10879
.pdfвыращивают рассаду. Основными выращиваемыми культурами в теплицах яв-
ляются огурцы и томаты, а также зимние посевные и выгонные культуры: лук,
салат, редис.
В теплицах в холодный период года следует предусматривать несколько основных самостоятельных систем водяного отопления: шатровую, цокольную,
подпочвенную, контурную надпочвенную, надпочвенную. Расстояния от боко-
вых и торцевых ограждений до растений (томаты, огурцы) принимаются не ме-
нее 0,6 м; от стационарных отопительных приборов — 0,4 м; для рассады — минимально возможное.
В теплицах для дополнительного отопления могут использоваться лампы накаливания. Они устанавливаются на высоте 0,5…1,5 м таким образом, чтобы лучистый поток от них был направлен в рабочую зону.
Газовоздушный обогрев возможен путем непосредственного сжигания га-
за в теплице или нагревания воздуха в газовоздушных калориферах. Как прави-
ло, используют комбинированный обогрев, когда в теплицу поступает теплота от продуктов сгорания газа и от нагретого воздуха. В этом случае отпадает необходимость в применении генераторов углекислого газа, т. к. при сжигании газа в воздух поступает достаточное количество СО2.
При пропаривании грунта для его обеззараживания температура на глу-
бине 0,3 м должна быть не менее 70 °С. Продолжительность пропаривания — не менее 10 ч при давлении пара под пленкой 50…80 Па. Подачу пара осу-
ществляют по специальному паропроводу.
Вентиляция теплиц в холодный период года при отсутствии воздушного отопления осуществляется только за счет инфильтрации и эксфильтрации через наружные ограждения
В теплый период года способы снятия перегрева делятся на три группы:
предупреждение перегрева, устранения перегрева, комбинированное снятие пе-
регрева. Наиболее перспективна комплексная система снятия перегрева, кото-
рая заключается в ступенчатом включении отдельных ее элементов в периоды увеличения интенсивности солнечной радиации по временам года и в течение
20
светового дня. Эффективность такой системы заключается в использовании в продолжении длительного периода пассивных и неэнергоемких конструктив-
ных элементов систем обеспечения микроклимата (фрамуги, проемы, аэраци-
онные шахты) и кратковременно включаемых активных элементов: механиче-
ской вентиляции и установок водоаэрозольного охлаждения. Более подробно вопросы отопления и вентиляции теплиц будут рассмотрены в главе 7.
При выращивании зимне-весенней культуры огурца партенокарпического сорта рекомендуется в солнечную погоду поддерживать температуру воздуха в теплице tв = 22…24 °С, ночью снижать температуру до tв = 17…18 °С при отно-
сительной влажности воздуха φв = 75…80 %. В период плодоношения в сол-
нечную погоду tв = 24…26 °С, φв = 80…85 %. Оптимальная температура по-
верхности грунта составляет τгр = 22…24 °С. Концентрация СО2 по объему мо-
жет достигать КСО2 = 0,2…0,3 %.
Для культуры томата в зимне-весенний период до плодоношения темпе-
ратура воздуха tв должна быть в солнечную погоду 20…22 °С, в пасмурную —
18…20 °С, в ночное время — 15…16 °С. В период плодоношения, соответ-
ственно, — 22…26, 17…18, 15…16 °С при относительной влажности воздуха φв = 60…65 %. Температура почвы должна быть не ниже 18 °С. Концентрация уг-
лекислого культур газа КСО2 = 0,2…0,3 %.
Для выгонных культур tв = 20…26 °С при φв = 70…80 % и значениях
КСО2 = 0,2…0,3 %.
Требуемые значения параметров воздуха tв, φв и КСО2 должны быть обес-
печены в пределах рабочей зоны, т. е. части объема теплицы, занятой растени-
ями. Высота рабочей зоны принимается до верхнего уровня биомассы. По мере роста растений она увеличивается от 0,3…0,5 м до 2,5 м.
Культивационные сооружения характеризуются высокой относительной влажностью почвы: при выращивании томатов содержание влаги в почве долж-
но составлять 70…80 % от полного насыщения; для огурцов — 70…80 % до плодоношения и 90 % в период плодоношения.
21
Скорость движения воздуха vв, м/с, в овощных теплицах в зоне растений в период плодоношения следует принимать: для огурцов 0,25…0,30; для томатов
— 0,30…0,50. Максимально допустимая скорость воздуха в теплице не должна превышать 1,0 м/с.
1.1.6. Установки для заготовки грубых кормов
Сено — один из основных компонентов питания крупного рогатого скота,
овец, лошадей. Стандартное сено (ГОСТ 4808-87) без питательных добавок при скармливании до насыщения полностью удовлетворяет потребность животных.
