Українські реферати:
 
Бесплатные рефераты
 

 

 

 

 

 

     
 
Науково-технічні проблеми застосування оптичного випромінювання в сільськогосподарському виробництві
     

 

Промисловість, виробництво

Науково-технічні проблеми застосування оптичного випромінювання в сільськогосподарському виробництві

соиск. Туаева І. М., доц. Гаппоев А. Б., проф. Бароєв Т. Р.

Кафедра фізики.

Горський державний аграрний університет

Наведено результати застосування джерел інфрачервоного (ІЧ), ультрафіолетового (УФ) випромінювання, аероіонізації, освітлення та автоматизованих ІЧ-і УФ-облучательних установок в сільськогосподарському виробництві.

Використання оптичного випромінювання є одним з найважливіших резервів підвищення продуктивності таких галузей сільськогосподарського виробництва, як тваринництво і птахівництво.

Досвід застосування УФ-опромінення для ліквідації «сонячного голодування" організму, ІК-локального обігріву молодняку, світлорегулятори, що забезпечують фотоперіодичних цикл розвитку тварин і птиці, дає можливість без великих матеріальних витрат одержати додаткові тисячі тонн м'яса, молока, вовни, десятки тисяч яєць, а також різко підвищити збереженість молодняку - основу відтворення поголів'я.

Рішення завдання створення необхідних умов освітлення сільськогосподарських приміщень значно складніше, ніж промислових, так як видиме випромінювання, безпосередньо впливає на продуктивність тварин, в той же час має забезпечувати виконання людиною певних технологічних операцій.

Так, для ІЧ-обігріву молодняку випускають лампи ІКЗК 220-250, 220-500 ІКЗ, ІКЗ 220-500-1, КГ 220-1000. Розроблена і випущена дослідна партія більш дешевих ламп ІКЗС 220-250 у синій колбі.

Для УФ-опромінення тварин випускають джерела ЛЕ-15, ЛЕ-30, ЛЕР-40, для знезаражування повітря - ДРТ-400, води - джерела бактерицидні ДБ-30-1, ДБ-80.

Серійно виготовляють опромінювачі ССПО1-250 з ІК-лампою потужністю 250 Вт для обігріву молодняку, опромінювачі ГРІ-1, ГРІ-2 (потужністю 500 і 375 Вт), ові-1 (500 Вт); УФ опромінювачі ЕО-1-30М з лампою ЛЕ-30-1.

Всі більш широке застосування знаходять комбіновані автоматизовані облучательние установки. В останні роки розроблені і серійно випускаються комплекти світлотехнічного обладнання ІКУФ-1, ІКУФ-1М, "Промінь" для ІЧ-обігріву і УФ-опромінення молодняку.

Для опромінення рослин виготовлений комплект електроустаткування установки з лампами ДРВ-750, який дозволить скоротити капітальні витрати в 4 рази в порівнянні з лампами ДРЛФ-400.

Незважаючи на позитивні результати, необхідно відзначити наступне: не організовано серійне виробництво ламп ІКЗС 220-250 для обігріву тварин, ДРВЕД-750 ЛЕО -- для УФ-опромінення; повільно впроваджуються лампи ДРВ-750; не освоєно виробництво регулятора температури і опроміненого рослин, який дозволить зменшити витрата теплоти до 20 - на вирощування рослин; не проводяться дослідження з експлуатації освітлювальн-облучательних установок; низка надійність освітлювальн-облучательного обладнання, що поставляється сільському господарству.

         

6     Праці     молодих вчених № 4, 2006        Завдання докорінної зміни освітлювальних установок сільськогосподарських приміщень в напрямку зниження капітальних витрат і експлуатаційних витрат може бути вирішена за рахунок реалізації нового принципу електроосвітлення - освітлювальних установок і пристроїв за щілинними світловода.

Новий спосіб освітлення приміщень щілинними світловода заснований на тому, що джерела (джерело) світла великої одиничної потужності полягають в загальну оболонку, ізольовану від навколишнього середовища і містить оптичну систему, яка направляє випромінювання ламп у потрібних напрямках з малими втратами. Щілинний світловод може мати жорстке або плівкове виконання. Він являє собою прямий або плавно звивистий циліндр, стінки якого частково мають високовідсвічувальне дзеркальне покриття, а в іншій частині (уздовж утворюють) характеризується світлопропускаючих властивостями.

Різноманітні освітлювальні пристрої з щілинними світловода дозволяють розміщувати джерела світла з їх оптичними елементами, а також апаратурою управління і захисту в спеціальних камерах зовні або всередині приміщення. Щілинні ж світлопроводи утворюють у необхідних напрямках «світив» лінії. При напрямку світлового випромінювання тільки в один торець робоча довжина світловода може досягати 40 - 50-кратного розміру його діаметра. ККД комплекту освітлювального пристрою з щілинними світловода близько 40%.

