Практична робота 11

Тема: Розрахунок і вибір установок інфрачервоного й ультрафіолетового опромінювання.

Короткі теоретичні відомості.

Біологічна дія інфрачервоного випромінювання.

Осіннє-зимовий період вважається найбільш важким для утримання тварин і птиці. Особливо необхідне тепло в цей період для молодняку, в якого у перші дня життя процеси терморегуляції ще недосконалі. Низька температура і висока вологість повітря в приміщеннях негативно впливають на ріст і розвиток молодняку, приводять до порушення обміну речовин, виникненню простудних захворювань і навіть до загибелі.

Необхідний температурний режим при вирощуванні молодняку забезпечують загальним обігріванням приміщень або комбінованою системою загального і локалізованого обігрівання. Для місцевого локалізованого обігрівання використовують теплу підлогу, килимки, панелі та інші пристрої. Широке застосування отримало інфрачервоне обігрівання молодняку, яке благотворно діє на організм тварин і птиці.

Степінь проникнення ІЧ випромінювання через шкіру залежить від її вологості, густоти волосяного покриву та пігментації.

Частина потоку випромінювання, що падає на тіло тварини відбивається, а решта його поглинається шкірою і підшкірними тканинами, що зумовлює їх нагрівання. При поглинанні тканинами ІЧ випромінювання в них відбувається переповнення кровоносних судин кров’ю, поліпшується обмін речовин. Проникаючи у шкіру і підшкірні тканини, випромінювання діє на нервову систему, а через неї на внутрішні органи, що зумовлює кращу роботу залоз, кровопостачання тканини та органів тварин і птиці.

Степінь поглинання ІЧ випромінювання шкірою залежить від величини довжини хвилі. Найбільший коефіцієнт відбивання спостерігається у видимій, особливо в червоній області, а майже вся довгохвильова частина ІЧ випромінювання (94-96 %) проникає в шкіру.

В залежності від довжини хвилі випромінювання різних областей проникає на різну глибину в тіло тварин.

Видиме випромінювання майже повністю поглинається шкірою, а короткохвильове – проникає в підшкірну тканину. Довгохвильове випромінювання (більше 200 нм) поглинається поверхневими шарами шкіри.

ІЧ випромінювання не тільки захищає молодняк від переохолодження, а й підсилює перебіг біологічних процесів в організмі, сприяє підвищенню тонуса і природних захисних сил організму.

Джерела ІЧ випромінювання.

Для ІЧ опромінення тварин і птиці використовуються лампи розжарювання загального призначення, галогенні лампи, лампи ІЧ випромінювання, а також низькотемпературні випромінювачі, які мають назву ТЕН (трубчастий електронагрівач).

В залежності від спектрального складу джерела ІЧ випромінювання діляться на світлі та темні.

Світлі джерела – це лампи розжарювання, в яких вольфрамова спіраль має високу робочу температуру (до 3000 ) і розміщену в скляній колбі. Вони випромінюють видимі і значну частину ІЧ випромінювання областей В, С. Максимальне випромінювання – з довжиною хвилі 1100-1150 нм.

Внутрішня частина колби покрита дзеркальним шаром алюмінію та срібла. Таке дзеркало в ІЧ області спектру має коефіцієнт відбивання біля 0,9.

Промисловість випускає лампи типу ИКЗК 200-250, ИКЗС 220-250, а також ИЧЗ 220-250 та ИЧЗ 200-500А, які мають зменшені габаритні розміри, такі як у ІЧ ламп потужністю 250 Вт. Колби цих ламп мають специфічну форму. Нижня частина колби ИКЗК 200-250 покрита червоним термостійким лаком.

Потік випромінювання і ККД ламп практично постійні в процесі експлуатації.

Інфрачервона кварцова галогенна лампа КГ 220-1000 – це циліндрична колба діаметром 10 мм, виготовлена з кварцового скла. Тіло розжарювання – це моно спіраль виготовлена з чистого вольфраму, що змонтована по вісі лампи на спеціальних підтримувачах. Ці лампи працюють тільки в горизонтальному положенні.

Опромінювачі та опромінювальні установки.

Для захисту ламп від можливих пошкоджень і крапель води, а в деяких випадках перерозподілу потоку випромінювання застосовуються спеціальні арматури. Джерело випромінювання разом з арматурою називається опромінювачем.

Опромінювач ССП 01-50. Він складається з пластмасового корпусу й емальованого відбивача. В середині корпусу знаходиться фарфоровий патрон для цоколя Е27. Знизу на відбивачі розміщена сітка, що захищає лампу від механічних пошкоджень. У корпусі опромінювача розміщена клемна коробка для приєднання проводів. Опромінював призначений для лампи потужністю 250 Вт, він кріпиться на крюк за допомогою підвіски.

