CC BY
21
УДК 621.9289
Сколоздра С.В., к.т.н., доцент, Чайковський Б.П., к.т.н., доцент, ® Лье1еський нацюнальний утверситет ветеринарног медицины та бютехнологт
iмет С.З.Гжицького
Лецик О.С., шж., Льеiеське еiдкрите акцюнерне тоеаристео "1скра"
РОЗРАХУНОК, ВИБ1Р I КОНТРОЛЬ РЕЖИМУ 1НФРАЧЕРВОНОГО
ОБ1ГР1ВУ МОЛОДНЯКА
Визначено еихiднi дат для розрахунку режиму тфрачервоного обiгрiеу молодняка теарин. Наведено методику розрахунку системи теплового обiгрiеу теаринницьких примщень.
Показано, що еибiр джерел Ш-випромтювання по спектральтй i енергетичтй ефектиеностi ïx еплиеу на теарин е недостаттй е зе'язку з неточтстю еимiрюеання спектральних характеристик шюри жиеих органiзмiе. Наведена номограма для спрощення еибору параметрiе джерел 1Ч-випромтювання, яка дозволяе знайти висоту тдвку опромiнюеачiе, напругу на 1Ч-лампах i споЫб користування нею.
Обгрунтовано, що температура повтря в зон IЧ-обiгрiеу всього на 1-20С вища температури повтря за рахунок променистого нагрiеу i наступног конвективног теплопередачi еiд металевих конструкцш клтки i арматури випромтювача, тому тепловий режим тд 1Ч-опромшювачами не можна контролювати ртутними, спиртовими термометрами, термографами.
Показано, що для об 'ективног оцтки теплового режиму при IЧ-обiгрiеi молодняка тварин необxiдно користуватись спещальними приладами -болометрами, термоелектричними термометрами, оптико-акустичними приймачами.
Ключовi слова: 1Ч-випромтювання, доза опромтення, установка 1Ч-випромтювання, опромтетсть, потужтсть установки, висота тдвку, тепловий потт опромiнюеачiе.
Вихщш даш для розрахунку. Режими включення i виключення 1Ч-випромiнювачiв визначаються вщповщно до бюлопчних ци^в тварин, пов'язаних з перюдичшстю ïx годiвлi i вщпочинку впродовж доби, а також для загартування молодняка.
Основним параметром, який визначае режим IЧ-обiгрiву, е 1Ч-опромшешсть. Розрахунок необхщного значення 1Ч-опромшеност з рiвняння теплового балансу зв'язаний з рядом вщомих складностей, тому приблизно опромшешсть Е можна визначити простшим способом за допомогою поняття "вщчутна температура".
При дослщженш променистого обiгрiву для людей використовують поняття "комфортний тепловий режим", "вщчуття теплового затишку", "вщчутна температура", яю характеризують баланс теплового режиму людини з умовами навколишнього середовища.
® Сколоздра С.В., Чайковський Б.П., 2010
274
Розрахунок системи теплового об1гр1ву проводиться згщно з рiвнянням Скунца:
4 = и +0,0716МХ, (1)
де 4 - вщчутна температура;
4 - температура пов^ря в примщенш;
Мц - енергетична св^имкть огороджуючих поверхонь, Вт/м2 ; 0,0716 - емпiричний коефщент Бедфорда, м2 •К/Вт [1].
Тепловщдача з поверхнi тiла тварин визначаеться:
1. Температурою повiтря - 1п .
2. Температурою поверхш огороджень, звернених в примщення 1р -радiацiйна температура примiщень.
Температура примщення 4р визначаеться як середньоарифметичне значення температур 1п i £р .
При променистому i конвективному обiгрiвi, а також при великих холодних поверхнях зовшшшх огороджень в примщенш виникае ктотна рiзниця мiж температурами Iр i £пр .
Для примiщень iз значною рухливктю повiтря £пр визначаеться формулою:
4р = тгр +(1-т)гп , (2)
де т - дослiдний коефщент. рiвний для корiвникiв 0,3, свинарниюв 0,42, житлових будiвель0,5 [2].
При конвективному обiгрiвi коли в примщенш нема високотемпературних джерел випромшювання 4 в формулi (1) рiвна £пр. Якщо використовуються IЧ-випромiнювачi для локального обiгрiву, то вiдчутна температура ^ визначаеться формулою:
£в = £пр +kkl Е = £пр +к1п , (3)
де k1 = 0,04-м2 /Вт - градуювальний коефщент, який зв'язуе 1Ч-опромшешсть з температурою, яка отримуеться на поверхш обiгрiвного об'екту за рахунок 1Ч-випромшювання;
ир - температура примщення при комбшованому обiгрiвi; k - коефiцiент "сприйняття" 1Ч-випромшювання органiзмом тварини.
Коефiцiент "сприйняття" характеризуе те, що один i той же потж 1Ч-випромiнювання сприймаеться оргашзмом тварин неоднаково i залежить вiд виду, вiку i навт iндивiдуальних особливостей тварин. Це сприйняття оргашзму на одинаковi умови 1Ч-опромшення визначаеться, з одного боку, фiзичними параметрами i хiмiчним складом шерстно-шюряного покрову, з друго! - швидкктю руху i температурою повiтря в примщенш.