По основным элементам питательных веществ сено считается наиболее вы-
ровненным кормом. Перевариваемость сена составляет 50…60 %. В период ве-
гетации (выращивания) непосредственно скармливается не более 25…30 %
биологического урожая зеленых кормов, остальная масса расходуется в стойло-
вый период, длящийся до 6…8 мес.
Основным условием получения высококачественного сена является со-
кращение времени пребывания скошенной травы в поле, что возможно только в результате применения искусственного обезвоживания зеленой массы. Макси-
мальная продолжительность периода хранения свежескошенной травы в поле до момента появления плесени в зависимости от ее температуры и относитель-
ной влажности атмосферного воздуха приведена в таблице 1.3.
Таблица 1.3 Максимальный срок хранения, ч, в зависимости от относительной влажности воздуха в, %
Температура травы, °С |
90 % |
95 % |
15 |
145 |
160 |
18 |
60 |
90 |
24 |
40 |
65 |
30 |
35 |
60 |
40 |
33 |
58 |
Для предотвращения плесневения досушка травы до кондиционной влажности сена должна быть завершена за 5…6 сут. Плющение грубостебель-
чатых бобовых трав (люцерна, клевер и др.) во время скашивания приводит к
22
увеличению поверхности стеблей, повышению интенсивности испарения, бла-
годаря чему трава высыхает более равномерно.
Сушка травы в естественных условиях зависит от множества случайных погодных факторов, практически неуправляема и даже при строгом соблюде-
нии технологии уборки не может обеспечить качественного питательного со-
става корма. Отличием искусственной сушки с применением систем активной вентиляции является возможность создания и оперативного управления задан-
ными параметрами воздуха в слое сохнущей травы. Активное вентилирование применяется при сушке рассыпной и прессованной в тюки и рулоны травы.
Сено при хранении со временем меняет свои свойства. Потери сухого пи-
тательного органического вещества (кормовых единиц) в течение года в благо-
приятных условиях достигают 2...3 %. Хранение рассыпного сена в поле в скирдах без укрытия сопровождается потерями сухого питательного вещества до 40 %, укрытие скирды пленкой снижает их до 30 %, а укладка под навес или в сенохранилища — до 5 %. Прессованное сено под навесом имеет сохранность питательных веществ до 99 %. Хранение соломы в скирдах приводит к потерям ее питательных качеств до 15 %. Принципиальные схемы и основное оборудо-
вание систем активной вентиляции для сушки травы в сенохранилищах и уло-
женной в скирды в полевых условиях приведены на рис. 1.6. Строительство крытых сенохранилищ с активной вентиляцией (рис. 1.6 а)) является перспек-
тивной тенденцией при заготовке и хранении грубых кормов.
Рис. 1.6. Системы активной вентиляции для сушки травы: а) сенохранилище; б) скирда: 1 — вентилятор; 2 – воздухораспределительный канал; 3 – решетчатый пол; 4 – штабель сохнущей травы; 5 – хранилище
23
1.2.Основные показатели сельскохозяйственной продукции
1.2.1.Биологические показатели животных и птиц
Втаблице 1.4. приведено количество удельной теплоты, выделяемой жи-
вотными qж, Вт/гол., и птицами qпт, Вт/кг; количество водяных паров jж, г/(ч·гол.) и jпт, г/(ч·кг); количество углекислого газа, л/(ч·гол.), л/(ч·кг). Значения тепловыделений животных и птиц даны при температуре воздуха tв = 10 °С
и относительной влажности φв = 70 %. Выделение СО2 и водяных паров птица-
ми в ночное время составляет 60 % от приведенных значений. Выделения водя-
ных паров и углекислого газа для молодняка всех видов животных даны для конечного возраста каждой возрастной группы.