Опромінювачі ОРИ-1 і ОРИ-2 (опромінював інфрачервоний, рефлекторний) представляє собою конічний корпус, виготовлений з листової сталі. Зверху опромінювача під пластиковим ковпаком знаходиться фарфоровий патрон для цоколя Е40. ОРИ-1 експлуатується з лампою потужністю 500 Вт. ОРИ-2 комплектується лампою ПС-70-375, яку виготовляють у Польщі.

Опромінювач ветеринарний інфрачервоний ОВИ-2. Він складається з двох основних частин – металевого корпусу і захисної сітки. Патрон лампи закритий пластиковим ковпаком. Опромінювач має герметичне виконання і комплектується лампами потужністю 250 Вт.

Опромінювач «Латвіко» за лампою КИ 220-1000. Корпус опромінювача має коробчасту форму виготовлену з листової сталі. У корпусі розташована лампа із зовнішнім відбивачем. Знизу лампа захищена металевою сіткою. Опромінювач підвісний, комплектується лампою КИ 220-1000.

Крім цього для обігрівання молодняку тварин і птиці широко застосовують інфрачервоні опромінювачі ССП05-250-003-У3.5 «Зоотон», ОРИ-2Б, ОРИ-8, ОРИ-8Б, ООИ-1, ЭИС-0,25-И1, ЗИС-0.37И1У5, ЛИКИ-220-300, ОЭИ-500, УФИКИ-1, УФИКИ-2 та інші, а також установки інфрачервоного обігрівання та ультрафіолетового опромінення ИКУФ-1, ИКУФ-1М, ИКУФ-2М, ИКУФ-3М, Луч-А, Луч-2И, ЭРИКО-1, СОЖ-1. Для обігріву молодняку птиці використовують також брудери БП-1 і БИ-500.

Найкращий вплив на організм тварин і птиці проявляється при одночасному УФ і ІЧ опромінюванні.

Опромінювані УФИКИ призначені для створення ІЧ та УФ опромінень і аероіонізації. Опромінювачі входять у системи комплексного електрофізичного впливу на молодняк сільськогос­подарських тварин. Опромінтовачі випускаються в таких виконаннях: УФИКИ-1 з двома лінійними випромінювачами ЛИКИ-220-300 та двома аероіонізаторами і лампою ЛЕ-15 (ЛЕ-30); УФИКИ-2 має дві лампи ИКЗК-215-220-250, два аероіонізатори. Як джерело УФ випромінювання використовують лампу ЛЕ-15 (ЛЕ-30). Інфрачервоні випромінювачі розташовані з боків опромінювача, поряд з ними іонізатори, між якими знаходиться ультрафіолетова лампа.

Система опромінювання тварин СОЖ-1 призначена для використання на тваринницьких фермах як джерело УФ та ІЧ випромінювань. Система складається з 60 опромінювачів і пульта керування. Система виконує такі функції: опромінення тварин вітальним потоком, обігрів молодняку інфрачервоним потоком, опромінювання місць утримання тварин бактерицидним потоком. Ці функції здійснюються за рахунок комбінації джерел випромінювання, що є в системі: лампа ДРТ2-100 – еритемне, лампа ДРТ-100 –

бактерицидне і дві лампи ИКЗК-220-250 – інфрачервоне випромінювання.

Система автоматизованого управління електрофізичним процесом ІЧ обігріву і УФ опромінення ИКУФ-2М і ИКУФ-3М призначена для місцевого обігріву поросят сисунів у закритих приміщеннях, що опалюються, для ультрафіолетового опромінювання і аероіонізації повітря.

Система має два виконання: ИКУФ-2М використовується для ІЧ обігріву та УФ опромінення; ИКУФ-3М – для ІЧ-обігріву, УФ опромінення і аероіонізації.

Система ИКУФ-2М складається з 42 опромінювачів УФИКИ-1 і блока керування, який забезпечує ручне і програмне керування електрофізичним процесом. Система ИКУФ-3М складається із 42 опромінювачів УФИКИ-2 і блока керування, який забезпечує ручне і програмне керування електрофізичним процесор.

Комплекти обладнання Луч-А і Луч-2И призначені для локального опромінювання інфрачервоними і ультрафіолетовими випромінюваннями, а також для впливу іонізованим (Луч-2И) повітрям на курчат, каченят, гусенят, індичат у закритих приміщеннях. Комплект складається з 40 опромінювачів, регулятора напруги для живлення ІЧ ламп та блока керування.

