agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2022.23.3.411-416agronauka-1054Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: МЕХАНИЗАЦИЯ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: MECHANIZATION, ELECTRIFICATION, AUTOMATIONТеоретические предпосылки к обоснованию параметров смесителя белковоминерально-витаминных добавокTheoretical background to substantiation of the parameters of mixer for protein, mineral and vitamin additiveshttps://orcid.org/0000-0001-7290-6299АвакимянцЕ. В.AvakimyantsE. V.

Авакимянц Евгений Вячеславович, аспирант, младший научный сотрудник

Фильтровское шоссе, д. 3, п. Тярлево, Санкт-Петербург, 196625

Evgeny V. , post-graduate student, junior researcher

3, Filtrovskoje Shosse, p.o. Tiarlevo, Saint Petersburg, 196625

avakimyants@gmail.comИнститут агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) – филиал ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»РоссияInstitute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) – branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation202224062022233411416Copyright © Авакимянц Е.В., 20222022Авакимянц Е.В.Avakimyants E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/1054

Для повышения эффективности смешивания белково-минерально-витаминных добавок для КРС возможно применить подход, при котором достигается перевод материала в псевдоожиженное состояние. Исследование направлено на определение теоретических зависимостей скоростных и энергетических характеристик формирования псевдоожиженного слоя от физико-механических свойств смешиваемого материла и конструктивно-кинематических параметров смесителя и выполнялось в 2021 г. Для уточнения характеристик процесса смешивания добавок в режиме псевдоожижения вводится коэффициент структурно-механического сопротивления дисперсной многокомпонентной системы. Получены уравнения, характеризующие скорость перемещения частиц и затраты энергии на обеспечение движения частиц в псевдоожиженном слое под воздействием лопастной мешалки. Для изучения влияния порозности слоя и угла наклона лопасти смесителя на скоростные характеристики движения частиц смеси построено графическое решение уравнения потерь скорости частиц при значении скорости на краю лопасти 5 м/с. Установлено, что изменение порозности слоя оказывает значительное влияние на скорость частиц смеси. Наибольшие потери составляют более 4,5 м/с и наблюдаются при наименьшем значении порозности – 0,14 и наибольшем угле наклона лопасти – 75º. Наименьшие потери составляют менее 0,5 м/с и соответствуют наибольшей порозности – 0,34 и наименьшему углу наклона лопасти – 15º. Таким образом, в рассматриваемых координатах наблюдается снижение скорости частицы на 10-90 %.

One way to improve the mixing efficiency of protein-mineral-vitamin additives for cattle diets is to fluidize the material. The aim of the study is to define theoretical dependences between the speed and energy characteristics of the formation of a fluidized bed on the physical and mechanical properties of mixing substances and on structural and kinematic parameters of the mixer. The research was carried out in 2021. A coefficient of structural and mechanical resistance of the disperse many-component system was introduced to clarify the characteristics of additives mixing in the fluidization mode. The obtained equations described the particle velocity and the energy consumption for the particle flow in a fluidized bed influenced by a blade mixer. Next step was to reveal the effect of the layer porosity and the mixer blade angle on the particle velocity in the mixture. The velocity loss equation was solved as a graph for the value of 5 m/s at the blade edge. The variation in the layer porosity had a significant effect on considered parameter. The greatest velocity loss exceeded 4.5 m/s observed at the smallest porosity of 0.14 and the biggest blade angle of 75º. The smallest loss was below 0.5 m/s at the largest porosity of 0.34 and the smallest blade angle of 15º. Thus, the decrease in the particle velocity by 10 to 90 % was observed in the considered coordinates.