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.4 |
|
|
Биологические показатели животных и птиц |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Удельное |
Удельное |
|
||
Животные |
|
Масса |
тепловыделение |
выделение |
|
||
и птицы |
|
кг |
полное, |
явное, |
СО2, |
водяной пар, |
|
|
|
|
Вт/гол. |
Вт/гол. |
л/(ч·гол.) |
г/(ч·гол.) |
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
Крупный рогатый скот |
|
|
|
||
коровы |
|
300 |
747 |
541 |
106 |
340 |
|
|
400 |
887 |
642 |
126 |
404 |
|
|
лактирующие, |
|
|
|||||
|
500 |
998 |
723 |
141 |
455 |
|
|
10 л |
|
|
|||||
|
600 |
1 108 |
809 |
158 |
505 |
|
|
|
|
|
|||||
коровы |
|
300 |
861 |
624 |
122 |
392 |
|
|
400 |
1 005 |
728 |
148 |
458 |
|
|
лактирующие, |
|
|
|||||
|
500 |
1113 |
807 |
158 |
507 |
|
|
15 л |
|
|
|||||
|
600 |
1 205 |
880 |
171 |
549 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
400 |
1 139 |
777 |
154 |
493 |
|
быки откормочные |
|
600 |
1 315 |
951 |
187 |
599 |
|
|
800 |
1 571 |
1 136 |
223 |
715 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 000 |
1 859 |
1 345 |
264 |
846 |
|
|
|
30 |
116 |
83 |
16 |
53 |
|
телята до 1 мес |
|
40 |
163 |
118 |
23 |
74 |
|
|
50 |
201 |
143 |
28 |
92 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
60 |
296 |
214 |
42 |
135 |
|
|
|
120 |
358 |
256 |
51 |
195 |
|
телята 3…4 мес |
|
150 |
443 |
320 |
63 |
202 |
|
|
|
200 |
583 |
426 |
89 |
265 |
|
|
|
|
Свиньи |
|
|
|
|
хряки-производители |
100 |
342 |
248 |
44 |
123 |
|
|
200 |
442 |
321 |
57 |
161 |
|
||
|
|
|
|||||
|
|
|
24 |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
300 |
599 |
433 |
77 |
216 |
|
ремонтный |
50 |
214 |
156 |
27 |
77 |
|
60 |
257 |
185 |
33 |
92 |
||
и откормочный |
||||||
80 |
299 |
219 |
38 |
107 |
||
молодняк |
||||||
90 |
316 |
230 |
41 |
114 |
||
|
||||||
взрослые свиньи |
100 |
367 |
267 |
47 |
132 |
|
|
|
|
|
|
||
200 |
481 |
357 |
68 |
175 |
||
на откорме |
||||||
300 |
641 |
769 |
83 |
230 |
||
|
||||||
|
|
Лошади |
|
|
|
|
|
400 |
886 |
638 |
114 |
357 |
|
жеребцы- |
600 |
1 223 |
880 |
158 |
526 |
|
производители |
800 |
1 490 |
1 073 |
192 |
600 |
|
|
1 000 |
1 667 |
1 200 |
215 |
675 |
|
|
400 |
742 |
534 |
96 |
298 |
|
кобылы и мерины |
600 |
974 |
701 |
125 |
392 |
|
|
800 |
1 186 |
854 |
153 |
477 |
|
|
200 |
2 405 |
1 731 |
86 |
305 |
|
молодняк |
300 |
2 970 |
2 138 |
106 |
333 |
|
400 |
3 356 |
2 416 |
120 |
375 |
||
в возрасте до 1,5 лет |
||||||
500 |
3 720 |
2 678 |
133 |
417 |
||
|
||||||
|
600 |
4 064 |
2 926 |
146 |
456 |
|
|
|
Овцы |
|
|
|
|
|
50 |
197 |
142 |
25 |
79 |
|
бараны |
80 |
259 |
186 |
33 |
104 |
|
|
100 |
289 |
207 |
37 |
116 |
|
|
40 |
145 |
105 |
19 |
59 |
|
матки холостые |
50 |
169 |
121 |
22 |
69 |
|
|
60 |
192 |
138 |
25 |
77 |
|
|
40 |
182 |
130 |
23 |
74 |
|
матки подсосные |
50 |
215 |
155 |
28 |
87 |
|
|
60 |
240 |
172 |
31 |
97 |
|
|
5 |
47 |
34 |
6 |
18 |
|
ягнята |
10 |
70 |
50 |
9 |
28 |
|
20 |
112 |
80 |
14 |
45 |
||
|
||||||
|
30 |
142 |
102 |
18 |
57 |
|
|
Кролики (на 1 кг массы) |
|
|
|||
самцы |
3,5 |
5,3 |
3,8 |
0,68 |
2,20 |
|
самки |
3,5 |
6,2 |
4,4 |
0,80 |
2,54 |
|
молодняк |
1,0 |
12,2 |
8,8 |
1,58 |
5,02 |
|
|
Нутрии (на 1 кг массы) |
|
|
|||
самцы |
5,50 |
5,1 |
3,7 |
0,67 |
2,30 |
|
самки |
7,0 |
4,7 |
3,3 |
0,60 |
2,20 |
|
|
Взрослая птица (на 1 кг массы) |
|
|
|||
куры, содержание: |
|
|
|
|
|
|
клеточное |
1,5…1,7 |
11,4 |
6,85 |
1,7 |
5,1 |
|
напольное |
|
|
|
|
|
|
яичных пород |
2,0 |
13,1 |
9,2 |
2,0 |
5,8 |
|
мясных пород |
1,8 |
12,0 |
8,4 |
1,8 |
5,2 |
|
|
|
25 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
индейки |
1,7 |
11,2 |
7,8 |
1,7 |
5,0 |
утки |
1,2 |
7,2 |
5,6 |
1,2 |
3,6 |
Количество теплоты и водяных паров, выделяемых животными и птицами в зависимости от температуры воздуха в помещении, определяется с учетом ко-
эффициента к1, приведенного в табл. 1.5.