Основні переваги освітлювальних установок з щілинними світловода в порівнянні з традиційними способами освітлення полягає в наступному:

багаторазове зменшення кількості встановлюваних «світлоточок» зі створенням умов, які дозволяють реально здійснювати функції експлуатації;

багаторазове зменшення витрат дефіцитних чорних і кольорових металів, необхідних для виготовлення світильника і монтажу освітлювальних установок;

зменшення споживання електроенергії на освітлення, обумовлене зниженням розрахункового коефіцієнта запасу на 20 - 70%, світлотехнічними перевагами «світив» ліній і застосуванням потужних ламп з найбільшою світловіддачею;

створення комплектних освітлювальних пристроїв з високим ступенем заводської готовності, забезпечують максимальну індустріалізацію електромонтажних робіт;

можливість при необхідності збільшення рівня освітленості в приміщеннях за рахунок заміни ламп на більш потужні при збільшенні їх числа без додаткових будівельно-монтажних робіт з реконструкції освітлювальних установок;

обмеження тепловиділень в простір приміщень і можливість утилізації теплоти, що випромінюється лампами;

спрощення і скорочення електричних мереж.

Реальний ефект від наведених вище переваг залежить від тих технічних і вартісних показників, якими будуть характеризуватися вироби промисловості із щілинними світловода, а також від конкретних будівельно-планувальних умов їх застосування та пропонованих вимог до освітлення.

За останні роки значно удосконалені високоінтенсивні джерела світла (ВІС). Швидкий розвиток ВІС здійснюється в напрямку підвищення їх економічності, терміну служби, спектрального складу випромінювання, інших експлуатаційних характеристик, а також розширення діапазонів потужностей, розмірів, режимів роботи і т. д.

Наявність широкого асортименту ВІС, що володіють самими різними характеристиками, ставить питання про правильний вибір їх для використання в тваринницьких приміщеннях. При вирішенні цього питання слід виходити з аналізу основних характеристик ВІС та відповідності їх умовам освітлюваного або опромінюється об'єкта.

ВІС, що володіють великою одиничною потужністю, високою світловою віддачею, широким спектральним діапазоном (включаючи УФ-та ІЧ-області спектру), являють інтерес для використання в сільськогосподарському виробництві.

Необхідно розробити єдину методику зіставлення облучательних установок для тваринництва та рослинництва закритого грунту, виконаних на базі різних ОІ, що випускаються промисловістю.

На сучасних комплексах, де тварини весь час знаходяться в приміщенні, має цілий рік застосовуватися УФ-опромінення, яке є одним з найважливіших економічних факторів. Відомі біологічні ефекти УФ-випромінювання: ерітемное і бактерицидну дію. Найбільш важливим для тварин є ерітемное дію і ті реакції, які розвиваються в період після опромінення.

Особливо важливо властивість УФ-випромінювання утворювати в організмі тварин необхідний для росту і розвитку вітамін D. У той же час УФ-опромінення набагато ширше впливає на різні функції організму і сторони регулюючих систем, а не тільки на ті, які пов'язані з вітаміном D. Спостерігаються позитивні зрушення з боку серцево-судинної, дихальної та кровоносної систем, а також поліпшення фосфорно-кальцієвого обміну у опромінюваних тварин.

Дози УФ-опромінення, що наводяться у довідковій літературі, були отримані емпірично десятки років тому і не базувалися на точної метрології. Тому в Нині актуальне питання перегляду доз з метою конкретизації їх не тільки для різних видів тварин, а й для опорних (типових по спектрального складу) джерел оптичного випромінювання, які викликають даний фотобіологіческій процес. Рівень освітленості та наявність УФ-випромінювання є важливими складовими мікроклімату в тваринницьких приміщеннях.

Завдання інженерів і наукових працівників - створити раціональні системи обладнання, забезпечують ті параметри життєвого середовища тварин, ефективність яких доведена і науково обгрунтована. Але завдання полягає не в тому, щоб заповнити до відмови тваринницькі приміщення різним обладнанням, а піти по шляху створення комбінованих установок. В даному випадку нераціонально передбачати систему освітлення з відповідною програмою включення, установку УФ-опромінення з системою автоматичного управління і, крім того, заповнювати приміщення аероіонізатор, а необхідно об'єднати ці системи в одну.

