Способ и устройство нормативной, технологически и экономически оптимальной комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства Российский патент 2017 года по МПК A01K29/00 A23N17/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к технологиям тепловой сушки сыпучих кормов, комбинированных кормов и кормовых смесей для животных и птицы в животноводстве и птицеводстве посредством энергии инфракрасного излучения совместно с кондуктивным нагревом сыпучих кормов и может быть использовано в отраслях промышленного животноводства и птицеводства, при переработке кормов, а также в отрасли кормопроизводства в сельском хозяйстве.

Известны способ и устройство экономичной транспортировки птичьих яиц магистральным транспортером птицефабрики, в результате использования которых устанавливается такое значение скорости движения ленты транспортера, при котором обеспечивается наименьшая на данный момент времени сумма затрат от расчетной потери стоимости поврежденных при транспортировке яиц и на электроэнергию для электропривода транспортера [Патент РФ 2414396. Способ и устройство экономичной транспортировки птичьих яиц магистральным транспортером птицефабрики / Дубровин А.В. и др. // БИ, 2011. №8].

Недостатком известного технического решения является невозможность его прямого использования при технологически или экономически оптимальной сверхвысокочастотной сушке сыпучих кормов для животноводства и птицеводства.

Известно техническое решение энергосберегающего обеззараживания кормов и продуктов животноводства и птицеводства. Имеется информация о требуемых дозах облучения и о массах обеззараживаемых продуктов. Определяется необходимое напряжение питания ускорителя электронов. В зависимости от массы продукта корректируют режим облучения каждого продукта при поступлении его в зону облучения [Патент РФ 2521712. Способ и устройство энергосберегающего обеззараживания кормов и продуктов животноводства и птицеводства / Дубровин А.В. и др. // БИ, 2014. №19].

Известно техническое решение экономически оптимального и энергетически рационального режима обеззараживания кормов и других продуктов пучками быстрых электронов. Автоматически определяется экономический минимум суммы стоимостей потерь обеззараживаемой продукции и эксплуатационных энергетических затрат на облучение и на транспортировку кормов и других продуктов сельского хозяйства. По величине аргумента облученности искусственно формируют функциональные зависимости экономических затрат З_прод1 от потерь продуктов из-за их зараженности в отсутствие облученности или при ее малых уровнях. Также формируют зависимости экономических затрат З_ост1 от потерь кормов и других продуктов из-за чрезмерно сильного облучения их пучками быстрых электронов, которые взаимодействуют с клеточной структурой биомассы кормов и других продуктов. Первая из этих зависимостей З_прод1 нелинейно убывает с ростом облученности Р_обл, начинаясь с определенного (заранее известного по результатам измерений санитарно-гигиенических свойств материалов, поступающих на радиационную стерилизационную обработку) уровня зараженности биоматериала. Вторая зависимость З_ост1 нелинейно возрастает, начинаясь с минимального значения порога облученности, достаточного для появления первых необратимых изменений в биологических продуктах растительного и животного происхождения. Допустимый уровень затрат на потери продукции из-за таких изменений ее качества определяется в конкретных опытных работах. Также формируют аналогичные зависимости экономических затрат на электроэнергию для транспортировки продуктов З_тран1 и для их облучения З_облуч1 от величины облученности. Третья зависимость З_тран1 есть постоянная величина при постоянной скорости движения рабочего органа транспортера и при неизменной массе продуктов, изменяющаяся по значению пропорционально скорости движения рабочего органа транспортера и массе продуктов. Четвертая зависимость З_облуч1 линейно возрастает с ростом облученности Р_обл. Полученные четыре функции затрат складывают в диапазоне изменения искусственно сформированного сигнала облученности и определяют минимальное значение этой целевой функции (критерия оптимизации по минимуму суммы указанных затрат) З_Σ1=З_прод1+З_ост1+З_облуч1+З_тран1. Производится точное и экономически оптимальное, и при этом энергосберегающее, обеззараживание каждого продукта с его массой [Патент РФ 2533585. Устройство экономичного и энергосберегающего обеззараживания кормов и продуктов животноводства и птицеводства / Дубровин А.В. // БИ, 2014. №11].

Известен процесс комбинированного нагрева зерен сои, причем сверху в зернам теплота доставляется в форме инфракрасной лучистой энергии, а снизу - происходит прямой, контактный, кондуктивный нагрев транспортерное ленты, перемещающей зерна сои через зону такой комбинированной сушки [Шувалов А.М., Машков А.Н., Чернов Д.С., Калинин В.Ф., К.А. Набатов. Расчет показателей процесса нагрева зерна сои // Техника в сельском хозяйстве, 2014. №6. С.7-9]. Недостатком по существу наиболее близкого к заявляемому техническому решению аналога является следующий недостаток. Во-первых, зерно нагревают только по требованиям норм технологического проектирования, что является либо не достижимым, поскольку не ведется учет многих посторонних влияющих факторов самого зерна и условий, содействующих выведению из камеры сушки излишней влаги. Поэтому высокая точность проведения непрерывного производственного процесса столь сложной комбинированной сушки вряд ли достижима. В указанном литературном источнике прямо сказано, что отклонение (осталось неясным, в одну ли только сторону это отклонение) результата составило 11%, что для целей практики чрезвычайно много. Во-вторых, имея столь многофункциональный набор технических средств одновременно и ИК сушки, и сушки путем кондуктивного (или контактного) нагрева, данное техническое решение не может предложить никаких других весьма результативных вариантов эффективного управления процессом сушки зерен сои и т.п., иначе как для важных и только опытных работ

Задачей изобретения является повышение точности при автоматизированном поиске и достижении технологически оптимального и энергетически рационального режима комбинированной инфракрасной (далее ИК) и кондуктивной сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства путем определения экономического минимума первой суммы стоимостей потерь продукции животноводства и птицеводства при кормлении поголовья высушиваемыми сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева. Другой задачей изобретения является повышение точности при автоматизированном поиске и достижении экономически оптимального и энергетически рационального режима комбинированной ИК и кондуктивной сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства путем определения экономического минимума второй суммы стоимостей потерь продукции животноводства и птицеводства при кормлении поголовья высушиваемыми сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева и эксплуатационных энергетических затрат на сушку и на транспортировку кормов, что необходимо для передачи высушенных сыпучих кормов на временное хранение, а не сразу для кормления животных. Второй режим сушки максимально экономит энергозатраты на сам процесс сушки. Также задачей изобретения является энергосбережение при комбинированной ИК и кондуктивной сушке сыпучих кормов и повышение точности сушки сыпучих кормов с заранее установленным для них технологическим диапазоном мощностей инфракрасной и кондуктивной составляющих сушки, гарантированно обеспечивающим заданное качество комбинированной ИК и кондуктивной сушки. Таким образом, задачей изобретения также является расширение арсенала технических средств аналогичного назначения, а именно для комбинированной ИК и кондуктивной сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства.