|
|
|
Таблица 1.5 |
|
Поправочный коэффициент к1 на температуру воздуха tв |
||||
|
|
|
|
|
Температура воздуха |
При определении изменения норм выделения |
|
||
|
|
|
|
|
общего количества |
явного количества |
|
|
|
в помещении tв, °С |
водяных паров |
|
||
теплоты |
теплоты |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
0 |
1,10 |
1,21 |
0,83 |
|
4 |
1,07 |
1,13 |
0,90 |
|
6 |
1,04 |
1,08 |
0,94 |
|
10 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
15 |
0,94 |
0,87 |
1,12 |
|
20 |
0,93 |
0,73 |
1,43 |
|
25 |
0,94 |
0,56 |
1,93 |
|
|
|
|
|
|
1.2.2. Теплофизические и аэродинамические характеристики насыпи
сочного растительного сырья
Энергетическая основа жизни СРС в период хранения состоит в дыхании.
Аэробная реакция дыхания имеет вид: |
|
|
|
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + ∆G° |
(1.14) |
или в г/моль |
180 + 192 = 264 + 108 + ∆G°, |
(1.14*) |
где ∆G° = –2 874 кДж — стандартное изменение свободной энергии, представ-
ляющее собой изменение свободной энергии системы ∆G, которая может быть
использована для совместной работы: ∆G = ∆U + p∆V +T∆S,
∆U — изменение внутренней энергии системы;
p∆V — работа, полученная или совершенная системой;
T∆S — теплота, полученная или отданная системой в окружающую среду.
Допустимая высота насыпей СРС hнас, м, с учетом физиологического со-
стояния и качества продукции составляет: картофеля — 5,0…6,0; столовой свеклы — 4,0…5,0; моркови — 2,8; лука — 3,6…4,0.
26
Средний размер dср, см, закладываемой на хранение продукции: клубней картофеля — 5,0 ± 0,5; кочанов капусты — 19,0 ± 3,0.
Насыпная плотность ρнас, кг/м3, продукции: картофеля — 680; свеклы сто-
ловой и моркови — 600; плотных кочанов капусты — 400; рыхлых кочанов —
150…250. Пористость насыпей картофеля, свеклы столовой и моркови состав-
ляет 0,45…0,50; лука — 0,35…0,37. Усадка насыпей в процессе хранения и увядание сырья уменьшают значения пористости на 25…35 %. Явные тепловы-
деления qсрс, Вт/м3 (Вт/т), среднереализуемых в практике хранения (убранных машинным способом) насыпей: клубней картофеля в основной период хране-
ния — 12 (17,6); кочанов капусты — 3,9…4,7 (9,7…11,7); корнеплодов моркови
и свеклы столовой — 7,3 (10,4) и 5,3 (9,0), соответственно.
Аэродинамическое сопротивление среднереализуемых в практике хране-
ния насыпей ро, Па/м, равно, соответственно, в начале и конце (после усадки)
хранения при фильтрационной (набегающей на слой) скорости воздуха uф, м/с:
‒ для клубней |
ро = 125uф, |
ро = 135uф; |
(1.15) |
‒ для кочанов |
ро = 40uф, |
ро = 104uф. |
(1.16) |
Аэродинамическое сопротивление насыпей не превышает 10 % от потерь
давления в вентиляционных системах. Поэтому усадка не оказывает заметного влияния на отклонения режимов работы систем от расчетных.