Опромінювач установки Луч має ущільнене виконання арматури вітальних ламп, а патрони інфрачервоних ламп можна встановлювати під різними кутами до вертикалі для отримання необхідного розподілу ІЧ випромінювання.

Установка ІЧ обігріву, УФ опромінювання та освітлення ЭРИКО-1 призначена для обігріву молодняку тварин інфрачервоними променями та опромінювання їх ультрафіолетовими з одночасним освітленням приміщення.

До складу установки входить 120 опромінювачів типу «Зоотон», 100 світильників для ламп ЛБ-40 і 70 опромінювачів для ламп ЛЕ-30-1.

А. Методика розрахунку інфрачервоних опромінювальних установок.

Мета розрахунку – визначити основні параметри інфрачервоних опромінювальних установок; потужність джерел випромінювання; висоту їх підвісу над об’єктом, число ламп в опромінювачі взаємне розташування опромінювачів; напруга на лампах.

Визначальним для розрахунків параметром є необхідна інфрачервона опроміненість Е ( ), на рівні опромінюваної спини тварини, величину якої для певного виду тварини чи птиці знаходять в додатку 34.

1. Якщо в якості джерела ІЧ випромінювання застосовуються не тільки лампи типу ИКЗК, а і лампи розжарювання інших типів, то для наближеного визначення необхідного опромінення тварин і птиці використовують формулу:

; (1)

де, – постійна втрата тепла, яка залежить від виду тварин і способу їх утримання, ; (Додаток 33)

– коефіцієнт тепловіддачі тварин, ; (Додаток 33)

– температура середовища в приміщенні, де утримуються тварини, птиця, .

2. Вибирають тип опромінювача і тип лампи. (Додаток 31)

3. Визначають висоту підвісу опромінювачів над спиною тварин за формулою:

; (2)

де, І – сила випромінювання лампи в напрямку . Знаходять по графіку кривих сил випромінювання; (Додаток 35)

Z – коефіцієнт нерівномірності опроміненості;

Z = КСС косинусного і глибокого світлорозподілу, Z = 1 для широкого світлорозподілу.

4. За додатком 36 визначають площу зони обігріву одним опромінювачем , .

5. Визначають прощу зони обігрівання для однієї тварини або групи тварин , . (Додаток 37)

6. Загальна площа обігрівання тварин, що знаходяться в зоні обігріву:

; (3)

де, М – кількість тварин або їх груп, гнізд, що знаходяться в зоні обігрівання.

7. Кількість опромінювачів необхідних для опромінення тварин:

; (4)

де, – коефіцієнт запасу, ;

– площа опромінення, ;

– енергетичний ККД лампи, ;

– опроміненість, ;

– коефіцієнт використання опромінювачів, ;

– потужність лампи, .

8. Відстань між опромінювачами обчислюється за виразом:

; (5)

де, – коефіцієнт розміщення опромінювачів, при коридорному – = 1, шаховому – = 0,93.

Б. Методика розрахунку комбінованих опромювальних установок.

Мета розрахунку – визначити основні параметри комбінованих опромінювальних установок , а саме: висоту розташування їх над об’єктом, їх кількість та режим роботи.

1. Енергетичну опроміненість на тілі тварин визначається за формулою:

; (6)

де, – оптимальна опроміненість новонародженого, що знаходиться у сухому приміщенні при температурі , ; (Додаток 34)

– температурний градієнт опроміненості, = 25 (для всіх видів тварин і птиці крім ягнят). Для ягнят = 13 ;

– вік тварин, птиці, дні;

– кількість днів повної температурної адаптації, у середньому адаптації = 100 днів.

2. Вибирається тип комбінованої опроміню вальної установки.

3. Установка укомплектована лампами типу ИКЗК 220-250 і ЛЭ-15.

4. По графіку кривої сили випромінювання визначається сила випромінювання І, Вт/ср. (Додаток 35)

5. Приймається коефіцієнт нерівномірності Z = 1,4 так, як опромінювач має КСВ, яка належить до типу Д (косинусна).

6. Висота підвішування опромінювачів над спинами тварин:

. (7)

7. Вітальна опроміненість від горизонтально розташованої лампи в арматурі косинусного розподілу потоку випромінювання визначається за формулою:

; (8)

де, – вітальний потік УФ ламп, для лампи ЛЭ15, = 300 мвіт;

– енергетичний ККД ламп, ;

– захисний кут опромінювача, ;

– висота підвішування опромінювача, м.

8. Рекомендовану дозу опромінення знаходиться в додатку 24.

9. Тривалість опромінення визначається за виразом: . (9)