В результате использования изобретения для режима непосредственного кормления животных и птицы устанавливается такое технологически наилучшее количественное сочетание абсолютных значений мощностей комбинированной ИК и кондуктивной сушки за счет ИК излучения и кондуктивного нагрева при комбинированной ИК и кондуктивной сушке сыпучих кормов, при котором обеспечивается наименьшая на данный момент времени сумма затрат от расчетной потери стоимости потерь продукции животноводства и птицеводства при кормлении поголовья высушиваемыми сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева. В результате использования изобретения для режима последующего хранения сыпучих кормов устанавливается такое экономически наилучшее значение мощности комбинированной ИК и кондуктивной сушки сыпучих кормов, при котором обеспечивается наименьшая на данный момент времени сумма затрат от расчетной потери стоимости потерь продукции животноводства и птицеводства при кормлении поголовья высушиваемыми сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева и эксплуатационных энергетических затрат на комбинированную ИК и кондуктивную сушку и на транспортировку сыпучих кормов. Также в результате использования изобретения при поступлении в зону комбинированной ИК и кондуктивной сушки сыпучих кормов устанавливаются такие количественные значения мощностей ИК облучения и кондуктивного нагрева при комбинированной сушке, которые обеспечивают энергосбережение и повышение точности сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства. Таким образом, технический результат заключается в реализации устройством заявленного назначения комбинированной ИК и кондуктивной сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства.

Вышеуказанный технический результат достигается способом комбинированной ИК и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства, включающим в себя применение принудительно вентилируемой камеры сушки, регулируемых регулятором мощности ИК излучения и регулятором мощности кондуктивного нагрева посредством соответственно ИК излучателя и кондуктивного нагревателя для комбинированной ИК и кондуктивной сушки со всех направлений действия тепловых потоков на сыпучие корма для животноводства и птицеводства, ориентацию выходного отражательного раструба ИК излучателя на зону облучения в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов, кондуктивный нагрев этой ленты снизу контактным кондуктивным нагревателем или посредством нагрева им же подающего ленту катка транспортера, загрузку транспортерной ленты сыпучими кормами через поточный измеритель расхода сыпучих кормов, задание скорости движения, измерение скорости движения и регулирование скорости движения рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, задание мощности ИК излучения и задание мощности кондуктивного нагрева для высушиваемых сыпучих кормов, измерение мощности ИК излучения и измерение мощности кондуктивного нагрева высушиваемых сыпучих кормов, регулирование режима ИК излучения в соответствии с заданной мощностью ИК излучения, регулирование режима кондуктивного нагрева в соответствии с заданной мощностью кондуктивного нагрева, при этом измеряют температуру подаваемых на сушку сыпучих кормов, относительную влажность подаваемых на сушку сыпучих кормов и массовый временной расход подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеряют температуру вентиляционного воздуха в камере сушки, относительную влажность вентиляционного воздуха в камере сушки и скорость движения вентиляционного воздуха в камере сушки, задают сигналы времени сушки, наименьшей и наибольшей суммарной технологической мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, развертки по суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию, формируют суммарный сигнал мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, периодически изменяют сформированный суммарный сигнал в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала, причем вычисляют в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первую сумму затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, также в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисляют вторую сумму затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для ИК излучения, для кондуктивного нагрева и на электроэнергию для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, с учетом затрат на принудительную вентиляцию воздуха в камере сушки, посредством первого органа выбора вида критерия оптимизации режима сушки выбирают вид критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат, выбирают для последующих процессов непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов соответственно первую или вторую сумму для последующих действий технологически или экономически оптимальной комбинированной ИК и кондуктивной сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства, определяют соответствующий наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированный суммарный сигнал ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов, полученный результат расчета технологически или экономически оптимальной заданной суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов пропорционально отношению облучаемой ИК излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов сравнивают соответственно с измеренной мощностью ИК излучения и с измеренной температурой опорной для сыпучих кормов транспортерной ленты и по результату сравнения дополнительно корректируют соответственно режим мощности ИК излучения и режим кондуктивного нагрева при комбинированной сушке сыпучих кормов для животноводства и птицеводства, причем управляют переходом от режима нормативной сушки к режиму технологически или экономически оптимальной сушки автоматически посредством второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения и третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения, каждым из которых одновременно управляют посредством второго органа управления комбинированной ИК и кондуктивной сушкой движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства.

Технический результат достигается также тем, что устройство комбинированной ИК и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства содержит принудительно вентилируемую камеру сушки, регулятор мощности ИК излучения, регулятор мощности контактного кондуктивного нагрева, ИК излучатель, вход которого соединен с выходом регулятора мощности ИК излучения, контактный кондуктивный нагреватель, вход которого соединен с выходом регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева, зону нагрева с находящимися в ней сыпучими кормами, выходной направляющий волноводный раструб ИК излучателя, механически соединенный с ИК излучателем, зону облучения в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов, подающий ленту каток транспортера, поточный измеритель расхода сыпучих кормов, задатчик скорости движения ленты и измеритель скорости движения ленты, выходы которых соединены соответственно с неинвертирующим и с инвертирующим входом регулятора скорости движения ленты, задатчик мощности ИК излучения, задатчик мощности кондуктивного нагрева, измеритель мощности ИК излучения, выход которого подключен к неинвертирующему входу регулятора мощности ИК излучения, измеритель мощности кондуктивного нагрева, выход которого подключен к инвертирующему входу регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева, при этом в устройство введены измеритель температуры подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеритель относительной влажности подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеритель массового временного расхода подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеритель температуры вентиляционного воздуха в камере сушки, измеритель относительной влажности вентиляционного воздуха в камере сушки, измеритель скорости движения вентиляционного воздуха в камере сушки, блок задатчиков сигналов времени сушки, наименьшей и наибольшей суммарной технологической мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, развертки суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию, формирования суммарного сигнала мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, сигналов периодического изменения значения сформированного суммарного сигнала в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала, выходы которых подключены к соответствующим входам также введенного блока вычисления в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первой суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, также в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисления второй суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для ИК излучения, для кондуктивного нагрева, на электроэнергию для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, затрат электроэнергии на принудительную вентиляцию воздуха в камере сушки, выход введенного первого органа выбора вида критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат соединен с управляющим входом первого двухвходового управляемого ключа выбора последующих процессов для непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов по соответственно первой или по второй из пропущенных сформированной сумме сигналов, первый и второй вход которого соединен с соответствующим первым и вторым выходом блока, выход первого ключа через блок определения соответствующего наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированного суммарного сигнала ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов подключен к входу делителя полученного минимального результата расчета технологически или экономически оптимальной заданной суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов пропорционально отношению облучаемой ИК излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов, первый выход которого соединен с первым входом второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения, второй вход и выход которого связаны соответственно с выходом задатчика мощности ИК излучения и с неинвертирующим входом регулятора мощности ИК излучения, второй выход делителя соединен с первым входом третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения, второй вход и выход которого связаны соответственно с выходом задатчика мощности кондуктивного нагрева и с неинвертирующим входом регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева, введенный второй орган управления нормативной или технологически и экономически оптимальной комбинированной ИК и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства своим выходом подключен к третьим управляющим входам второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения и третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения.

