книги из ГПНТБ / Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие

ках поверхности и определить площадь, на которой приведенная фор­ мула применима. Определение этой площади должно быть произве­ дено из условия допустимого коэффициента неравномерности г, а именно:

Еmin. =s0,8.

Ё max

Такие же расчеты приходится выполнять для новых источников излучения, не имеющих таблиц с необходимыми величинами. Основой для расчета служит кривая пространственного распределения потока

Источник

Рис. 82. Кривые облученности, создаваемой лампами ДРВЭД-220-250 (/) и ДРВЭД-220-250-2 (2).

излучения, построенная в координатах / а = f (а) — сила излучения в зависимости от угла направления на точку облучаемой поверхности (например, на рис. 79 — кривая для ламп ДРВЭД-220-250).

Для расчета облученности в различных точках поверхности под лампой можно воспользоваться формулой:

где а — угол между вертикалью, проведенной через ось лампы, и направлением на точку, в которой определяется величина Е\

I — расстояние от лампы до заданной точки.

Если выразить расстояние I через высоту расположения лампы

160

В этой формуле h задается или принимается, а величина /„ опре­ деляется по кривой Іа = f ір) для каждой точки поверхности (сначала определяется угол а на эту точку, а затем по кривой — зна­ чение Іа).

На рис. 82 построены кривые облученности Е, создаваемой лампами ДРВЭД-220-250 (1) и ДРВЭД-220-250-2 (2) (высота подвеса h = 2 м).

Сила излучения рассчитана, по кривым на рис. 79.

дельное значение неравномерности z = 0,8, и через точку на оси орди­ нат, соответствующую полученному значению Е, проводится гори­ зонтальная линия. Ординаты точек пересечения горизонтали с кривой облученности и являются границей зоны.

В случае круговой симметрии ламп значения ординат равны ра­ диусу окружности, в пределах которой неравномерность облученности z 5г 0,8. В нашем примере для лампы ДРВЭД-220-250 радиус зоны ра­ вен примерно 0,7 м, а для ДРВЭД-220-250-2 — 1,0 м. При использо­ вании нескольких облучателей для построения кривой суммарной облученности нужно сложить абсциссы кривых соседних облучателей. Подбирая расстояния между соседними облучателями, можно добиться того, что по всей площади коэффициент неравномерности облучен­ ности будет > 0,8.

Величина облученности и равномерность ее в помещениях может быть проверена с помощью уфиметра УФМ-71.

11.3. РАСЧЕТ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ УСТАНОВОК

Расчет передвижных установок. Целью расчета, как правило,

является определение числа проходов установки над рядом животных для обеспечения необходимой дозы облучения. Исходным выражением для расчета является формула количества облучения:

где t — время.

Сложность в расчетах вызвана тем, что при перемещении облуча­ теля над объектом облученность Е не остается постоянной.

Для упрощения расчетов выражают Е через силу излучения / а и принимают ее величину постоянной в пределах некоторого угла а. На рис. 83 угол, в пределах которого принимают Іа = const, соста­ вляет ссх. Величина этого угла может определяться или защитными свойствами арматуры облучателя, когда при а > а± объект попадает в тень, или особенностями помещения, когда при а > осх строительные конструкции (например, высокие перегородки) создают тень. Прини­ мая приведенные допущения и учитывая, что скорость перемещения

-А

постоянна, можно получить выражение, позволяющее рассчитать коли­ чество облучения, которое получит объект за один проход облучателя;

где h — высота подвеса облучателя;

V — скорость перемещения облучателя;

I — принятое постоянным значение силы излучения облучателя.

Отсюда по известной норме облучения А может быть определено количество проходов установки

Ahv

Для некоторых случаев облучения такие расчеты выполнены, и результаты их приведены в табл. 7. С помощью этой таблицы можно сразу, приняв рекомендуемую высоту под­

на примере передвижных установок с лампами ДРТ (ПРК). Автома­ тизация включения лампы должна предусматривать, исходя из прин­ ципа работы обычной схемы включения лампы ДРТ (ПРК), замыка­ ние цепи балластного дросселя на напряжение сети и последующее размыкание для индуктирования э. д. с. самоиндукции, облегчающей зажигание. Чаще всего в схемах автоматического зажигания это выполняется контактом реле в режиме «дрожания», т.е. попеременного замыкания и размыкания. Этот режим может быть достигнут включе­ нием катушки реле через собственный нормально закрытый контакт.