Рiвняння (3) з врахуванням (2) отримае вигляд для конвективного i конвективно-променистого обiгрiву:
4 = т£ р +(1-т) £п; (4)
4 = т£р =(1- т) и +k Ъ, (5)
де £ р, £ п, £ р, £ п - значення температур огороджуючих поверхонь i пов^ря для конвективного i конвективно-променистого обiгрiву. З формул (4) i (5) визначимо коефiцiент k
275
тАг + (1 - m)At Аг
k =-^-— = , (6)
г л г л
де Агр = г р - гр; А гп = г п - гп; А гпр = г пр - г пр; А гпр - додаткова температура примiщення, необхiдна для досягнення "комфортного" рiвня в зош знаходження молодняка при вихiдних значеннях гп i гр.
З формули (6) виходить, що k = 1 при А гпр = г л , тобто в цьому випадку тварина в однаковш мiрi сприймае рiвновелику змшу температури на поверхнi тiла за рахунок променистого або конвективного обiгрiву.
Коефщент k можна представити в виглядi
k = ka кт кв , (7)
де ка , кТ, к§ - долi коефiцiента "сприйняття", якi залежать вiд коефiцiента поглинання шкiрно-шерстного покрову, стану системи терморегуляци i швидкост повiтря.
Коефiцiент поглинання шкiрно-шерстного покрову завжди менший 1, тобто ka <1.
Кiлькiсть теплоти, яка необхщна органiзму для збереження теплового балансу, залежить вiд стану системи терморегуляци i температури тiла органiзму i може бути рiзна. В випадку IЧ-обiгрiву "комфортний" рiвень може бути досягнутий при гл < Агпр (особливо для тварин з низькою температурою тша). В цьому випадку кТ >1, в шших випадках кТ <1.
Дiя IЧ-випромiнювання на оргашзм тварини в залежностi вщ швидкостi руху повiтря може послаблюватися або пiдсилюватися. При великих швидкостях V вiдбуваеться швидке охолодження поверхш тiла тварини i кв < 1, при ь~0, навпаки, навколо тiла тварини створюеться «пов^ряна сорочка», яка сприяе збереженню теплоти i кв >1, таким чином, к>1 або к<1.
В результатi розрахункових i експериментальних дослiджень встановлено, що для деяких видiв молодняка сшьськогосподарських тварин (поросят, телят) i птищ (курчат, iндюшат) [3 ].
Виб1р джерел IЧ-випромiнювання по спектральнiй i енергетичнiй ефективностi !х впливу на тварин е недостатшм в зв'язку з неточшстю вимiрювання спектральних характеристик шкiри живих органiзмiв. Достатньо надшш данi отриманi лише для шюри людини - iнтегральний коефщент поглинання ка IЧ-випромiнювання шкiрою i пiдшкiрними шарами в цьому випадку для "свгглих" джерел рiвний ~ 0.8, для "темних" - ~ 0,95[4].
Для спрощення вибору параметрiв джерел IЧ-випромiнювання можна побудувати номограми для рiзних джерел IЧ-випромiнювання, як дозволяють знайти висоту пiдвiсу опромiнювачiв i напругу на 1Ч-лампах. Приклад тако! номограми для ламп типу ЛФ1Ч 230-250 (виготовлення Львiвського вщкритого акцiонерного товариства «1скра») наведений на рис.1.
Порядок користування номограмою. Вихiднi данi: температура повiтря в примщенш гп =180С (точка А), температура огороджень гр = 150С (точка В).
Виходячи з гп =180С по правiй верхнiй частинi номограми визначимо точку В гпр =170С (точка В), потiм проводимо лшш ВВ до перетину з прямою, яка вщповщае гв = 280С. Опускаемо перпендикуляр СС на горизонтальну вiсь i
276
визначаемо значення кЕ = 275 Вт/м2 Проводимо пряму СС до перетину з кривими нижньо! лiвоl частини номограми (О , D, D). На цш частиш номограми можуть бути вибраш наступнi значення висоти пiдвiсу i напруги на лампi: Н = 0,5 м, и = 145 В (точки DF), без регулятора - Н = 0,7 м, и = 220 В (точки О, F). В залежност вщ вибраних и i Н змшиться площа обiгрiву.
Виб1р параметр1в установки i режиму IЧ-обiгрiву молодняка можна виконати двома шляхами: а) по максимальному значенню опромшеност в зош IЧ-обiгрiву (пiд центром 1Ч-лампи), в цьому випадку опромiненiсть Е в шших точках поля менша вщ максимально!; б) за середнiм значенням на опромшюванш поверхнi в зош IЧ-обiгрiву Есер визначиться за формулою
Е = Фт-, (8)
сеР А
де Фт - падаючий тепловий пстк; А - площа опромшювано! поверхш
напруги розжарення з лампою типу ЛФ1Ч 230-250 залежно вiд температури примпщення tпр , середньоУ температури огороджуючи поверхонь t р i необхщного комфортного рiвня tв .