Известно, что ИК излучение поглощается биологическими материалами, вызывая их объемный нагрев, в результате чего гибнут поселившиеся на этих материалах биологического происхождения, например, на сыпучих кормах, микробы и бактерии, плесень и грибки и т.п. микрофлора. Для того, чтобы наиболее результативно (эффективно) использовать технологически очень удобный подвод ИК энергии к сыпучим кормам для их сушки, следует выполнить новую совокупность действий. Например, при длительном хранении (более 4…5 часов) пророщенного зерна влажностью 50…60% оно начинает покрываться плесенью и гнить. Поэтому его необходимо скармливать, в первые же часы после его проращивания. Для продления срока хранения пророщенного зерна его необходимо высушить до относительной влажности 14% [Вендин С.В. и др. Определение параметров сушилки пророщенного зерна // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2015. №1. С. 8-10].

Способ осуществляется следующим образом. Задают диапазон требуемых для данного вида высушиваемого сыпучего корма значений мощности ИК излучения, значение которой было установлено заранее при испытаниях по сушке опытных партий сыпучих кормов. Одновременно задают диапазон требуемых для данного вида высушиваемого сыпучего корма значений мощности кондуктивного нагрева, значение которой было установлено заранее при испытаниях по сушке опытных партий сыпучих кормов. Обогревают высушиваемый сыпучий корм сверху ИК излучением, снизу - контактным (или кондуктивным, что по определению есть одно и то же) нагревом теплопроводящей ленты транспортера, а также его ведущих катков, или одного из них. Энергия, затрачиваемая на сушку материала, также обратно пропорциональна температуре высушиваемого материала и прямо пропорциональна его относительной влажности. Таких экспериментальных сведений имеется множество, однако отсутствует объединяющее их начало в виде нового способа управления наилучшей сушкой сыпучих кормов по принятым признакам оптимизации. При этом следует учесть, что выдавленная из материала влага под воздействием комбинированного нагрева, должна уходить из зоны сушки с отводящимся воздухом. Сушка подаваемого материала станет тем лучше по качеству и тем энергетически результативнее, чем горячее, суше и скоростнее будет вентилируемый воздух, уносящий вредные продукты процесса сушки.

В этом как раз и заключается предлагаемый способ комбинированной ИК и кондуктивной сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства. При подаче продуктов на установку для сушки надо не только в зависимости от массы, температуры и относительной влажности сыпучих кормов корректировать режим ИК облучения и кондуктивного нагрева. Поправлять значение энергетического режима приходится также и в зависимости от тепловых свойств принудительно вентилируемого воздуха в камере сушки. В соответствии со способом следует сначала искусственно сформировать по величине аргумента суммы мощностей ИК излучения и кондуктивного нагрева функциональные зависимости расчетных будущих затрат от потерь продуктивности животных и птицы из-за их кормления при сильной зараженности сыпучих кормов микрофлорой в отсутствие комбинированного обогрева или при его малых уровнях. Также необходимо знать зависимости затрат от потерь продуктивности животных и птицы из-за чрезмерно сильного комбинированного обогрева одновременно ИК излучением и кондуктивным нагревом, когда высокая температура воздействует на клеточную структуру биомассы сыпучих кормов для животноводства и птицеводства. Первая из этих зависимостей нелинейно убывает с ростом суммарной мощности сушки, начинаясь с определенного заранее известного по результатам измерений санитарно-гигиенических свойств материалов, поступающих на тепловую сушку, уровня зараженности биоматериала грибками и прочей микрофлорой. Вторая зависимость нелинейно возрастает, начинаясь с минимального значения порога ИК облученности и контактного нагрева, достаточного для появления первых необратимых изменений в биологических продуктах растительного происхождения. Допустимый уровень затрат на расчетные потери продукции животноводства и птицеводства из-за таких изменений свойств сыпучих кормов определяется в конкретных опытных работах. Если кормление животных и птицы необходимо производить сразу после сушки сыпучих кормов, то важнейшим признаком эффективности кормления высушенными кормами является только первая сумма указанных потерь стоимостей продукции животноводства и птицеводства. Эта сумма двух указанных зависимостей есть первая целевая функция оптимизации, а ее минимум соответствует технологически наилучшей суммарной мощности ИК излучения и контактного нагрева при комбинированной сушке для достижения наилучшей продуктивности поголовья при всех прочих равных условиях.