Далее в схемах автоматического управления должно быть учтено наличие времени разгорания лампы ДРТ (ПРК). Это время составляет 10—15 мин и исключается из расчетного времени для облучения, так как лампа в этот период не дает необходимый спектральный состав облучения. Следовательно, движение передвижной облучающей уста­ новки должно начинаться после разгорания лампы.

Измерение количества облучения и последующее отключение ламп может производиться автоматическим ультрафиолетовым дозиметром (например, УФИДА-66). Однако на практике чаще всего доза облуче­ ния задается временем работы установки или числом ее проходов над

объектом. В первом случае для отключения установки может быть использовано реле времени, а во втором — счетчик проходов.

Кроме рассмотренных основных процессов автоматизации (зажи­ гания лампы, времени начала движения, обеспечения дозы и отключе­ ния), желательно в схемах автоматизированных установок предусмот­ реть отключение установки в случае выхода лампы из строя и возврат облучателя на исходную позицию после нормального отключения.

Электрическая схема установки УО-3 не предусматривает автома­ тизацию ни одного из перечисленных процессов.

Пример схемы автоматического управления передвижной облучаю­ щей установкой приведен на рис. 84. Порядок работы схемы опреде­ ляется уставками реле времени РВ, которое пускается нажатием кнопки «Пуск». Диаграмма времени замыкания контактов реле пока­ зывает, что первое включение в схеме контактами РВ2 произойдет через некоторое время tx после пуска. Это время необходимо для того, чтобы человек, обслуживающий установку, после нажатия на кнопку «Пуск» на пульте успел до начала включения установки пройти в по­ мещение для животных и проверить их готовность к облучению.

В момент времени tx замыкаются контакты РВ2, включается линей­ ный контактор КЛ и подает напряжение на основную часть схемы. Лампа не зажигается, так как сетевое напряжение ниже напряжения

164

зажигания. Реле IP , включенное последовательно со своим размы­ кающим контактом 1Р1, попеременно замыкает и размыкает контакт 1Р2, тем самым включая и отключая цепь дросселя Д и конденса­ тора С.

При каждом размыкании контакта 1Р2 возникает э. д. с. самоиндук­ ции в дросселе, которая вместе с напряжением сети прикладывается к месту разрыва цепи и к включенной параллельно лампе. Когда сумма э. д. с. и напряжения сети превысит напряжение зажигания лампы, произойдет пробой и лампа начнет разгораться. Через промежуток времени, необходимый для разгорания лампы (10—15 мин), замкнется контакт РВ1 (время 4) и включит контактор КД двигателя. Контакты в цепи двигателя М, перемещающего лампу, замкнутся. В момент пуска контакт конечного выключателя КВ1 замкнут. В цепи контак­ тора KP к этому времени замкнутся также контакты конечного выклю­ чателя КН и замыкающие контакты 4Р2, так как через 4P уже проте­ кает ток.

Таким образом, в момент замыкания контактов КД в цепи двига­ теля контактор KP находится под напряжением, и двигатель начинает перемещать облучатель в направлении «назад». Как только установка отойдет от крайнего положения, контакт КВ1 разомкнется, но движе­ ние будет продолжаться в том же направлении, так как этот кон­ такт блокирован контактом KP. Когда облучатель достигнет другого крайнего положения, разомкнется контакт конечного выключателя «назад» — КН, контактор KP обесточится, произойдет смена двух фаз в цепи питания двигателя М, и он будет вращаться в обратную сто­ рону. Облучатель будет двигаться в направлении «вперед».

Когда пройдет установленное время облучения, замкнется кон­ такт РВЗ и подаст напряжение на реле 2Р. Вследствие этого разом­ кнутся: контакт 2Р6 в цепи лампы, и она отключится; контакт 2Р5, который отключит реле времени РВ\ контакт 2Р4 (катушка КЛ оста­ нется под напряжением, так как замкнут контакт ЗР1)\ контакт 2Р2 (катушка ЗР тоже останется под напряжением — замкнут контакт

КВ2).

Отключенная лампа будет двигаться в направлении «вперед» и остановится только тогда, когда будет достигнуто крайнее положение и разомкнется контакт КВ2. Так обеспечивается остановка облуча­ теля.

