Показатели сравнительной оценки энергозатрат

Затраты энергии на выполнение производственных процессов и работу устройств, машин и агрегатов оценивают коэффициентами энергетических затрат η_бэ.

Коэффициент энергетических затрат определяют по выражению

(12.21)

где Е, Е_б – количество энергии, потребное, соответственно, на предлагаемый и базовый процессы (машины, агрегаты), МДж/га, МДж/т.

Сравнение проводят по полным энергозатратам и по их составляющим, обосновывая при этом возможное направление снижения коэффициента .

Уровень интенсификации (в процентах) определяют по формуле

(12.22)

Например, если Е = 5,2 МДж/т, а Е_б = 6,5 МДж/т, то . Тогда

Коэффициент биоэнергетической эффективности

(12.23)

где Е_пр – содержание энергии в процентах, МДж (таблица 12.4);

Е – совокупные затраты энергии на произведённую продукцию, МДж.

 

Таблица 12.4 – Среднее содержание энергии в процентах

растениеводства и животноводства, МДж

Овёс (1кг – кормовая единица)	Пшеница	Кукуруза
13,0	13,7	14,6
Картофель	Турнепс	Кормовая свёкла (корни)
3.0	2,5	1,8
Молоко (жирность 3,8%)	Мясо (говядина)	Живой вес КРС
3,0	18,5	9,8
Трава	Сено	Силос	Сенаж
2,5	5,8	2,6	4,5

Коэффициентом оценивают сравниваемые механизированные процессы, влияющие как на количество, так и на качество растениеводческой и животноводческой продукции. При внедрении интенсивных процессов при возделывании зерновых, бобовых, масличных и других культур повышается урожайность зерна, и кроме этого изменяется содержание в нём белка, лизина, углеводов и выход масла.

Пример расчёта энергозатрат на вспашке зяби

Провести сравнительный анализ энергозатрат на вспашке зяби агрегатами: К-701+ПН-8-35, ДТ-75М+ПЛН-5-35, МТЗ-80+ПЛН-3-35. Глубина вспашки 0,2 м, скорость движения агрегатов 8 км/ч. Другие исходные данные приведены в таблице 12.5.

Таблица 12.5 – Исходные данные для расчёта

Параметры	К-701	ПН-8-35	ДТ-75М	ПЛН- -5-35	МТЗ-80	ПЛН- -3-35
Эксплуатационная масса mм, кг
Коэффициент сопротивления перекаты-ванию fn	0,08	-	0,1	-	0,08	-
КПД двигателя ηэ	0,34	-	0,34	-	0,34	-
КПД трансмиссии ηт	0,79	-	0,79	-	0,79	-
Коэффициент буксования ηб	0,08	-	0,04	-	0,08	-

 

 

Окончание таблицы 12.5

Ширина захвата В, м	-	2,8	-	1,75	-	1,05
Годовая загрузка Т, ч
Коэффициент использования времени смены τ	0,8	0,8	0,85	0,8	0,85	0,8
Доля отчислений на производство аа	0,100	0,140	0,125	0,140	0,091	0,140
Доля отчислений на ремонт и обслуживание ар	0,093	0,140	0,099	0,140	0,099	0,140
Часовая производительность агрегата, га/ч	-	1,8	-	1,1	-	0,7

 

Энергозатраты на вспашку 1 га зяби.

Совокупные энергозатраты Е равны

(12.24)

Затраты энергии на перекатывание агрегатов определим по формуле (12.5).

К-701

ДТ-75М

МТЗ-80

Энергия, необходимая на технологический процесс . Принимаем удельное сопротивление плуга для среднесуглинистых (дерново-подзолистых почв) К₁ = 51·10³ Н/м² и по формуле (12.12) получаем

К-701

ДТ-75М

МТЗ-80

Найдём энергозатраты на рабочий процесс по формуле (12.2).

К-701

ДТ-75М

МТЗ-80

Энергозатраты тракториста при вспашке 1 га поля определим по формуле (12.18).

К-701

ДТ-75М

МТЗ-80

Энергоёмкость трактора и плуга в расчёте на 1 га вспаханного поля определим по формуле (12.19).

К-701

=438,9 МДж;

ДТ-75М

=385,9 МДж;

МТЗ-80

=308,2 МДж.