Для учета энергетики процесса сушки, что важно для последующего процесса хранения высушенных влажных и при этом обсемененных бактериями сыпучих кормов, следует также сформировать аналогичные дополнительные зависимости затрат на электроэнергию для транспортировки сыпучих кормов и для их ИК облучения и контактного нагрева от суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева в зависимости от суммарной мощности комбинированной сушки. Третья зависимость затрат на транспортировку сыпучих кормов есть постоянная величина при постоянной скорости движения рабочего органа транспортеров и при неизменном массовом расходе сыпучих кормов по времени. Она изменяется пропорционально скорости движения рабочих органов транспортеров и подаче сыпучих кормов. Четвертая зависимость затрат на электроэнергию для собственно комбинированной сушки линейно возрастает с ростом сумммарной мощности ИК излучения и контактного нагрева. Причем рост энергозатрат на сушку тем больше, чем меньше температура и чем больше относительная влажность подаваемых на сушку сыпучих кормов. При необходимости экономить энергию на сушку сыпучих кормов следует полученные четыре функции затрат сложить в диапазоне изменения искусственно сформированного сигнала суммарной мощности ИК излучения и контактного нагрева и найти минимум этой второй суммы, или второй целевой фукции оптимизации. Таким образом, производится точная и экономически оптимальная и при этом энергосберегающая (с рациональным расходованием энергии) комбинированная сушка сыпучих кормов для их последующего хранения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, фиг. 2. На фиг. 1 приведена иллюстрация осуществления способа комбинированной ИК и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства: Р - суммарная мощность ИК излучения и контактного нагрева при комбинированной сушке сыпучих материалов и при одном постоянном значении скорости их подачи в зону сушки с постоянной производительностью по времени, Вт; (Р_технол^макс-Р_технол^мин) - нормативно задаваемый технологический диапазон суммарных мощностей сушки соответствующего материала определенного вида, Вт; ΔПр - стоимость расчетных потерь продуктивности животных и птицы из-за повышенной влажности (микрофлора, грибок и т.п.) и из-за пересушки (потери витаминов и влаги, разрушение белковых молекул и т.п.) потребляемых сыпучих кормов, руб./ед. времени; З - экономические (хозяйственные) затраты, руб./ед. времени; ΔПр_влажн - стоимость потерь продуктивности только из-за повышенной влажности, руб./ед. времени; ΔПр_{перегрев} - стоимость потерь продуктивности только из-за пересушки (из-за перегрева), руб./ед. времени; ΔПр_технол - стоимость суммарных потерь продуктивности животных и птицы из-за некондиционных кормов, руб./ед. времени; с ростом температуры Т_к подаваемых на сушку сыпучих кормов сушка ускоряется; с ростом относительной влажности В_к подаваемых на сушку сыпучих кормов сушка замедляется; с ростом температуры вентиляционного воздуха Т_в в камере сушки сушка ускоряется; с уменьшением относительной влажности вентиляционного воздуха В_в в камере сушки сушка ускоряется; с ростом скорости движения вентиляционного воздуха V_в в камере сушки сушка ускоряется; З_энерг1 - затраты на суммарную энергию теплового ИК облучения и кондуктивного нагрева высушиваемых кормов при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; З_энерг2 - затраты на суммарную энергию теплового ИК облучения и кондуктивного нагрева высушиваемых кормов при низкой температуре и высокой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; З_эк1 - суммарные тепловые затраты на сушку и от потерь продуктивности при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; З_эк2 - суммарные тепловые затраты на сушку и от потерь продуктивности при низкой температуре и высокой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; Р_технол^опт - технологически оптимальная суммарная мощность сушки, при которой стоимость потерь продуктивности животных и птицы ΔПр_технол^мин в результате потребления высушенных кормов наименьшая, Вт; Р_эк1^опт - экономически оптимальная суммарная мощность сушки, при которой сумма стоимости потерь продуктивности животных и птицы в результате потребления высушенных кормов при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов и затрат энергии на комбинированную сушку З_экон1^мин наименьшая, Вт; Р_эк2^опт - экономически оптимальная доза облучения, при которой сумма стоимости потерь З_экон2^мин продуктивности животных и птицы в результате потребления высушенных кормов при низкой температуре и высокой влажности подаваемых на сушку кормов и затрат энергии на комбинированную сушку наименьшая, Вт; ΔПр₁ - дополнительные потери продуктивности из-за отклонения режима облучения Р_эк1^опт от технологически оптимального Р_технол^опт в результате стремления сэкономить затраты на электроэнергию для сушки ΔЗ_энерг1, руб./ед. времени; ΔПр₂ - дополнительные потери продуктивности из-за отклонения режима облучения Р_эк2^опт от технологически оптимального Р_технол^опт в результате стремления сэкономить затраты на электроэнергию для сушки ΔЗ_энерг2, руб./ед. времени; ΔПр_технол(Р_технол^опт)+З_энерг1(Р_технол^опт) - суммарные затраты от потерь продуктивности и на энергию для комбинированной сушки в технологически наилучшем режиме сушки Р_технол^опт при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; ΔПр_технол(Р_технол^опт)+З_энерг2(Р_технол^опт) - суммарные затраты от потерь продуктивности и на энергию для комбинированной сушки в технологически наилучшем режиме сушки Р_технол^опт при низкой температуре и высокой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; ΔПр_сушки - наибольший технологический выигрыш при переходе от нормативного управления сушкой в нормативном технологическом диапазоне доз облучения (Р_технол^макс-Р_технол^мин) к инновационному точному технологическому управлению режимом сушки Р_технол^опт, руб./ед. времени; ΔЗ_экон1 - снижение суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки при экономически оптимальном управлении при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов по сравнению с технологически наилучшим режимом, руб./ед. времени. Экономия энергии ΔЗ_энерг1 на величину снижения суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки ΔЗ_экон1 превосходит собственно стоимость дополнительных потерь продуктивности ΔПр₁; ΔЗ_экон2 - снижение суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки при экономически оптимальном управлении при низкой температуре и высокой влажности подаваемых на сушку кормов по сравнению с технологически наилучшим режимом, руб./ед. времени. Экономия энергии ΔЗ_энерг2 на величину снижения суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки ΔЗ_экон2 превосходит собственно стоимость дополнительных потерь продуктивности ΔПр₂.

На фиг. 2 приведена функциональная схема устройства комбинированной ИК и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства: 1 - принудительно вентилируемую камеру сушки; 2 - регулятор мощности ИК излучения; 3 - регулятор мощности контактного кондуктивного нагрева; 4 - ИК излучатель; 5 - кондуктивный (или контактный) нагреватель; 6 - зона нагрева с находящимися в ней сыпучими кормами; 7 - выходной направляющий раструб; 8 - зона ИК облучения и кондуктивного нагрева в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов; 9 - подающий ленту каток транспортера; 10 - поточный измеритель расхода сыпучих кормов; 11 - задатчик скорости движения ленты; 12 - измеритель скорости движения ленты; 13 - регулятор скорости движения ленты; 14 - задатчик мощности ИК излучения; 15 - задатчик мощности кондуктивного нагрева; 16 - измеритель мощности ИК излучения; 17 - измеритель мощности кондуктивного нагрева; 18 - измеритель температуры Т_к подаваемых на сушку сыпучих кормов, с ростом Т_к сушка ускоряется; 19 - измеритель относительной влажности В_к подаваемых на сушку сыпучих кормов, с ростом В_к сушка замедляется; 20 - измеритель массового временного расхода подаваемых на сушку сыпучих кормов; 21 - измеритель температуры вентиляционного воздуха Т_в в камере сушки, с ростом Т_в сушка ускоряется; 22 - измеритель относительной влажности вентиляционного воздуха В_в в камере сушки, с уменьшением В_в сушка ускоряется; 23 - измеритель скорости движения вентиляционного воздуха V_в в камере сушки, с ростом V_в сушка ускоряется; 24 - блок задатчиков сигналов времени сушки, наименьшей и наибольшей суммарной технологической мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, развертки суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию, формирования суммарного сигнала мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, сигналов периодического изменения значения сформированного суммарного сигнала в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала; 25 - блок вычисления в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первой суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, также в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисления второй суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для ИК излучения, для кондуктивного нагрева, на электроэнергию для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, затрат электроэнергии на создание условий вентиляции воздуха в камере; 26 - первый орган выбора вида критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат; 27 - первый двухвходовый управляемый ключ выбора последующих процессов для непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов по соответственно первой или по второй из пропущенных через него сформированной сумме сигналов; 28 - блок определения соответствующего наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированного суммарного сигнала ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов; 29 - делитель полученного минимального результата расчета технологически или экономически оптимальной заданной суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов пропорционально отношению облучаемой ИК излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов; 30 - второй двухвходовый управляемый ключ для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения; 31 - третий двухвходовый управляемый ключ для пропуска через него мощности нормативного кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения; 32 - второй орган управления комбинированной ИК и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства.

