806

по Кирсанову (ГОСТ 26207-91) – 380-653мг/кг; обменный калий по Кирсанову (ГОСТ 26207-91) – 34-193 мг/кг; рН КСI, по Алямовскому (ГОСТ 26483-85) – 5,04; гидролитическая кислотность (ГОСТ 26412-91) - 3,46 мг-экв.

Многофакторный опыт закладывали в условиях 2-х польного севооборота согласно схеме методом систематического размещения делянок. Предшественник картофеля – зерно-травяные. Повторность опыта – трѐхкратная. Площадь учетной делянки составляла – (1,4 м 9,5 м) 13,3 м2. Посадку проводили непророщенными клубнями мелкой фракции размером 10…30 мм по наибольшему поперечному диаметру в предварительно нарезанные гребни агрегатом МТЗ-82 + СН-4БК на глубину 12-14 см.

Закладка полевого опыта, учеты и наблюдения проведены в соответствии с требованиями методики полевого опыта [1] и «Методики исследований по культуре картофеля» [5].

Вегетационный период 2009 и 2012 гг. характеризовался более благоприятными условиями для роста и развития растений картофеля. Погода была прохладнотѐплая и дождливая. Вегетационный период 2010 года отличался острым дефицитом влаги в почве и чрезмерно повышенными температурами воздуха и отсутствием осадков уже с третьей декады июня вплоть до уборки. Условия роста и развития 2011 года характеризовались тѐплой и сухой, временами жаркой и засушливой погодой.

Описание результатов

Урожайность – основной критерий оценки мероприятий по возделыванию культуры. Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии изучаемых технологических приемов на урожайность картофеля и позволяют выявить роль каждого агроприѐма. Так, урожайность зависела от сортовых особенностей, изучаемых приемов и метеоусловий года.

По результатам 2009-2012 годов на сортах Жуковский ранний и Юбилей Жукова (таблица 1) лучшим оказался вариант с использованием биоконтейнера и применением препарата Экогель (Турбо), насыщенным йодом в фазу цветения. Была получена прибавка урожайности по сравнению с контрольным вариантом на сорте: Жуковский ранний – 5,8 т/га (34,5%) при контроле - 16,8 т/га; Юбилей Жукова – 5,9 т/га (31,1%) при контроле - 19,0 т/га. При возделывании сорта Голубизна (таблица 1) лучшим за три года также оказалось сочетание биоконтейнера с дополнительным опрыскиванием йодосодержащим препаратом Экогель в фазу цветения, где получена прибавка урожайности 4,9 т/га (+31%) при контроле - 15,7 т/га.

Таблица 1

Урожайность картофеля, т/га, 2009-2012 гг.

50

Продолжение таблицы 1

Среди многих микроэлементов привлекает внимание недостаточно изученный, но крайне перспективный микроэлемент селен. Биологическая роль селена как микроэлемента была определена в пятидесятые годы XX столетия. По полученным данным по содержанию селена при выращивании картофеля в биоконтейнерах с целью обогащения клубней селеном, можно отметить, что использование технологии выращивания картофеля в биоконтейнерах позволяет заметно увеличить содержание селена в клубнях – в 1,1…2,7 раз. Так, в исследованиях 2009 года в клубнях сорта Юбилей Жукова на контрольном варианте содержалось 76 мкг/кг, а при использовании биоконтейнеров – 206 мкг/кг. В клубнях сорта Голубизна – 46 и 120 мкг/кг, соответственно.

Анализ таблицы 2 показывает, что клубни картофеля хорошо отзываются на внесение макро и микроэлементов. Вместе с ростом урожайности увеличивается содержание таких жизненно важных для организма человека элементов, как Zn, Fe, Se, Mg, которые вносились через биоконтейнеры. Содержание магния увеличилось на 44%, железа - на 45%, содержание цинка увеличилось в 2 раза.

Таблица 2

Содержание в клубнях картофеля макро- и микроэлементов (данные получены совместно с Белобровым В.П., ВИУА), 2009.

51

Таким образом, используя высокоточные технологии можно более целенаправленно воздействовать на параметры качества картофеля. Создаются предпосылки получения клубней с заданным содержанием микро- и макроэлементов. Вероятно, это направление работ потребует дальнейших исследований с целью инновационного использования в производстве.