 

В таблице 12.6 приведены значения составляющих и совокупных энергозатрат при вспашке зяби.

Таблица 12.6 – Затраты энергии на вспашке 1 га зяби

Агрегат	Составляющие и совокупные энергозатраты, МДж/га
К701+ ПН-8-35
192,1	84,0	276,1	0,88	438,9	715,9
		-			-
27,2%	11,9%	-	0,12%	61,3%	-
ДТ-75М+ ПЛН-5-35	187,9	52,5	240,4	1,43	385,9	627,7
		-			-
29,9%	8,4%	-	0,23%	61,5%	-
МТЗ-80+ ПЛН-3-35	133,3	31,5	164,8	2,25	308,2	475,3
		-			-
28,0%	6,6%	-	0,47%	64,8%	-

Из таблицы видно, что наибольшие совокупные энергозатраты на вспашку 1 га зяби у агрегата К-701+ПН-8-35, а наименьшие у МТЗ-80+ПЛН-3-35.

Определим расход топлива и затраты денежных средств на вспашку 1 га зяби. Принимаем: 1 литр дизельного топлива соответствует 42,5 МДж, а его цена – 17 руб. в ценах 2007 года. Результаты расчета приведены в таблице.

 

Таблица 12.7 – Затраты денежных средств на вспашку 1 га зяби

Пахотный агрегат	Прямые энергозатраты	Расход топлива на прямые энерго-затраты, л/га	Совокуп-ные энергозатраты, МДж	Расход топлива на совокупные энергозат-раты, л/га	Стоимость дизельного топлива на совокупные энергозат-раты, руб/га
К-701+ ПН-8-35	276,1	6,49	715,9	16,84	286,3
ДТ-75М+ ПЛН-5-35	240,4	5,66	627,7	14,77	251,1
МТЗ-80+ ПЛН-3-35	164,8	3,88	475,3	11,18	190,1

Из таблицы видно, что на вспашке зяби экономически выгоднее использовать пахотный агрегат МТЗ-80+ПЛН-3-35.

Пример расчёта энергозатрат на уборке зерновых культур

Провести сравнительный анализ энергозатрат при уборке пшеницы прямым комбайнированием комбайнами “Енисей-1200-1М, Енисей-950” и “Дон-1500Б”. Транспортировка зерна с поля на ток хозяйства автомобилями ГАЗ-33-05. Плечо перевозки 5 км. Средняя скорость движения автомобиля V = 30 км/ч.

Исходные данные для расчета энергозатрат на уборку пшеницы приведены в таблице.

 

Таблица 12.8 – Технические параметры машин

Параметр	Комбайн	Автомобиль
Дон-1500Б	Енисей- 1200-1М	Енисей-950	ГАЗ-33-05
Эксплуатационная масса mм, кг
Номинальная пропускная способность молотилки gоn, кг/с				-
Ширина захвата жатки В, м				-

 

 

Окончание таблицы 12.8

Эффективный КПД двигателя η	0,34	0,34	0,34	0,26
Коэффициент сопротивления перекатыванию	0,17	0,17	0,17	0,07
КПД трансмиссии механической	-	-	-	0,82
КПД трансмиссии гидрообъёмной	0,65	0,65	0,65	-
Коэффициент буксования ηб	0,035	0,035	0,035	0,09
Вместимость бункера Vб м3		4,5
Коэффициент заполнения бункера (кузова) εб	0,87	0,87	0,87	0,95
Коэффициент использования времени смены τсм	0,7	0,7	0,7	0,82
Годовая загрузка машин ч				-
Доля отчислений энергозатрат на производство αа	0,111	0,111	0,111	3·10-6 1/км
Доля отчислений энергозатрат на ТО и ремонт αр	0,103	0,103	0,103	2·10-6 1/км

 

Таблица 12.9 – Технологические свойства пшеницы

Урожайность зерна А, т/га	3,5
Коэффициент соломистости β	0,55
Плотность зерна ρ3,кг/м3
Влажность зерна и соломы, %	18…20
Коэффициент использования номинальной пропускной способности молотилки δ	0,9

Определение намолота зерна

Принимаем, что приведённая подача g хлебной массы в комбайны равна их пропускной способности g_о (доля потерь зерна в соломе и полове p =1,5%)

(12.25)

где g _он – номинальная пропускная способность молотилки, кг/с;

δ – коэффициент использования номинальной пропускной способности молотилки.