Устройство комбинированной ИК и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства содержит принудительно вентилируемую камеру сушки 1, регулятор мощности ИК излучения 2, регулятор мощности контактного кондуктивного нагрева 3, ИК излучатель 4, вход которого соединен с выходом регулятора мощности ИК излучения 2, кондуктивный нагреватель 5, вход которого соединен с выходом регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева 3, зону нагрева с находящимися в ней сыпучими кормами 6, выходной направляющий раструб 7 ИК излучателя 4, механически соединенный с ИК излучателем 4, зону ИК облучения и кондуктивного нагрева в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты 8 по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов, подающий ленту каток транспортера 9, поточный измеритель расхода сыпучих кормов 10; задатчик скорости движения ленты 11 и измеритель скорости движения ленты 12, выходы которых соединены соответственно с неинвертирующим и с инвертирующим входом регулятора скорости движения ленты 13, задатчик мощности ИК излучения 14; задатчик мощности кондуктивного нагрева 15; измеритель мощности ИК излучения 16, выход которого подключен к неинвертирующему входу регулятора мощности ИК излучения 2, измеритель мощности кондуктивного нагрева 17, выход которого подключен к инвертирующему входу регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева 3, при этом в устройство введены измеритель температуры подаваемых на сушку сыпучих кормов 18; измеритель относительной влажности подаваемых на сушку сыпучих кормов 19; измеритель массового временного расхода подаваемых на сушку сыпучих кормов 20; измеритель температуры вентиляционного воздуха 21 в камере сушки, измеритель относительной влажности вентиляционного воздуха 22 в камере сушки; измеритель скорости движения вентиляционного воздуха 23 в камере сушки, блок задатчиков сигналов времени сушки, наименьшей и наибольшей суммарной технологической мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, развертки суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию, формирования суммарного сигнала мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, сигналов периодического изменения значения сформированного суммарного сигнала в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала 24, выходы которых подключены к соответствующим входам также введенного блока вычисления в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первой суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, также в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисления второй суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для ИК излучения, для кондуктивного нагрева, на электроэнергию для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, затрат электроэнергии на принудительную вентиляцию воздуха в камере 25; выход введенного первого органа выбора вида критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат 26 соединен с управляющим входом первого двухвходового управляемого ключа выбора последующих процессов для непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов по соответственно первой или по второй из пропущенных через него сформированной сумме сигналов 27, первый и второй вход которого соединен с соответствующим первым и вторым выходом блока 25, выход первого ключа 27 через блок определения соответствующего наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированного суммарного сигнала ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов 28 подключен к входу делителя полученного минимального результата расчета технологически или экономически оптимальной заданной суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов пропорционально отношению облучаемой ИК излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов 29; первый выход которого соединен с первым входом второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения 30, второй вход и выход которого связаны соответственно с выходом задатчика мощности ИК излучения 14 и с неинвертирующим входом регулятора мощности ИК излучения 2, второй выход делителя 29 соединен с первым входом третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него нормативной мощности кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения 31, второй вход и выход которого связаны соответственно с выходом задатчика мощности кондуктивного нагрева 15 и с неинвертирующим входом регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева 3, введенный второй орган управления комбинированной ИК и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства 32 своим выходом подключен к третьим управляющим входам второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения 30 и третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения 31.

Устройство (фиг. 2) работает следующим образом. Блок 25 вычисляет две целевые функции суммарных затрат в зависимости от дозы облучения. Первая из них есть функция суммарных потерь стоимости продуктивности животных и птицы из-за микробов и бактерий в сыпучих кормах при малых суммарных мощностях и из-за перегрева и пережога сыпучих кормов при больших суммарных мощностях. Вторая функция отражает суммарных потери стоимости продуктивности животных и птицы и эксплуатационные энергетические затраты на сушку, на транспортировку и на вентилирование сыпучих кормов виде их общей суммы. Каждая из этих двух функций попадает на один из двух выходов блока 25. Далее только одна из них пройдет через выбранный первым органом выбора вида критерия оптимизации режима сушки 26 управляющий вход первого двухвходового управляемого ключа выбора последующих процессов для непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов по соответственно первой или по второй из пропущенных сформированной сумме сигналов 27. Блок 28 определяет наименьшее значение выбранной, с помощью органа выбора критерия оптимизации режима сушки 26, целевой функции суммарных затрат, то есть вырабатывает соответствующее этому минимуму оптимальное значение режима сушки по суммарной мощности сушки. При расчетах учитываются температура поступающих на сушку сыпучих кормов с помощью датчика 18 и относительная влажность поступающих на сушку сыпучих кормов с помощью датчика 19. Поэтому с изменением этих входных характеристик сыпучих кормов функционально изменяются как зависимости стоимостей потерь продуктивности и эксплуатационных затрат на сушку, так и положения технологически и экономически наилучших режимов сушки по величине дозы облучения в виде сигнала требуемого наилучшего значения суммарной мощности на выходе блока 28.

Остается распределить по значению каждую из мощностей сушки: одна часть суммарной мощности должна превратиться с в ИК излучение верхней части сыпучих кормов, вторая часть суммарной мощности должна быть контактным нагревом опорной поверхности сыпучих кормов, т.е. транспортерной ленты. Деление суммарной мощности на две неравные, из-за свойств освещенной и затененной частей поверхности формы зерен сыпучих кормов, части производится в заранее отрегулированном по результатам натурных испытаний делителе 29. Например, в процесса тепловой обработки зерен сои это отношение деления мощностей ИК излучения и кондуктивного нагрева, иначе - отношение освещаемой ИК лучами верхней части зерна и контактирующей с опорной поверхностью транспортерной ленты нижней части зерна было точно установлено и равно значению «2,6» в терминах плотностей тепловых потоков, что в контексте обсуждаемых в указанных статье и данном материале проблем никакого принципиального значения не имеет [Шувалов А.М., Машков А.Н., Чернов Д.С., Калинин В.Ф., К.А. Набатов. Расчет показателей процесса нагрева зерна сои // Техника в сельском хозяйстве, 2014. №6. С. 7-9]. Поскольку любое устройство всегда можно до предела насытить множеством аттенюаторов, усилителей и т.п., которые не изменяют существа инноваций новых технических решений способа и устройства.