--------свинарники, 4Р =0,42(р +0,58(п ;--корiвники,
4Р =0,31р +0,7(п ;-•-•--iншi примщення, 4Р =0,51р +0,51п.
ФТ - визначаеться за формулою
277
I
ФТ = | Е (! )2жй! = 2 Е, АЛ,,
(9>
Враховуючи те, що розподiл поля опромiненостi на горизонтальнiй площинi тд 1Ч-лампою володie центральною симетрieю, його можна роздшити на ряд концентричних кiлець шириною А, тодi середня опромшетсть визначиться за формулою
^2 2 (2, -1) Е, 2 (2," 1)Е
Е =---^- = --;-, Вт/м2 (10)
жА!2-2 -2 ' У '
Аналогiчно для сер
2 (2;' -%
г
гч, сер . 2
Цим способом розрахунок променисто! теплоти, яка надходить тваринi, спрощуеться, так як
Е = Ф = ^ (11)
йЛ йЛйТ
де Q - енергiя, Дж;
Т - час, с.
При IЧ-нагрiвi лампами переважае променистий спосiб теплопередачi, коли енерпя випромiнювання поглинаеться безпосередньо обiгрiвним об'ектом - верхнiми шарами шюри, шерстним, пухо-пiр'яним покровом.
Повiтря при цьому практично не на^ваеться. Як показали експериментальш дослiдження, температура пов^ря в зонi IЧ-обiгрiву всього на 1-20 С вища температури пов^ря за рахунок променистого нагрiву i наступно! конвективно! теплопередачi вiд металевих конструкцiй клiтки i арматури випромшювача [5].
Тому тепловий режим тд IЧ-опромiнювачами не можна контролювати ртутними, спиртовими термометрами, термографами. При бюлопчних дослщженнях це приводить до методичних помилок. При контролi теплового режиму примщення термометром «рiвень комфортности» виявляеться набагато нижчим (до 100С) ютинного значення.
Для об'ективно! оцшки теплового режиму при IЧ-обiгрiвi молодняка тварин необхщно користуватись спецiальними приладами - болометрами, термоелектричними термометрами, оптико-акустичними приймачами.
Висновки:
1.1нфрачервоний обiгрiв тварин i птицi значно ефектившший i економiчнiший вiд повiтряного i конвективного обiгрiву.
2. Вибiр джерел 1Ч-випромшювання за спектральною i енергетичною ефективнiстю !х впливу на тварин е недостатшм у зв'язку з неточшстю вимiрювання спектральних характеристик шюри живих органiзмiв.
278
3.Для спрощення вибору napaMeTpiB джерел 1Ч-випромшювання необхщно будувати номограми для рiзних джерел 1Ч-випромшювання, якi дозволяють знайти висоту пщвку опромiнювачiв i напругу на 1Ч-лампах.
4. Об'ективну оцiнку теплового режиму при IЧ-обiгрiвi молодняка тварин можна отримати за допомогою спецiальних приладiв - болометрiв, термоелектричних термометрiв, оптико-акустичних приймачiв.
Л1тература
1. WolfH. Strahlend tempenert . - MM - Industrie, 1972, Bd 78, № 19, S. 360-362.
2. Быков М.А. Расчет температурно-влажностного режима животноводческих помещений. - М.: Стройиздат, 1965. - 140 с.
3. Мотэс. Э. Микроклимат животноводческих помещений. - М.: Колос, 1976. -
192 с.
4. Борхерт А, Юбиц В. Техника инфракрасного нагрева. - М: Госэнергоиздат, 1963. -278 с.
5. Кожевникова Н.Ф., Конохова О.И. Устройство для локального инфракрасного обогрева цыплят. - Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, № 9, с. 21-24.
Summary Skolosdra S.V., Chaikovsky B.P., Lviv National Unyversytety of Veterinary Medicine and Veterynary
Affer S.Z.Ghytsky Lezyk O.S.,ing., Opened Joint-stock Company "Iskra" Certainly a weekend is given for the calculation of the mode of the infra-red heating of sapling of zoons.
The method of calculation of the system of the thermal heating of stock-raising apartments is resulted.
It is rotined that the choice of sources of infra-red - radiation on spectral and power efficiency of their influence on zoons unsuffices in connection with inaccuracy of measuring of spectral descriptions of skin of living organisms. Resulted nomogram for simplification of choice of parameters of sources of infra-red - radiation, which allows to find the height of nideicy of irradiators and tension on infra-red - lamps and method of the use by it.
Grounded, that temperature of air in the area of infra-red - to heating of all on 1-20С more high temperatures of air due to the effulgent heating and next convections heat transfer from the metallic constructions of cage and armature of emitter, that is why thermal mode under infra-red - by irradiators it is impossible to control mercury, alcoholic thermometers, thermographs.
It is rotined that for the objective estimation of the thermal mode at infra-red
- heated of sapling of zoons it is necessary to use the special devices -bolometrs, thermels, optik- acoustic receivers.
Стаття надшшла до редакцИ 23.03.2010
279