Випробування комбінованих ерітемно-освітлювальних ламп, створених на основі люмінесцентних ламп низького тиску, показали, що витрата електроенергії на освітлення і опромінення тварин можна зменшити на 40%. Таким чином, використання комбінованих ламп з випромінюванням в УФ і видимій областях спектру є одним з перспективних напрямків. Застосування в тваринницьких приміщеннях установки для штучної аероіонізації повітря засноване на використанні високої напруги струму, що зумовлює коронний розряд. Негативним полюсом служить робочий орган установки, позитивним - земля. Між цими полюсами створюється електричне поле, в якому відбувається перезарядка і рух частинок. Важливе значення в практиці тваринництва має застосування аероіонізатор для зменшення запиленості повітря. При іонізації відбувається електрична коагуляція пилових частинок, що сприяє ефективній очищення повітря від пилу. Ця властивість аероіонів особливо важливо при застосуванні в тваринницькому приміщенні УФ-облучательних установок, так як запиленість різко знижує ефективно використовується потік освітлювальних УФ-ламп. Тому застосування коронного іонізатора в опромінювач знизить осадження пилу на лампах і тим самим підвищить КПД облучательних установок. Крім того, об'єднання систем освітлення, УФ-опромінення в одній установці підвищить її економічність і знизить енергоємність.

На промислових комплексах з високою концентрацією поголів'я виникає проблема охорони тварин і птиці від захворювань, збудники яких поширюються аерогенним шляхом. Для вирішення цієї проблеми, поряд із застосуванням механічних, електричних і біологічних фільтрів для очищення повітря від пилу та бактерій, з успіхом використовують УФ-випромінювання, яке поєднує в собі високу дезинфекційну активність з повною відсутністю токсичної дії. У даний час для знезараження користуються бактерицидними і ртутно-кварцовими лампами безперервного горіння; серійно випускаються опромінювачі ОБН, ОБП та ін

Заслуговує увагу застосування ВІС. Відомо, що для коагуляції білкової речовини бактерій потрібно досить велика енергія квантів, відповідних УФ-області спектру.

Вихід УФ-випромінювання в газорозрядних джерелах світла залежить від збільшення температури плазми. Підвищення енергії розряду призводить до зростання температури плазми, а збільшення частоти проходження імпульсів підвищує середню потужність випромінювання ламп. У зв'язку з цим використання для знезаражування повітря газорозрядних ламп імпульсного режиму в порівнянні з режимом безперервного горіння має перевага, що полягає в можливості одержання збільшеного ККД випромінювання в УФ-області спектра при варіюванні енергії розряду, частоти проходження імпульсів і тривалості спалаху. Не виключено, що за допомогою імпульсних ламп стане можливим знезараження тваринницьких стоків, вітамінізації кормових дріжджів, а також використання короткохвильового УФ-випромінювання в інших технологічних процесах сільськогосподарського виробництва, де необхідно не тільки підвищення потужності випромінювання, а й час для стабілізації продуктів Фотоліз складних молекул, чому сприяє зменшення тривалості імпульсу світла.

ІЧ-обігрів в початковий період вирощування молодняка підвищує його схоронність та продуктивність. Доведено, що найбільш перспективне використання ІЧ-обігріву в комплексі з УФ-опроміненням, тому все більш широке застосування знаходять комбіновані установки.

В Найближчим часом слід розробити наукові основи комбінованого впливу різних оптичних та інших факторів мікроклімату на організм тварин, що дозволить науково обгрунтувати структуру і типорозмірного ряди освітлювальних і облучательних установок, а також підвищити їх енергетичні, світлотехнічні і експлуатаційні параметри.

Значний економічний ефект дає використання тиристорного регулятора для ІЧ-ламп тваринницьких і птахівницьких опромінювачів. Подальше вдосконалення опромінювачів ІКУФ і «Луч» пов'язане з перекладом на підвищену частоту УФ-ламп з використанням напівпровідникових джерел живлення.

Застосування підвищеної частоти струму для освітлювальних комплектів тваринницьких приміщень може дати значний економічний ефект і підвищити надійність.

Розробка та впровадження зазначених комбінованих систем дозволить знизити відхід молодняку на 10 - 15%, підвищить продуктивність тварин на 20% при зменшенні витрат кормів на одиницю продукції.

Список літератури

1. Алферова Л. К. Використання ерітемно-освітлювальних ламп у тваринництві// Механізація та електрифікація сільського господарства, № 12,1999, с. 35-36.

2. Бакшеев П. Д. Комбіновані джерела оптичного випромінювання для тваринництва// Механізація та електрифікація сільського господарства, 1998, № 7, с. 16-17.

3. Кожевников Н. Д., Лямцев А. К. Застосування оптичного випромінювання. М.: Россельхозіздат, 1977.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.skgtu.ru/

     
 
     
Реферат Банк
 
Рефераты
 
Бесплатные рефераты
 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
  Все права защищены. Українські реферати для кожного учня !