С помощью второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения 30 и третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения 31 второй орган управления комбинированной ИК и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства 32 одновременно может навязывать устройству сушки для режима работы: по нормативам ИК излучения и кондуктивного обогрева, причем второй режим может быть функционально также двойным: первый - технологически наилучшая сушка без учета теплоты на сушку для немедленного скармливания высушенных сыпучих кормов животным и птицы и для получения их наивысшей при всех прочих равных условия продуктивности, второй - энергоэкономная экономически наилучшая сушка для продолжения хранения сыпучих кормов с приемлемыми энергетическими затратами.

Таким образом, способ и устройство имеют ярко выраженные чрезвычайно широкие практические возможности по применению. Как минимум, в трех важнейших случаях: когда при наличии избытка электрической энергии и кормов приемлемого качества следует сушить их по принятым нормативам; когда энергия также имеется и есть смысл пойти на незначительный ее перерасход по сравнении с нормативным энергопотреблением; когда энергия в дефиците, и приходится ее расходовать наилучшим образом, получая при этом корма приемлемого качества. Направляя такие подсушенные корма на дополнительное хранение, производитель продукции животноводства и птицеводства всегда может выбрать время для технологически оптимальной сушки, т.е. при появившемся избытке электроэнергии пойти на ее перерасход, но зато получить наивысшую продуктивность животных и птицы при непосредственном кормлении такими технологически наилучшими высушенными кормами. Следовательно, значительно расширяются функциональные и технические возможности практического применения новых технических решений сушки сыпучих кормов.

Подписи к фигурам

Фиг. 1. Иллюстрация осуществления способа комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства: Р - суммарная мощность ИК излучения и кондуктивного нагрева при комбинированной сушке сыпучих материалов и при одном постоянном значении скорости из подачи в зону сушки с постоянной производительностью по времени, Вт; (Р_технол^макс-Р_технол^мин) - нормативно задаваемый технологический диапазон суммарных мощностей сушки соответствующего материала определенного вида, Вт; ΔПр - стоимость расчетных потерь продуктивности животных и птицы из-за повышенной влажности (микрофлора, грибок и т.п.) и из-за пересушки (потери витаминов и влаги, разрушение белковых молекул и т.п.) потребляемых сыпучих кормов, руб./ед. времени; З - экономические (хозяйственные) затраты, руб./ед. времени; ΔПр_влажн - стоимость потерь продуктивности только из-за повышенной влажности, руб./ед. времени; ΔПр_{перегрев} - стоимость потерь продуктивности только из-за пересушки (из-за перегрева), руб./ед. времени; ΔПр_технол - стоимость суммарных потерь продуктивности животных и птицы из-за некондиционных кормов, руб./ед. времени; с ростом температуры Т_к подаваемых на сушку сыпучих кормов сушка ускоряется; с ростом относительной влажности В_к подаваемых на сушку сыпучих кормов сушка замедляется; с ростом температуры вентиляционного воздуха Т_в в камере сушки сушка ускоряется; с уменьшением относительной влажности вентиляционного воздуха В_в в камере сушки сушка ускоряется; с ростом скорости движения вентиляционного воздуха V_в в камере сушки сушка ускоряется; З_энерг1 - затраты на суммарную энергию теплового ИК облучения и кондуктивного нагрева высушиваемых кормов при высокой температуре Т_к^выс и низкой влажности В_к^низ подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; З_энерг2 - затраты на суммарную энергию теплового ИК облучения и кондуктивного нагрева высушиваемых кормов при низкой температуре Т_к^низ и высокой влажности В_к^выс подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; З_эк1 - суммарные тепловые затраты на сушку и от потерь продуктивности при высокой температуре Т_к^выс и низкой влажности В_к^низ подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; З_эк2 - суммарные тепловые затраты на сушку и от потерь продуктивности при низкой температуре Т_к^низ и высокой влажности В_к^выс подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; Р_технол^опт - технологически оптимальная суммарная мощность сушки, при которой стоимость потерь продуктивности животных и птицы ΔПр_технол^мин в результате потребления высушенных кормов наименьшая, Вт; P_эк1^опт - экономически оптимальная суммарная мощность сушки, при которой сумма стоимости потерь продуктивности животных и птицы в результате потребления высушенных кормов при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов и затрат энергии на комбинированную сушку З_экон1^мин наименьшая, Вт; Р_эк2^опт - экономически оптимальная доза облучения, при которой сумма стоимости потерь З_экон2^мин продуктивности животных и птицы в результате потребления высушенных кормов при низкой температуре и высокой влажности подаваемых на сушку кормов и затрат энергии на комбинированную сушку наименьшая, Вт; ΔПp₁ - дополнительные потери продуктивности из-за отклонения режима облучения Р_эк1^опт от технологически оптимального Р_технол^опт в результате стремления сэкономить затраты на электроэнергию для сушки ΔЗ_энерг1, руб./ед. времени; ΔПр₂ - дополнительные потери продуктивности из-за отклонения режима облучения Р_эк2^опт от технологически оптимального Р_технол^опт в результате стремления сэкономить затраты на электроэнергию для сушки ΔЗ_энерг2, руб./ед. времени; ΔПр_технол(Р_технол^опт)+З_энерг1(Р_технол^опт) - суммарные затраты от потерь продуктивности и на энергию для комбинированной сушки в технологически наилучшем режиме сушки Р_технол^опт при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; ΔПр_технол(Р_технол^опт)+З_энерг2(Р_технол^опт) - суммарные затраты от потерь продуктивности и на энергию для комбинированной сушки в технологически наилучшем режиме сушки Р_технол^опт при низкой температуре и высокой влажности подаваемых на сушку кормов, руб./ед. времени; ΔПр_сушки - наибольший технологический выигрыш при переходе от нормативного управления сушкой в нормативном технологическом диапазоне доз облучения (Р_технол^макс-Р_технол^мин) к инновационному точному технологическому управлению режимом сушки Р_технол^опт, руб./ед. времени; ΔЗ_экон1 - снижение суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки при экономически оптимальном управлении при высокой температуре и низкой влажности подаваемых на сушку кормов по сравнению с технологически наилучшим режимом, руб./ед. времени. Экономия энергии ΔЗ_энерг1 на величину снижения суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки ΔЗ_экон1 превосходит собственно стоимость дополнительных потерь продуктивности ΔПр₁; ΔЗ_экон2 - снижение суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки при экономически оптимальном управлении при низкой температуре Т_к^низ и высокой влажности В_к^выс подаваемых на сушку кормов по сравнению с технологически наилучшим режимом, руб./ед. времени. Экономия энергии ΔЗ_энерг2 на величину снижения суммарных потерь продуктивности и затрат на энергию сушки ΔЗ_экон2 превосходит собственно стоимость дополнительных потерь продуктивности ΔПр₂.