смешиваниелопастной смесительпсевдоожиженное состояниекормовая добавкакормосмесьфизико-механические характеристикиmixingblade mixerfluidized statefeed additivefeed mixphysical and mechanical propertiesРабота выполнена при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (№ FGUN-2022-0010). Автор благодарит рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The research was carried out under the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the state assignment of the Federal Scientific Agroengineering Center VIM (theme No. FGUN-2022-0010). The author thanks the reviewers for their contribution to the expert evaluation of this work.ReferencesWestphalen M. F., Carvalho Pedro H. V., Joonpyo Oh., Hristov A. N., Staniar W. B., Felix T. L. Effects of feeding rumen-protected Capsicum oleoresin on growth performance, health status, and total tract digestibility of growing beef cattle. Animal Feed Science and Technology. 2021;271:114778. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114778Westphalen M. F., Carvalho Pedro H. V., Joonpyo Oh., Hristov A. N., Staniar W. B., Felix T. L. Effects of feeding rumen-protected Capsicum oleoresin on growth performance, health status, and total tract digestibility of growing beef cattle. Animal Feed Science and Technology. 2021;271:114778. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114778Stefańska B., Sroka J., Katzer F., Goliński P., Nowak W. The effect of probiotics, phytobiotics and their combination as feed additives in the diet of dairy calves on performance, rumen fermentation and blood metabolites during the preweaning period. Animal Feed Science and Technology. 2020;272:114738. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114738Stefańska B., Sroka J., Katzer F., Goliński P., Nowak W. The effect of probiotics, phytobiotics and their combination as feed additives in the diet of dairy calves on performance, rumen fermentation and blood metabolites during the preweaning period. Animal Feed Science and Technology. 2020;272:114738. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114738Humer E., Petri R. M., Aschenbach J. R., Bradford B. J., Penner G. B., Tafaj M., Südekum K. H., Zebeli Q. Invited review: Practical feeding management recommendations to mitigate the risk of subacute ruminal acidosis in dairy cattle. Journal of Dairy Science. 2018;101(2):872-888. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2017-13191Humer E., Petri R. M., Aschenbach J. R., Bradford B. J., Penner G. B., Tafaj M., Südekum K. H., Zebeli Q. Invited review: Practical feeding management recommendations to mitigate the risk of subacute ruminal acidosis in dairy cattle. Journal of Dairy Science. 2018;101(2):872-888. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2017-13191Avakimyants E. V., Gordeev V. V. Study of physical and mechanical properties of feed additives for cattle. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;723:032085. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/723/3/032085Avakimyants E. V., Gordeev V. V. Study of physical and mechanical properties of feed additives for cattle. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;723:032085. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/723/3/032085Авакимянц Е. В., Гордеев В. В. Физико-механические свойства кормовых добавок для КРС. АгроЭкоИнженерия. 2020;(3(104)):100-108. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44354815Avakimyants E. V., Gordeev V. V. Physical and mechanical properties of feed additives for cattle. AgroEkoInzheneriya = Agricultural Engineering (Moscow). 2020;(3(104)):100-108. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44354815Коновалов В. В., Чупшев А. В., Терюшков В. П., Шабурова Г. В. Аналитическое определение параметров лопастных смесителей для турбулентного перемешивания сухих смесей. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2012;(1(17)):135-139. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17941622Konovalov V. V., Chupshev A. V., Teryushkov V. P., Shaburova G. V. Analytical definition of parameters the blade amalgamators for the turbulent hashing of dry mixes. Vestnik Ul'yanovskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii = Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. 2012;(1(17)):135-139. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17941622Чупшев А. В., Коновалов В. В., Терюшков В. П., Шабурова Г. В. Аналитическое определение параметров лопастных смесителей для турбулентного перемешивания сухих смесей. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012;(3(89)):88-91. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17653158Chupshev A. V., Konovalov V. V., Teryushkov V. P., Shaburova G. V. Analytical determination of the parameters of paddle mixers for turbulent mixing of dry mixtures. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Bulletin of Altai State Agricultural University. 2012;(3(89)):88-91. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17653158Бражник Ю. В., Несмеянов Н. П., Горшков П. С. Лопастной смеситель для сухих строительных смесей с высокоскоростным режимом работы: монография. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, 2018. 131 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=35396810Brazhnik Yu. V., Nesmeyanov N. P., Gorshkov P. S. Paddle mixer for dry building mixes with high-speed operation: monograph. Belgorod: Belgorodskiy gosudarstvennyy tekhnologicheskiy universitet im. V. G. Shukhova, 2018. 131 p. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=35396810Avakimyants E. V., Gordeev V. V. Physical and mechanical properties of mixtures of feed additives for cattle. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022;979:012082. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/979/1/012082/pdfAvakimyants E. V., Gordeev V. V. Physical and mechanical properties of mixtures of feed additives for cattle. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022;979:012082. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/979/1/012082/pdfBurtseva L., Salas B. V., Werner F., Petranovskii V. Packing of monosized spheres in a cylindrical container: models and approaches. Revista Mexicana de Fisical. 2015;61:20-27. URL: http://www.scielo.org.mx/pdf/rmfe/v61n1/v61n1a5.pdfBurtseva L., Salas B. V., Werner F., Petranovskii V. Packing of monosized spheres in a cylindrical container: models and approaches. Revista Mexicana de Fisical. 2015;61:20-27. URL: http://www.scielo.org.mx/pdf/rmfe/v61n1/v61n1a5.pdfAngga P. H., Jieqing G., Zongyan Z., Aibing Y. Numerical studies of mixing of ellipsoidal particles in a bladed mixer. Powder Technology. 2022; 398:117065. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.117065Angga P. H., Jieqing G., Zongyan Z., Aibing Y. Numerical studies of mixing of ellipsoidal particles in a bladed mixer. Powder Technology. 2022; 398:117065. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.117065Chandratilleke G. R., Yu A. B., Stewart R. L., Bridgwater J. Effects of blade rake angle and gap on particle mixing in a cylindrical mixer. Powder Technology. 2009:193(3):303-311. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2009.03.007Chandratilleke G. R., Yu A. B., Stewart R. L., Bridgwater J. Effects of blade rake angle and gap on particle mixing in a cylindrical mixer. Powder Technology. 2009:193(3):303-311. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2009.03.007

The authors declare that there are no conflicts of interest present.