Значения теплофизических показателей различных видов СРС (массовой теплоемкости ск, коэффициентов теплопроводности λк и температуропроводно-
сти aк продукции, составляющей каркас насыпи) приведены в таблице 1.6.
|
|
|
|
Таблица 1.6 |
|
Значения ск, λк и aк для сочного растительного сырья |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Продукция |
ск, кДж/(кг·°С) |
λк, Вт/(м·°С) |
|
aк, м2/с |
|
картофель |
3,3…3,8 |
0,52…0,66 |
|
12,27…15,90 |
|
капуста |
3,49…3,94 |
0,34 |
|
12,2…13,9 |
|
морковь |
3,61…3,82 |
0,48…0,66 |
|
12,7…15,9 |
|
свекла столовая |
3,61…3,82 |
0,48…0,66 |
|
12,0…18,0 |
|
лук |
3,78 |
0,50…0,60 |
|
13,9 |
|
27
В пористой среде передача теплоты происходит теплопроводностью, кон-
векцией и излучением. В связи с малой разностью температуры поверхности СРС в насыпи или сохнущей травы в слое лучистой составляющей переноса пренебрегают. Оценка соотношения кондуктивного (за счет теплопроводности)
и конвективного переноса теплоты при наличии подвижности воздуха в слое осуществляется коэффициентом конвекции εк.
Для воздушных прослоек в замкнутом пористом слое εк = 1,0, когда
GrPr = Ra < 103. При других значениях числа Ra:
εк = 0,105Ra0,3, если 103 < Ra < 106; (1.17) εк = 0,40Ra0,2, если 106 < Ra < 1010.
Естественная конвекция становится преобладающим фактором переноса теплоты в пористых средах, начиная с числа Ra = 104…106. В насыпях СРС при естественной конвекции εк >> 70.
Поверхность влагообмена СРС с воздухом площадью Ау состоит из чере-
дующихся влажных участков (εиспAy), выделяющих скрытую теплоту, и относи-
тельно сухих участков Ay(1 – εисп), отдающих при охлаждении только явную теп-
лоту. Коэффициент испарительной способности εисп трактуется как доля гео-
метрической поверхности продукта, участвующая во влагообмене с такой же интенсивностью, как водяная пленка при смоченной водой или снятой кожуре с коэффициентом испарительной способности εисп = 1. Осредненные значения ко-
эффициентов εисп для овощей и фруктов приведены в таблице 1.7.
Таблица 1.7 Коэффициент испарительной способности плодоовощной продукции исп
Продукция |
исп |
Продукция |
исп |
|
|
|
|
|
|
яблоки сортов: |
|
картофель |
0,009…0,012 |
|
|
морковь |
0,350…0,450 |
||
летних |
0,028 |
|||
|
|
|||
зимних |
0,013 |
свекла столовая |
0,250 |
|
груши |
0,027 |
свекла сахарная |
0,275 |
|
абрикосы |
0,250 |
капуста белокочанная |
0,370…0,450 |
|
лимоны |
0,070 |
лук репчатый |
0,003 |
|
мандарины |
0,110 |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|
Рассмотренная теплофизическая характеристика εисп позволяет сделать практический вывод о возможностях совместного хранения различных видов продукции. Интенсивность испарения влаги плодоовощной продукцией на от-
крытом воздухе пропорциональна дефициту относительной влажности воздуха.
Поэтому СРС с большой испарительной способностью быстро увядает. При его хранении в ограниченном по объему замкнутом пространстве теплофизические процессы влагообмена будут иными.
Например, при совместном хранении моркови, имеющей большой коэф-
фициент испарительной способности εисп, и лука, у которого εисп ниже, морковь,
формируя благоприятный для себя влажностный режим, увянет, а лук увлаж-
нится за счет влаги, испарившейся из моркови, что вызовет его микробиологи-
ческую порчу, прорастание и иные негативные явления.
Основываясь на значениях коэффициентов испарительной способности
εисп, проведена классификация сельскохозяйственной продукции по совмести-
мости в процессе хранения и допустимым температурно-влажностным пара-
метрам воздушной среды в помещениях (табл. 1.8). Для каждой из перечислен-
ных в таблице группы продуктов необходимо иметь отдельные помещения, в
которых возможно создавать соответствующие индивидуальные параметры микроклимата.
|
|
Таблица 1.8 |
|
Совместимость продуктов при хранении сырья |
|
|
|
|
|
|
|
Продукция |
Температура, |
Относительная |
|
С |
влажность, % |
|
|
|
|
||
лук-севок, лук-матка, лук-репка |
10…20 |
40…70 |
|
картофель, свекла столовая |
2…4 |
90…95 |
|
капуста белокочанная, морковь |
−1…1 |
90…95 |
|
квашенные, солено-квашенные, соленые овощи, |
|
не |
|
фрукты (капуста, огурцы, томаты, яблоки, |
−1…4 |
|
|
нормируется |
|
||
арбузы, морковь, свекла), моченые яблоки |
|
|
|
|
|
|
|
свежие овощи, корнеплоды, фрукты, ягоды |
в холодильниках |
|
|
в теплый период года |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
29