Тваринництво та технології харчових продуктів

Аналіз енергетичних характеристик вібраційного змішування багатокомпонентних сумішей сільськогосподарської сировини

Ігор Паламарчук, Олег Цуркан, Седат Севін, Владислав Паламарчук, Володимир Василів
Завантажити статтю
Анотація

 Забезпечення ефективності використання у тваринництві та рослинництві поживних речовин зернових, білкових, вітамінних та мінеральних кормів у складі повнораціонних кормових сумішей, а також відповідне зниження витрат на виробництво даної продукції, становить актуальність представлених досліджень та перспективи їх розвитку. Тому метою представлених досліджень є обґрунтування ефективних режимних параметрів приготування преміксів кормових сумішей внаслідок оцінки енергетичних параметрів процесу вібраційного перемішування. Дана оцінка проводилась шляхом порівняння результатів застосування вібраційного, лопатевого та вібролопатевого технологічного впливу. В умовах дії низькочастотних коливань спостерігається зменшення робочого опору розпушеного шару суміші, що дозволило отримати ефект зниження енерговитрат на процес. Тому у порівнянні із звичайними вібраційні змішувачі мають більшу питому продуктивність у 5-6 разів, забезпечують зменшення тривалості змішування у 2-3 рази, металомісткості  – на 17%, енергомісткості  – на 30%, капітальних витрат на виготовлення - на 18% і потужності привода – на 30-35%, що зумовлює зниження загальних витрат енергії в 3-4 рази. У результаті було обґрунтовано зону мінімальних енерговитрат, у якій зменшення опору технологічного середовища дозволило радикально зменшити сили тертя у процесі перемішування за умов забезпечення рівномірного розподілу з необхідною за технологічними вимогами концентрацією складових суміші. Збільшення амплітуди коливань супроводжується квадратичним підвищенням споживаної потужності, що зумовлене збільшенням розсіювання енергії у масі суміші у вигляді теплоти. Реалізація обґрунтованих робочих режимів перемішування дозволила зменшити енерговитрати запропонованого вібролопатевого перемішування у 2,0-2,5 рази порівняно з традиційною лопатевою обробкою. До практичної цінності приведених розробок можна віднести застосування вібролопатевих робочих органів та виконання приводного валу неколивним, що разом із мінімізацією енерговитрат на процес дозволяє зменшити динамічні навантаження на опорні вузли розробленого змішувача

Ключові слова

вібролопатеве перемішування; кормова маса; премікси; амплітуда та частота коливань; енерговитрати на привод; сипкий псевдозріджений шар; низькочастотні коливання

ЦИТУВАТИ
Palamarchuk, I., Tsurkan, O., Sevin, S., Palamarchuk, V., & Vasyliv, V. (2023). Analysis of energy characteristics of vibration mixing of multicomponent mixtures of agricultural raw materials. Animal Science and Food Technology, 14(1), 65-79. https://doi.org/ 10.31548/animal.1.2023.65
Використані джерела

[1] Aboderin, O.J., Ojebiyi, O.O., Popoola, A.J., Oyewole, A., & Olaitan,  N.T. (2021). Growth performance of broiler starter chickens fed varying levels of five different vitamin-mineral premixes. Nigerian Journal of Animal Production, 48(6), 121-129.

[2] Ahmed, Z.Y., Bos, F.P., Van Brunschot, M.C.A.J., & Salet, T.A. (2020). On-demand additive manufacturing of functionally graded concrete. Virtual and Physical Prototyping, 15(2), 194-210.

[3] Bunkin, N.F., Shkirin, A.V., Ninham, B.W., Chirikov, S.N., Chaikov, L.L., Penkov,  N.V., ... & Gudkov, S. Drincha, V. (2006). Shaking-induced aggregation and flotation in immunoglobulin dispersions: Differences between water and water–ethanol mixtures. ACS Omega, 5(24), 14689-14701.

[4] Caixu, Y.U.E., Haining, G.A.O., Xianli, L.I.U., Liang, S.Y., & Lihui, W.A.N.G. (2019). A review of chatter vibration research in milling. Chinese Journal of Aeronautics, 32(2), 215-242.

[5] Carlson, J.C., Stahl, R. S., Deliberto, S.T., Wagner, J.J., Engle, T.E., Engeman, R.M., Olson, C.S., Ellis,  J.W., & Werner,  S.J. (2018). Nutritional depletion of total mixed rations by European starlings: Projected effects on dairy cow performance and potential intervention strategies to mitigate damage. Journal of Dairy Science, 101(2), 1777-1784. doi: 10.3168/js.2017-12858.

[6] Debnath, C., Dube, K., Saharan, N., Tiwari, V.K., Datta, M., Sahoo, L., & Das, P. (2016). Growth and production of endangered Indian butter catfish, Ompok bimaculatus (Bloch) at different stocking densities in earthen ponds. Aquaculture Research, 47(10), 3265-3275.

[7] Ding, H., Zhong, X., Liu, B., Shi, L., Zhou, T., & Zhu, Y. (2021). Mixing mechanism of a straight channel micromixer based on light-actuated oscillating electroosmosis in low-frequency sinusoidal ac electric field. Microfluidics and Nanofluidics, 25, 1-15.