Всхеме предусмотрено аварийное отключение установки в случае, если лампа не зажглась. Это отключение осуществляется с помощью контактов РВ4, которые замыкаются через 10—20с после замыкания контактов РВ2 и подачи напряжения на лампу. Если за это время лампа не зажглась, то останется замкнутым контакт 4Р1, а контакт РВ4 подаст напряжение на 2Р. Вслед за этим контакт 2Р6 отключит лампу, цепь зажигания (1Р1, 1Р2, С, 1Р) перестанет действовать и катушка КЛ отключится. Следовательно, установка останется неподвижной.

Втакой же последовательности происходит отключение и оста­ новка облучателя в случае выхода из строя лампы (исчезновение тока

вней) во время облучения.

165

Контрольны е вопросы

1.Для чего животных и птиц облучают ультрафиолетовыми лучами?

2.Какие лампы используют для ультрафиолетового облучения? Как они уст­

роены?

3.Как устроены передвижные установки?

4.Что такое количество облучения, или доза облучения?

5.Как рассчитываются стационарные ультрафиолетовые установки?

6.В чем заключается особенность расчета дозы облучения для передвижной

установки?

7. Чем определяется величина угла <хг при расчете? 8. Какова цель расчета передвижной установки?

9. Какие особенности лампы ДРТ (ПРК) учитываются при автоматизации уста­ новки и как обеспечивается доза облучения?

12.УСТАНОВКИ ИНФРАКРАСНОГО НАГРЕВА

Всельском хозяйстве инфракрасный нагрев наиболее широко при­ меняется для обогрева молодняка животных и птиц. Необходимость обогрева вызвана тем, что для сохранения и нормального развития молодняка нужна почти всегда более высокая температура, чем та, которая устанавливается в среднем по помещению. Обогревать все помещение в этом случае экономически нецелесообразно, поэтому применяют различные, виды местного обогрева помещения для молод­ няка. Использование инфракрасных лучей обусловлено рядом пре­ имуществ: большой интенсивностью излучения, возможностью фоку­ сировать поток, способностью инфракрасных лучей проникать на некоторую глубину и т. д.

И с т о ч н и к и и н ф р а к р а с н ы х л у ч е й подразделяют на «светлые» и «темные». Первые вместе с инфракрасными лучами дают поток видимого света, а вторые — только инфракрасные лучи. При­ мером «светлых» инфракрасных излучателей служат различные лампы накаливания, «темные» излучатели — это чаще всего керамические трубки, нагреваемые электрической спиралью до сравнительно невы­ соких температур.

Лампы накаливания применяют значительно чаще. В качестве источников инфракрасных лучей применяют нормальные лампы нака­

166

ливания, зеркальные сушильные ЗС, зеркальные инфракрасные с ок­ рашенной колбой ИКЗ, кварцевые галогенные лампы накаливания, осветительные КИ и термоизлучатели КГ. Основные параметры неко­ торых ламп приведены в табл. 8.

Р а с ч е т о б л у ч а ю щ и х у с т а н о в о к чаще всего произ­ водят на основании опытных данных. Например, для поросят отде­ ляется перегородкой с лазом один из углов в станке и над ним на высоте 0,75—1,0 м подвешивается инфракрасная лампа, мощность которой приблизительно определяется из расчета 100—110 Вт/м2. Высота подвеса уточняется и регулируется в процессе эксплуатации.

Для расчета установки обогрева цыплят можно использовать экспериментальные данные, приведенные в табл. 9.

Т а б л и ц а 9

Данные для определения оптимальных режимов работы электрических облучателей в первую неделю выращивания цыплят

Облучатели с лампами

П р и м е ч а н и е . После каждой недели выращивания высоту установки облу­ чателей необходимо увеличивать на 8— 10 см.

Более экономичным является обогрев цыплят с помощью брудера, в состав которого входят: корпус, ограничивающий обогреваемый объем помещения, источники излучения и аппаратура для автоматиче­ ского регулирования теплового режима. Примером такой установки может служить брудер БИ-500, предназначенный для обогрева 500— 600 цыплят. Он оборудован лампами ЗС-З и имеет термореле.

