Реологические показатели

Важно располагать не только качественными но и количественными показателями текучести навоза крупного рогатого скота, свиней, а также птичьего помета. Данные показатели получают в результате физических исследований навоза в специальных экспериментальных установках.

1. Метод насыпного конуса для определения предела текучести основан на гипотезе, что в куче или конусе бесподстилочного навоза сумма сил действующих горизонтально наружу, равна сумме сил действующих вертикально на слой скольжения, умноженной на коэффициент А;

5^,г=/г-2/^              (1)

Между диаметром основания конуса навоза (1 (дм) и его объемом V (дм3) существует зависимость:

й=а-Уп.              (2)

Коэффициент а, являющийся постоянным для определенной консистенции независимо от насыпного объема, представляет собой относительную величину предела текучести То.

Пересчет относительной величины коэффициента текучести а в показатель (Н/м2), пригодный для применения в практических целях, невозможен, так как нельзя с достаточной точностью определить средние размеры содержащихся в навозе твердых частиц. Так как куча навоза в канале представляет собой небольшую часть насыпного конуса, то высоту слоя 1ц (дм) в самотечном канале можно вычислить по относительным значениям коэффициента текучести а и длины канала / (дм):

/г1=2,7йГ2'5-/0-5.              (3)

Коэффициент а нетрудно определить методом насыпного конуса или рассчитать по длине самотечного канала и максимальной высоте кучи навоза:

а = 1,51сlt;2 ¦ Иг0'*.              (4)

Преимущество вычисления коэффициента а по данным практических замеров состоит в том, что при этом учитываются все конкретные условия. В связи с многообразием качественных и количественных комбинаций, влияющих на предел текучести, перенесение показателей а на все встречающиеся на практике случаи связано с погрешностью.

2. Отношение напряжение сдвига : градиент скорости. Процесс течения навоза характеризуется зависимостью между напряжением сдвига, возникающим при движении, и скоростью, изменяющейся перпендикулярно направлению движения (градиент скорости). Иссле

   дования, проведенные на вискозиметре с переливной трубой [109] и на ротационном вискозиметре [51, 116], показали, что навоз крупного рогатого скота и свиней начинает течь только при достижении напряжения, превышающего предельное напряжение сдвига. Далее напряжение сдвига увеличивается дегрессивно по мере возрастания градиента скорости (рис. 1).

Рассматриваемое свойство текучести характеризуется квазипластичностью и выражается уравнением:

т=то4-/гЛ71,              (5)

где т — напряжение сдвига, Н/м2; то — предельное напряжение сдвига (предел текучести), Н/м2; И — градиент среза, с-1; /г — жесткость, Н-с^/м2; п — структурный показатель.

Показатели текучести %л /г ц п в совокупности или раздельно определяют следующие важные для проектанта параметры:

• глубину канала для отвода найова самотеком;
• потребную мощность при гомогенизации решетчатыми мешалками;
• потери напора при транспортировке по трубам и др.

Предел текучести то можно определить с достаточной точностью по кривой течения [51, 167]. Если прологарифмируем уравнение (5), то жесткость и структурный показатель получим из выражения

В нашем случае соответствует точке пересечения ординаты при 0=\, а п — наклону прямой (рис. 2).

Рациональный метод вычисления заключается в расчете линейной регрессии на цифровой вычислительной машине. Наряду со значительной экономией времени этот метод позволяет определить статистическую достоверность вычисленных показателей (Вр — тест и предел достоверности по Линдеру) [104].

Средние репрезентативные значения то, к и п приведены в таблице 11. Эти параметры можно использовать в практических целях, например при расчетах потерь напора в трубопроводах.

Таблица 11. Показатели текучести навоза крупного рогатого скота и свиней и куриного помета

Если в уравнении (5) т заменим на г) D и произведем перестановку, то получим выражение кажущейся динамической вязкости т\':

цГ=х^±01              (7)

При малых значениях градиента скорости вязкость очень высокая. При D — 15 с-1 она принимает малое, почти постоянное значение. Сильное уменьшение вязкости навоза объясняется изменением его структуры вследствие увеличения скорости течения (структурная вязкость) .

3.S.              КОРРОЗИОННОЕ ДЕЙСТВИЕ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА

Для оценки коррозионных свойств бесподстилочного навоза крупного рогатого скота и свиней необходимо знать содержание коррозионно-активных веществ в нем. Для этого существуют стандартные методы определения [2] углекислоты, растворяющей известь, аммонийного азота, сульфатной и сульфидной серы, хлоридов. Скорость коррозии зависит от вида навоза, материала, с которым соприкасается навоз, и внешних условий (продолжительность воздействия, температура, доступ кислорода) .