[8] GOST 21339-75. (1977). Tachometers. General technical requirements. USSR: National Committee on Standards at the Cabinet of Ministers.

[9] Huang, J., Zhang, J., Ren, J., & Chen, H. (2021). Anti-rutting performance of the damping asphalt mixtures (DAMs) made with a high content of asphalt rubber (AR). Construction and Building Materials, 271, article number 121878.

[10] Ivanec, V.N., Borodulin, D.M., Sukhorukov, D.V., Popov, A.M., & Tikhonov, V.V. (2014). Design of drum-type apparatus for processing of bulk materials. Procedia Chemistry, 10, 391-399.

[11] Li, W., Jiang, Y., Jin, Y., & Zhu, X. (2019). Investigation of the influence of DMMP on the laminar burning velocity of methane/air-premixed flames, Fuel, 235, 1294-1300.

[12] Liu, J., Yang, J., Sun, P., Gao, W., Yang, C., & Fang, J. (2019). Compound combustion and pollutant emissions characteristics of a common-rail engine with ethanol homogeneous charge and polyoxymethylene dimethyl ether injection. Applied Energy, 239, 1154-1162. doi: 10.1016/j. apenergy.2019.02.036.

[13] Mushtruk, M., Bal-Prylypko, L., Slobodyanyuk, N., Boyko, Y., & Nikolaienko, M. (2022). Design of Reactors with Mechanical Mixers in Biodiesel Production. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 197-207. doi: 10.1007/978-3-031-06044-1_19.

[14] Mushtruk, M., Deviatko, O., Ulianko, S., Kanivets, N., & Mushtruk, N. (2021). An Agro-Industrial Complex Fat-Containing Wastes Synthesis Technology in Ecological Biofuel. In Lecture Notes in Mechanical Engineering (pp. 361-370). doi: 10.1007/978-3-030-77823-1_36.

[15] Palamarchuk, I., Mushtruk, M., Sukhenko, V., Dudchenko, V., Korets, L., Litvinenko, A., Deviatko, O., Ulianko, S., & Slobodyanyuk, N. (2020). Modelling of the process of vybromechanical activation of plant raw material hydrolysis for pectin extraction. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 14, 239-246.

[16] Piñeiro-Vázquez, A.T., Jiménez-Ferrer, G., Alayon-Gamboa, J.A., Chay-Canul, A.J., AyalaBurgos, A.J., Aguilar-Pérez, C.F., & Ku-Vera, J.C. (2017). Effects of quebracho tannin extract on intake, digestibility, rumen fermentation, and methane production in crossbred heifers fed low-quality tropical grass. Tropical Animal Health and Production, 50(1), 29-36. doi: 10.1007/ s11250-017-1396-3.

[17] Roy, L.A., Teichert-Coddington, D., Beck, B.H., Dahl, S., James, J., Guo, J., & Davis, D.A. (2020). Evaluation of Stocking Density and Dietary Fish Meal Inclusion for Intensive Tank Production of Pacific White Shrimp Litopenaeus vannamei Cultured in Low-Salinity Waters of Western Alabama. North American Journal of Aquaculture, 82(3), 345-353.

[18] Sá-Caputo, D., Paineiras-Domingos, L.L., Francisca-Santos, A., Dos Anjos, E.M., Reis,  A.S., Neves, M.F.T., Oigman, W., Oliveira, R., Brandão, A., Machado, C.B., Chiementin, X., Taiar, R., Sartório,  A., & Bernardo-Filho,  M. (2019). Whole-body vibration improves the functional parameters of individuals with metabolic syndrome: An exploratory study. BMC Endocrine Disorders, 19, 1-10.

[19] Santhiralingam, S., Sinniah, J. (2018). A study on making complete feed blocks for cattle with different combinations of fodder grasses and agricultural wastes. International Journal of Scientific and Research Publications, 8(9), 121-132.

[20] Silva, S.S., Duarte, A.R.C., Carvalho, A.P., Mano, J.F., & Reis, R.L. (2011). Green processing of porous chitin structures for biomedical applications combining ionic liquids and supercritical fluid technology. Acta Biomaterialia, 7(3), 1166-1172.

[21] Singh, A.P., & Agarwal, A.K. (2021). Performance and emission characteristics of conventional diesel combustion/partially premixed charge compression ignition combustion mode switching of the biodiesel-fueled engine. International Journal of Engine Research, 22(2), 540-553.

[22] Sun, W., Jo, S., & Seok, J. (2019). Development of the optimal bluff body for wind energy harvesting using the synergetic effect of coupled vortex-induced vibration and galloping phenomena. International Journal of Mechanical Sciences, 156, 435-445.

[23] Wang, J., Geng, L., Ding, L., Zhu, H., & Yurchenko, D. (2020). The state-of-the-art review on energy harvesting from flow-induced vibrations. Applied Energy, 267, article number 114902.

[24] Wathelet, M., Chatelain, J.L., Cornou, C., Giulio, G.D., Guillier, B., Ohrnberger,  M., & Savvaidis,  A. (2020). Geopsy: A user-friendly open-source tool set for ambient vibration processing. Seismological Research Letters, 91(3), 1878-1889.