Кроме рассмотренных случаев, источники инфракрасных лучей могут приме­ няться для сушки лакокрасочных покрытий. Достоинством такой сушки является то, что инфракрасные лучи проникают сквозь слой краски, прогревая его, и, кроме того, нагревают покрытую краской или лаком основу. Скорость и качество сушки от этого резко повышаются. Режим сушки в каждом случае задается техническими условиями.

Инфракрасные лучи используются также для сушки зерна, фруктов, овощей, творога и других продуктов. Основным достоинством инфракрасных лучей и в этих случаях является их способность проникать в нагреваемый материал. При сушке зерна одновременно происходит дезинсекция. Насекомые, находящиеся в зерне, поглощают инфракрасные лучи более интенсивно чем зерно, нагреваются до высоких температур (50 °С и выше) и погибают.

167

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Изучение «светлого» источника инфракрасных лучей и инфракрасного нагрева

Содержание работы. Исследование температурного поля излучения «светлого» источника инфракрасных лучей. Определение показателя поглощения жидкой среды для инфракрасных лучей.

Описание лабораторной установки. В настоящей работе исследуется температурное поле лампы ЗС. В качестве приемника излучения ис­ пользуется медная пластинка размером 10 X 10 мм, покрытая черным матовым лаком (толщина 1—2 мм). В нее впаяна термопара так, что медь пластинки образует мостик между проводниками «горячего» спая термопары. Термо-э. д. с. будет всецело определяться темпера­ турой нагрева пластинки, которая в свою очередь пропорциональна количеству поглощенного излучения. С помощью такого приемника можно исследовать температурное поле лампы ЗС, помещая его на различные расстояния от оси лампы при определенных высотах.

Погружая этот приемник в жидкую среду, можно определить по­ казатель поглощения инфракрасных лучей. Чтобы избежать влияния конвекционного нагрева пластинки, вокруг нее делается экран из такой же меди с воздушным зазором в 1 мм.

На основании закона Бугера — Ламберта

Ф = Ф0е-^,

можно опытным путем определить показатель проницаемости k (ве­ личину, связанную с показателем поглощения).

Если погрузить приемник излучения сначала на глубину 1 см, а затем на 2 см, то отношение потоков

фі -

Ф2 Ф0е-2*

Полученная пластиной энергия может быть выражена через тепло­ емкость С и разность температур Д7’ = Тк — Тн:

W = C A T .

Тогда

Ф^САТЧ

ф 4 с а т 2

Откуда показатель проницаемости

k= In ATT

168

Этот приближенный метод определения k дает достаточно точные для практического использования результаты. Чтобы избежать существенного влияния теплоотдачи пластины, время облучения t нужно брать около 30 с.

Порядок выполнения работы. 1. Исследовать температурные поля лампы ЗС. Для этого, изменяя высоту подвеса лампы, замеряют температуру нагрева приемника. Затем для определенных высот под­ веса определяют температуру приемника на различных расстояниях Ьх, Ь2 и т. д. от оси лампы (в горизонтальной плоскости).

2.Погрузить приемник в жидкую среду (можно использовать

масло, применяемое для смазки тракторных двигателей) сначала на 1 см, затем на 2 см. Облучать на каждой глубине в течение 30 с. Из­ мерить ДТ°. Опыт повторить 3—4 раза.

3.С помощью блока термопар измерить температуру жидкой среды на различных глубинах. Продолжительность облучения 30 мин. Измерения производить через 5 мин.

4.Определить показатель проницаемости для всех измерений и, взяв его среднее значение &ср, вычислить среднюю глубину проник­ новения инфракрасных лучей в жидкую среду

Содержание отчета. Отчет должен содержать схему и эскиз опытной установки; графики температурного поля ЗС — по вертикали и по горизонтали; кривые изменения температуры во времени на разных глубинах жидкой среды при облучении лампой ЗС. Отчет должен за­ канчиваться выводами по работе.

Контрольные вопросы

1.Для каких целей применяют установки инфракрасного нагрева в животно­ водческихпомещениях?

2.Какие источники излучения используют?

3.Как можно рассчитать установку местного обогрева для молодняка живот­ ных или птиц?

13.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ВСЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

13.1.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Вбольшинстве случаев при применении магнитного поля в сель­ ском хозяйстве используют его способность притягивать железные частицы. В качестве примера можно привести магнитную сортировку

169