Фиг. 2. Функциональная схема устройства комбинированной ИК и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства: 1 - принудительно вентилируемая камеру сушки; 2 - регулятор мощности ИК излучения; 3 - регулятор мощности кондуктивного нагрева; 4 - ИК излучатель; 5 - кондуктивный (или контактный) нагреватель; 6 - зона нагрева с находящимися в ней сыпучими кормами; 7 - выходной направляющий раструб ИК излучателя; 8 - зона ИК облучения и кондуктивного нагрева в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов; 9 - подающий ленту каток транспортера; 10 - поточный измеритель расхода сыпучих кормов; 11 - задатчик скорости движения ленты; 12 - измеритель скорости движения ленты; 13 - регулятор скорости движения ленты; 14 - задатчик мощности ИК излучения; 15 - задатчик мощности кондуктивного нагрева; 16 - измеритель мощности ИК излучения; 17 - измеритель мощности кондуктивного нагрева; 18 - измеритель температуры Т_к подаваемых на сушку сыпучих кормов; 19 - измеритель относительной влажности В_к подаваемых на сушку сыпучих кормов 19; 20 - измеритель массового временного расхода подаваемых на сушку сыпучих кормов; 21 - измеритель температуры вентиляционного воздуха Т_в в камере сушки, в ростом Т_в сушка ускоряется; 22 - измеритель относительной влажности вентиляционного воздуха В_в в камере сушки, с уменьшением В_в сушка ускоряется; 23 - измеритель скорости движения вентиляционного воздуха V_в в камере сушки, с ростом V_в сушка ускоряется; 24 - блок задатчиков сигналов времени сушки, наименьшей и наибольшей суммарной технологической мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, развертки суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию, формирования суммарного сигнала мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева, сигналов периодического изменения значения сформированного суммарного сигнала в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала; 25 - блок вычисления в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первой суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, также в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисления второй суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для ИК излучения, для кондуктивного нагрева, на электроэнергию для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, затрат электроэнергии на создание условий вентиляции воздуха в камере; 26 - первый орган выбора вида критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат; 27 - первый двухвходовый управляемый ключ выбора последующих процессов для непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов по соответственно первой или по второй из пропущенных через него сформированной сумме сигналов; 28 - блок определения соответствующего наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированного суммарного сигнала ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов; 29 - делитель полученного минимального результата расчета технологически или экономически оптимальной заданной суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов пропорционально отношению облучаемой ИК излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов; 30 - второй двухвходовый управляемый ключ для пропуска через него мощности нормативного ИК излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения; 31 - третий двухвходовый управляемый ключ для пропуска через него мощности нормативного кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения; 32 - второй орган управления комбинированной ИК и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к технологиям тепловой сушки сыпучих кормов для животных и птицы. Способ комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства включает применение принудительно вентилируемой камеры сушки, регулируемых регулятором мощности инфракрасного излучателя и кондуктивного нагревателя для комбинированной сушки со всех направлений действия тепловых потоков на сыпучие корма. При этом выходной направляющий отражательный раструб инфракрасного излучателя ориентирован на зону облучения в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов. В способе осуществляют кондуктивный нагрев транспортерной ленты снизу кондуктивным нагревателем или нагрев им же подающего ленту катка транспортера. Транспортерную ленту загружают сыпучими кормами через поточный измеритель расхода сыпучих кормов, задают скорость движения. При этом осуществляют измерение и регулирование скорости движения рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты. Задают мощность инфракрасного излучения и мощность кондуктивного нагрева для высушиваемых сыпучих кормов и производят их измерение. Регулируют режимы инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева в соответствии с заданными мощностями. У подаваемых на сушку сыпучих кормов измеряют температуру, относительную влажность и массовый временной расход. Измеряют температуру вентиляционного воздуха, его относительную влажность и скорость движения в камере сушки. Задают сигналы времени сушки, наименьшую и наибольшую суммарную технологическую мощность инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева. Выполняют развертку по суммарной мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию. Формируют суммарный сигнал мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева. Периодически изменяют сформированный суммарный сигнал в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала. Причем вычисляют в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первую сумму затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного инфракрасного облучения и перегрева. В зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисляют вторую сумму затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, а также затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного инфракрасного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для нагрева и для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, затрат на принудительную вентиляцию воздуха в камере сушки. Выбирают вид критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат, выбирают для последующих процессов непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов соответственно первую или вторую сумму для последующих действий комбинированной сушки. Определяют соответствующий наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированный суммарный сигнал инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева. Полученный результат расчета заданной суммарной мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева пропорционально отношению облучаемой ИК излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов сравнивают соответственно с измеренной мощностью инфракрасного излучения и с измеренной температурой опорной транспортерной ленты. По результату сравнения дополнительно корректируют соответственно режим мощности инфракрасного излучения и режим кондуктивного нагрева. Управляют переходом от режима нормативной сушки к режиму технологически или экономически оптимальной сушки автоматически посредством второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного инфракрасного излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения и третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения, каждым из которых одновременно управляют посредством второго органа управления комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства. Технический результат изобретения заключается в достижении технолгически оптимального и энергетически рационального режима сушки сыпучих кормов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства, включающий в себя применение принудительно вентилируемой камеры сушки, регулируемых регулятором мощности инфракрасного излучения и регулятором мощности кондуктивного нагрева посредством соответственно инфракрасного излучателя и кондуктивного нагревателя для комбинированной сушки со всех направлений действия тепловых потоков на сыпучие корма для животноводства и птицеводства, ориентацию выходного направляющего отражательного раструба инфракрасного излучателя на зону облучения в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов, кондуктивный нагрев этой ленты снизу кондуктивным нагревателем или посредством нагрева им же подающего ленту катка транспортера, загрузку транспортерной ленты сыпучими кормами через поточный измеритель расхода сыпучих кормов, задание скорости движения, измерение скорости движения и регулирование скорости движения рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, задание мощности инфракрасного излучения и задание мощности кондуктивного нагрева для высушиваемых сыпучих кормов, измерение мощности инфракрасного излучения и измерение мощности кондуктивного нагрева высушиваемых сыпучих кормов, регулирование режима инфракрасного излучения в соответствии с заданной мощностью инфракрасного излучения, регулирование режима кондуктивного нагрева в соответствии с заданной мощностью кондуктивного нагрева, отличающийся тем, что измеряют температуру подаваемых на сушку сыпучих кормов, относительную влажность подаваемых на сушку сыпучих кормов и массовый временной расход подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеряют температуру вентиляционного воздуха, относительную влажность вентиляционного воздуха и скорость движения вентиляционного воздуха в камере сушки, задают сигналы времени сушки, наименьшей и наибольшей суммарной технологической мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева, развертки по суммарной мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию, формируют суммарный сигнал мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева, периодически изменяют сформированный суммарный сигнал в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала, причем вычисляют в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первую сумму затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного инфракрасного облучения и перегрева, также в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисляют вторую сумму затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного инфракрасного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для инфракрасного излучения, для кондуктивного нагрева и на электроэнергию для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, затрат на принудительную вентиляцию воздуха в камере сушки, посредством первого органа выбора вида критерия оптимизации режима сушки выбирают вид критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат, выбирают для последующих процессов непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов соответственно первую или вторую сумму для последующих действий технологически или экономически оптимальной комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушки сыпучих кормов для животноводства и птицеводства, определяют соответствующий наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированный суммарный сигнал инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов, полученный результат расчета технологически или экономически оптимальной заданной суммарной мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов пропорционально отношению облучаемой ИК излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов сравнивают соответственно с измеренной мощностью инфракрасного излучения и с измеренной температурой опорной для сыпучих кормов транспортерной ленты и по результату сравнения дополнительно корректируют соответственно режим мощности инфракрасного излучения и режим кондуктивного нагрева при комбинированной сушке сыпучих кормов для животноводства и птицеводства, причем управляют переходом от режима нормативной сушки к режиму технологически или экономически оптимальной сушки автоматически посредством второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного инфракрасного излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения и третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения, каждым из которых одновременно управляют посредством второго органа управления комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства.