Намолот зерна Q_i за 1 ч работы комбайна определим по формуле

(12.26)

Подставляя значения из таблицы 12.9, найдём намолот зерна комбайном:

Дон-1500Б

Енисей-1200-1М

Енисей-950

Подставляя в формулу (12.6) значения из таблицы 12.8, определим энергозатраты на перекатывание для комбайна:

Дон-1500Б

Енисей-1200-1М

Енисей-950

По формуле (12.9) определим затраты энергии на холостой ход комбайнов, подставляя значения удельной мощности N_хх из таблицы 12.2:

 

Дон-1500Б

Енисей-1200-1М

Енисей-950

Затраты Е_тп на технологический процесс комбайна определим по формуле (12.11); значение приведено в таблице 12.2

Дон-1500Б

Енисей-1200-1М

Енисей-950

Подставляя в формулу (12.18) данные из таблицы 12.8, определим затраты энергии комбайнерами при уборке 1 т зерна на комбайне:

 

Дон-1500Б

 

Енисей-1200 - 1М

Енисей-950

По формуле (12.19) определим долю энергоёмкости комбайнов, затрачиваемую на уборку 1 т зерна, используя данные из таблицы 12.8:

Дон-1500 Б

Енисей-1200 - 1М

Енисей-950

 

 

Затраты энергии на уборку зерна комбайнами приведены в таблице 12.10.

 

 

Таблица 12.10 – Энергозатраты при уборке зерна, МДж/т

Марка комбайна	Затраты на перекатыва-ние	Затраты на рабочий процесс	Затраты живого труда	Затраты на ТО и ремонт	Прямые затраты на убор-ку 1 т зерна	Совокупные затраты на уборку 1 т зерна
Дон-1500	55,7	68,7	0,11	238,5	124,4	363,0
Енисей- 1200-1М	47,2	68,9	0,19	224,2	116,1	341,5
Енисей-950	54,8	68,7	0,16	224,4	123,7	348,1

Определим расход топлива и затраты денежных средств на уборку 1 т зерна (1 л дизельного топлива соответствует 42,5 МДж, а его цена – 17 руб.).

Таблица 12.11 – Затраты денежных средств на уборку 1 т зерна

Марка комбайна	Прямые энергозатраты на уборку 1 т зерна,	Расход топлива на прямые энергозатраты, л/т	Совокупные энергозатраты, МДж	Расход топлива на совокупные энергозатраты, л/т	Стоимость дизельного топлива на совокупные энергозатраты, руб/т*
Дон-1500	124,4	2,93		8,54	145,2
Енисей- 1200-1М	116,1	2,73	341,5	8,04	136,7
Енисей-950	123,7	2,91	348,1	8,19	139,2

* Примечание – в ценах 2007 года.

Из выполненных расчётов следует:

1. У комбайна Енисей-1200-1М прямые и совокупные энергозатраты меньше, чем у комбайнов Енисей-950 и Дон-1500 Б.

2. Расход дизельного топлива на прямые и совокупные энергозатраты у комбайна Енисей-1200-1М также меньше, чем у комбайнов Енисей-950 и Дон-1500 Б.

3. Стоимость дизельного топлива на совокупные энергозатраты при уборке 1 тонны зерна комбайном Дон-1500 Б составляют 145,2 руб/т, комбайном Енисей-950–139,2 руб/т, а комбайном Енисей-1200-1М – 136, 7 руб/т.

4. Коэффициент энергетических затрат комбайна Енисей-1200-1М в сравнении с комбайном Дон-1500Б равен:

 

 

5. Уровень интенсификации уборки комбайном Енисей-1200-1М по сравнению с комбайном Дон-1500Б составляет

 

%.

 

Энергоёмкость комбайна Енисей-1200-1М на 14,5 % меньше, чем комбайна Енисей-950 и на 29,7 % меньше, чем комбайна Дон-1500 Б. Этим, в основном, и объясняются лучшие экономические и энергетические показатели у комбайна Енисей-1200-1М.