Justification of the impeller speed choice for optimization of the continuous mixing mode in a facility for preparation of liquid feed mixtures

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: In the coming years, most of the main livestock production will be produced on farms under their collective lease, as well as on individual farms, which will ensure intensive development of the industry.

AIMS: The paper is devoted to the study of the liquid feed mixtures preparation under different impeller speeds, under different temperatures of the liquid and with further parameters optimization.

MATERIALS AND METHODS: The experimental facility for the liquid feed mixtures preparation is a multifunctional technical equipment, capable of performing following 3 functions: dosing of material (the whole milk replacer), liquid supply (the pumping function) and mixture preparation (the mixer function).

RESULTS: The study of facilities, based on blade pumps, revealed that the rotational speed n in the range of 1750 to 3000 min-1 is not always effective. Then, the indicators of performance or mixture supply are bigger for these values. Thus, the experiment is carried out based on the synchronism of the rotational speeds of the electric motor and the impeller: n = 750, 1000, 1250, 1500 and 1750 min-1. The application of an asynchronous electric motor implies taking account of slip s being 2–3%.

CONCLUSIONS: The study of the mixing facility at the continuous mixing mode shows that it is not necessary to take the mixing time into account with given design parameters, as the mixture processing occurs instantly, for a very short time intervals Tc = 0.02–0.006 s. Experimental studies show that the impeller speed under different temperatures of the liquid affects the degree of the mixture homogeneity, while the number of fixed blades is also considered. Thus, in the continuous mixing mode, the degree of homogeneity Ѳ is 85.2% for a speed n = 950–1490 min-1, while the water temperature t is 20–24 °C.

About the authors

Pavel N. Solonshchikov

Vyatka State Agrotechnological University

Author for correspondence.
Email: solon-pavel@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4695-7126
SPIN-code: 2559-6921

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Department of Process and Power Equipment

Russian Federation, Kirov

References

  1. Mokhnatkin VG, Shulyatiev VN, Filinkov AS, et al. The program and test procedure for the device for introducing and mixing powdered components with a liquid. Improving the performance of agricultural energy. Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference “Science – Technology – Resource Saving”, dedicated to the 60th anniversary of the Faculty of Engineering: Collection of scientific papers. Kirov: Vyatskaya State Agricultural Academy; 2012. Iss. 13. P:96–100. (in Russ).
  2. Mokhnatkin VG, Shulyatiev VN, Filinkov AS. Review of devices and installations for the preparation of whole milk substitutes and analysis of their effectiveness. Improvement of operational indicators of agricultural energy. Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference “Science - Technology - Resource Saving”, dedicated to the 60th anniversary of the Faculty of Engineering: Collection of scientific papers. Kirov: Vyatskaya State Agricultural Academy; 2012. Iss. 13 P:101–105. (in Russ).
  3. Patent RUS № 104022 / 10.05.2011; Byul. № 13. Mokhnatkin VG, Shulyatyev VN, Filinkov AS et al. Ustroystvo dlya prigotovleniya smesey. Available from: https://i.moscow/patents/RU2544953C1_20150320 (in Russ).
  4. GOST 6134-2007. Nasosy dinamicheskie. Metody ispytaniy. M.: Izdatelstvo standar-tov, 2008. Available from: https://files.stroyinf.ru/Data/441/44138.pdf (in Russ).
  5. Mokhnatkin VG, Filinkov AS, Solonshchikov PN. Multi-purpose pumps for intensive mixing. Selskiy mekhanizator. 2013;8:25. (in Russ).
  6. Filinkov AS, Solonshchikov PN, Oblasov AN, et al. Device for mixing components with liquid for preparing culture media. Vestnik Saratovskogo gosagrouniversiteta im. N.I. Vavilova. 2013;10:57–59. (in Russ).
  7. Bulatov SYu, Semenov SV. Analysis of the designs of technical means for the preparation of grain molasses. Current trends in the development of engineering and technology in Russia and abroad – realities, opportunities, prospects: Materials and reports, Knyaginino, March 25, 2021. Knyaginino: Nizhny Novgorod State Institute of Engineering and Economics, 2021. P:26–30. (in Russ).
  8. Bulatov SYu, Semenov SV. Cause-and-effect diagram with positive and negative feedbacks of the grain molasses production process. Problems of modern science and society: preservation and development of the legacy of the Great Victory, Knyaginino, May 08–13, 2021. Knyaginino: Nizhny Novgorod State Institute of Engineering and Economics, 2021. P:105–112. (in Russ).
  9. Patent RUS № 146974/ 20.10.2014 Mokhnatkin VG, Shulyatyev VN, Filinkov AS, et al. Ustanovka dlya prigotovleniya smesey. Available from: https://i.moscow/patents/RU146974U1_20141020 (in Russ).
  10. Solonshchikov P, Savinykh P, Ivanovs S. Determination and optimization of feeding device parameters in the plant for preparing liquid feed mixtures. RURAL sustainability research. 2021;45(340):13–20. doi: 10.2478/plua-2021-0003
  11. Solonshchikov P, Barwicki J, Savinyh P, et al. Optimalization of design parameters of experimental installation concerning preparation of liquid feed mixtures. Processes. 2021;9(12):2104. doi: 10.3390/pr9122104
  12. Gorbunov RM. Povyshenie effektivnosti funktsionirovaniya tsentrobezhnogo molochnogo nasosa putem sovershenstvovaniya rabochikh organov i optimizatsii parametrov. [dissertation] Kirov, 2007. (in Russ).
  13. Bulatov SYu. Razrabotka i sovershenstvovanie tekhnologicheskikh liniy i tekhnicheskikh sredstv prigotovleniya kormov v usloviyakh malykh form khozyaystvovaniya. [dissertation] Knyaginino, 2018. (in Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The plot of the homogeneity degree Ѳ (in %) depending on the impeller speed n, min-1, and water temperature t, °C (number of fixed blades Z is 12): 1 – the temperature t is 20 °C, 2 – the temperature t is 30 °C, 3 – the temperature t is 40 °C.

Download (259KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The graph of the degree of homogeneity Ѳ (in %) depending on the impeller speed n, min-1, and water temperature t, °C (number of fixed blades Z is 18): 1 – the temperature t is 20 °C, 2 – the temperature t is 30 °C, 3 – the temperature t is 40 °C.

Download (218KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The graph of the degree of homogeneity Ѳ (in %) depending on the impeller speed n, min-1, and water temperature t, °C (number of fixed blades Z is 24): 1 – the temperature t is 20 °C, 2 – the temperature t is 30 °C, 3 – the temperature t is 40 °C.

Download (252KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The two-dimensional section of response surface of degree of homogeneity Ѳ (in %) depending on the impeller speed n, min-1, and water temperature t, °C.

Download (104KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».