2. Устройство комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушки движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства содержит принудительно вентилируемую камеру сушки, регулятор мощности инфракрасного излучения, регулятор мощности кондуктивного нагрева, инфракрасный излучатель, вход которого соединен с выходом регулятора мощности инфракрасного излучения, кондуктивный нагреватель, вход которого соединен с выходом регулятора мощности кондуктивного нагрева, зону нагрева с находящимися в ней сыпучими кормами, выходной направляющий раструб инфракрасного излучателя, механически соединенный с инфракрасным излучателем, зону облучения в виде участка теплопроводящей транспортерной ленты по ее длине с загруженным на нее слоем сыпучих кормов, подающий ленту каток транспортера, поточный измеритель расхода сыпучих кормов, задатчик скорости движения ленты и измеритель скорости движения ленты, выходы которых соединены соответственно с неинвертирующим и с инвертирующим входом регулятора скорости движения ленты, задатчик мощности инфракрасного излучения; задатчик мощности кондуктивного нагрева, измеритель мощности инфракрасного излучения, выход которого подключен к неинвертирующему входу регулятора мощности инфракрасного излучения, измеритель мощности кондуктивного нагрева, выход которого подключен к инвертирующему входу регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева, отличающееся тем, что в устройство введены измеритель температуры подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеритель относительной влажности подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеритель массового временного расхода подаваемых на сушку сыпучих кормов, измеритель температуры вентиляционного воздуха в камере сушки, измеритель относительной влажности вентиляционного воздуха в камере сушки; измеритель скорости движения вентиляционного воздуха в камере сушки, блок задатчиков сигналов времени сушки, наименьшей и наибольшей суммарной технологической мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева, развертки суммарной мощности ИК излучения и кондуктивного нагрева во времени, удельных региональных цен на продукцию животноводства и птицеводства, на сыпучие корма и на электроэнергию, формирования суммарного сигнала мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева, сигналов периодического изменения значения сформированного суммарного сигнала в диапазоне между технологически допустимыми наименьшим и наибольшим заданными значениями этого сигнала, выходы которых подключены к соответствующим входам также введенного блока вычисления в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала с учетом условий вентиляции воздуха в камере сушки первой суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности и затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, также в зависимости от значения изменяемого сформированного суммарного сигнала, с учетом условий вентиляции воздуха в камере, вычисления второй суммы затрат на расчетные потери стоимости продукции животноводства и птицеводства при кормлении животных и птицы высушенными сыпучими кормами из-за их бактериологической и микробной зараженности, затрат из-за потери их качества в результате их чрезмерного облучения и перегрева, затрат на электроэнергию для инфракрасного излучения, для кондуктивного нагрева, на электроэнергию для электроприводов рабочего органа поточного измерителя расхода сыпучих кормов и транспортерной ленты, затрат электроэнергии на принудительную вентиляцию воздуха в камере сушки, выход введенного первого органа выбора вида критерия оптимизации режима сушки в виде сигнала переключения разрешения прохождения для дальнейших действий первой или второй вычисленной суммы затрат соединен с управляющим входом первого двухвходового управляемого ключа выбора последующих процессов для непосредственного кормления поголовья высушенными сыпучими кормами или для хранения высушенных сыпучих кормов по соответственно первой или по второй из пропущенных через него сформированной сумме сигналов, первый и второй вход которого соединен с соответствующим первым и вторым выходом блока, выход первого ключа через блок определения соответствующего наименьшему значению выбранной суммы затрат сформированного суммарного сигнала инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов подключен к входу делителя полученного минимального результата расчета технологически или экономически оптимальной заданной суммарной мощности инфракрасного излучения и кондуктивного нагрева сыпучих кормов пропорционально отношению облучаемой инфракрасным излучением и контактно нагреваемой поверхности частиц сыпучих кормов; первый выход которого соединен с первым входом второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного инфракрасного излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения, второй вход и выход которого связаны соответственно с выходом задатчика мощности инфракрасного излучения и с неинвертирующим входом регулятора мощности инфракрасного излучения, второй выход делителя соединен с первым входом третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения, второй вход и выход которого связаны соответственно с выходом задатчика мощности кондуктивного нагрева и с неинвертирующим входом регулятора мощности контактного кондуктивного нагрева, введенный второй орган управления комбинированной инфракрасной и кондуктивной сушкой сыпучих кормов для животноводства и птицеводства своим выходом подключен к третьим управляющим входам второго двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности нормативного инфракрасного излучения, либо технологически или экономически оптимального ее значения, и третьего двухвходового управляемого ключа для пропуска через него мощности кондуктивного нагрева, либо технологически или экономически оптимального ее значения.