлен экспериментальный образец установки очистки картофеля аэродинами-
ческим способом. Для получения высоких показателей эффективности обработки
клубнеплодов необходимо определить и оптимизировать потребную мощность, за-
траты энергии и производительность установки ПОКАС-1 ИАЭП.
Материалы и методы. Для определения оптимальных параметров потребной мощно-
сти, затрат энергии и производительности установки ПОКАС-1 применены теорети-
ческие методы моделирования на основе изучения процессов, протекающих в про-
цессе очистки картофеля.
Результаты исследования. В ходе экспериментальных исследований установлены
закономерности изменения потребной мощности, производительности и энергоем-
кости процесса очистки картофеля в зависимости от температуры воздуха на вы-
ходе из форсунки. Для определения массы отделившихся с поверхности картофеля
почвенных частиц установлена эмпирическая зависимость от температуры возду-
ха. Проведены исследования в различных режимах по разработанной программе
и методике. Результаты исследований показывают, что оптимальный режим пред-
реализационной обработки картофеля соответствует частоте вращения барабана
n = 20 мин‒1 и температуре воздуха на выходе из форсунки t = 40 °C; оптимальное
значение потребной мощности установки NП = 5,68 кВт.
Обсуждение и заключение. Энергоемкость технологического процесса предреа-
лизационной обработки картофеля с повышением производительности установки
с 0,025 т/ч до 0,030 т/ч возрастала, а при дальнейшем повышении производитель-
ности с 0,030 т/ч до 0,036 т/ч – резко снижалась. В целом значение энергоемкости технологического процесса варьировалось в пределах 794,5–1124,3 МДж/т, что свя-
зано с температурным режимом и большим энергопотреблением установки. Разра-
ботанный метод позволяет рассчитать потребную мощность, производительность
аэродинамической установки и затраты энергии на технологический процесс.

Биографии авторов

Антон Михайлович Захаров, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

старший научный сотрудник

Андрей Владимирович Зыков, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»

научный сотрудник

Литература

1. Camire M. E., Kubow S., Donnelly D. J. Potatoes and human health // Critical Reviews in Food Science
and Nutrition. 2009. Vol. 49, Issue 10. P. 823–840. DOI: https://doi.org/10.1080/10408390903041996
2. Scott R. K., Wilcockson S. J. Application of physiological and agronomic principles to the development
of the potato industry // The Potato Crop / Ed. P. M. Harris. Boston : Spinger, 1978. P. 678–704. DOI:
https://doi.org/10.1007/978-1-4899-7210-1_18
3. Separating potatoes from clods and stones in a fluidized bed medium / A. Zaltzman [et al.] // Transactions
of the ASAE. 1983. Vol. 26, no. 4. P. 987–990. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.34061
4. Ohwovoriole E. N., Oboli S., Mgbeke A. C. C. Studies and preliminary design for a cassava
tuber peeling machine // Transactions of the ASAE. 1988. Vol. 31, no. 2. P. 380–385. DOI: https://doi.
org/10.13031/2013.30718
5. Zhang X. W., Chiu Y. J., Yang C. H. Design and experiment of ultrasonic cleaning for crops //
Applied Mechanics and Materials. 2012. Vol. 201-202. P. 697–700. DOI: https://doi.org/10.4028/www.
scientific.net/AMM.201-202.697
6. Story A. G., Raghavan G. S. V. Sorting potatoes from stones and soil clods by infrared reflectance
// Transactions of ASAE. 1973. Vol. 16, no. 2. P. 304–309. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.37508
7. Constructive-regime parameters of rotor-brush cleaner for tuberous roots dry cleaning / B. Nuralin
[et al.] // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2018. Vol. 40. P. 113.
DOI: https://doi.org/10.1007/s40430-018-1004-0
8. Dual-frequency ultrasonic washing machine for fruits and vegetables / Z. Changping [et al.] // 2015
IEEE International Conference on Consumer Electronics. 2015. P. 152–153. DOI: https://doi.org/10.1109/
ICCE-TW.2015.7216828
9. Design and experiment of potato cleaning and sorting machine / X. Wang [et al.] // Transactions
of the Chinese Society for Agricultural Machinery. 2017. Vol. 48, Issue 10. P. 316–322. DOI: https://doi.
org/10.6041/j.issn.1000-1298.2017.10.040
10. Gao G., Zhang D., Liu J. Design of a new soil-tuber separation device on potato harvesters //
Computer and Computing Technologies in Agriculture IV. CCTA 2010. IFIP Advances in Information and
Communication Technology / Eds. D. Li, Y. Liu, Y. Chen. 2011. Vol. 346. P. 604–612. DOI: https://doi.
org/10.1007/978-3-642-18354-6_71
11. Экспериментальные исследования процесса сухой очистки картофеля / А. Л. Рапинчук
[и др.] // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Cерыя фізіка-тэхнічных навук. 2010. № 3.
С. 67–72.
12. Separating mechanism analysis and parameter optimization experiment of swing separation sieve
for potato and soil mixture / S. Xie [et al.] // Transactions of Chinese Society for Agricultural Machinery.
2017. Vol. 48, Issue 11. P. 156–164. DOI: https://doi.org/10.6041/j.issn.1000-1298.2017.11.019
13. Джабборов Н. И., Захаров А. М. Методика экологической оценки аспирационно-водяной
очистки воздуха при обработке картофеля аэродинамическим способом // Технологии и техниче-
ские средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
2017. № 91. С. 138–145.
14. Фомин И. М., Логинов Г. А., Захаров А. М. Технико-технологическая модернизация кар-
тофелеводства в товаропроизводящих хозяйствах Северо-Запада РФ // Сборник научных докладов
ВИМ. 2011. Т. 1. С. 95–103.
15. Hallee N. D. Aerodynamic properties of potatoes and associated soil materials // Transactions of
the ASAE. 1972. Vol. 15, no. 2. P. 303–307. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.37892
16. Abedi G., Abdollahpour S., Bakhtiari M. R. Aerodynamic properties of potato tubers to airflow
separation from stones and clods // International Journal of Vegetable Science. 2019. Vol. 25, no. 1.
P. 87–94. DOI: https://doi.org/10.1080/19315260.2018.1478920
17. Джабборов Н. И., Захаров А. М., Зыков А. В. Оценка эффективности применения аэроди-
намического способа для предреализационной обработки картофеля // Технологии и технические
средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018.
№ 95. С. 136–143. DOI: https://doi.org/10.24411/0131-5226-2018-10040