Технология обогащения картофеля позволяет обеспечить высокое содержание антиоксидантов в клубнях. Суточная потребность организма человека составляет 360 мг антиоксидантов [2]. При потреблении 100-200 г картофеля в день человек только за счет картофеля может получить 0,5-2/3 ежедневной нормы (таблица 3).

Анализируя данные таблицы 3, можно отметить, что использование технологии выращивания картофеля при добавлении к биоконтейнеру внекорневой подкормки препаратом Микровит с селеном, снизило среднее содержание антиоксидантов на сорте Жуковский ранний (на 19 мг/100 г) и позволило повысить среднее содержание антиоксидантов на сортах Юбилей Жукова и Голубизна (на 19 и 10 мг/100 г, соответственно).

Таблица 3

Суммарное содержание антиоксидантов (ССА), мг/100 г в клубнях, среднее 2009-2011 гг. (Измерение проводилось амперометрическим методом на приборе «ЦветЯуза-01-АА»)

Выводы и предложения

1.На всех трѐх изучаемых сортах по уровню урожайности можно выделить лучшее сочетание технологических приѐмов - использование при посадке биоконтейнера плюс листовая подкормка препаратом Экогель (Турбо), насыщенным йодом в фазу цветения.

2.Результаты исследований показали, что качество клубней можно повысить за счет технологии возделывания картофеля.

3.Технология обогащения картофеля микро и макроэлементами может базироваться на внесении их в почву при посадке и за счет внекорневой подкормки микроэлементами в процессе вегетации.

4.Содержание антиоксидантов в клубнях зависит от сорта и технологии возделывания, при этом сорт и погодные условия играют важную роль.

52

5. Использование для питания растений биогумуса, обогащенного макро, микроэлементами, включая селен, позволяет повысить урожайность картофеля и улучшить его качественный состав.

Литература

1.Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / 5-е изд., доп. и перераб. – М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

2.Старовойтов В.И. Индустрия картофеля (справочник) / под общ. ред. В.И. Старовойтова. Изд. 2-е дополненное. – М.: ГУП Академцентр «Наука» РАН, ОП ПИК «ВИНИТИ» - «Наука», 2013. 272 с.

3.Старовойтов В.И, Павлова О.А. Возможности и перспективы органического земледелия в картофелеводстве России // Картоплярство: Мiжвiдомчий тематичний науковий збiрник №

37.– Киīв: Аграрна наука, 2008. с. 14-26.

4.Фирсов И.П., Ю.П. Бойко, О.А. Старовойтова. Использование биоконтейнеров в оригинальном семеноводстве картофеля. – М.: Вестник ФГОУ ВПО МГАУ, № 4 (35), 2009. с. 13-15.

5.Методика исследований по культуре картофеля. – М.: НИИКХ, 1967. 263 с.

УДК 621.565.4

М.А. Трутнев – канд. техн. наук; И.А. Носков, А.В. Крохалев,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ НАМОРАЖИВАНИЯ ЛЬДА В АККУМУЛЯТОРАХ ХОЛОДА

Аннотация. Рассмотрена методика расчета динамики намерзнания льда в аккумуляторах холода. Написана программа для вычислений на ЭВМ динамики намерзания льда, приведен пример расчета.

Ключевые слова: охлаждение молока, аккумулятор холода, теплообменник, намерзание льда.

Для охлаждения молока широко используется установки с аккумуляторами холода (рис.1) [5]. При проектировании подобных установок необходимо решить задачу расчета толщины слоя льда, аккумулирующегося на стенках теплообменника.

Рисунок 1. Упрощенная схема установки для охлаждения молока 1 – радиатор; 2 – вентилятор; 3 – теплообменник; 4 – змеевик;

5 – насос циркуляционный.

53

Нарастание льда представляет собой постепенный процесс кристаллизации воды, то есть переход ее из жидкого состояния в лед. Для данной установки этот процесс следует рассматривать, как процесс теплообмена с граничными условиями четвертого рода, при которых решается задача о теплообмене двух сред (твердое тело – жидкость) при фазовом переходе на границе их раздела. Кристаллизация идет сначала на наружной стенке поверхности стенки трубки змеевика, вследствие чего на ней образуется тонкий слой льда. Далее толщина этого слоя постепенно увеличивается в направлении от стенки змеевика (рис.2).

Рисунок 2. Схема к расчету толщины льда

Граничные условия IV рода задают условия теплообмена на границе идеального контакта двух тел, состоящих из разного вещества с разными физическими свойствами. В этом случае в зоне идеального контакта у обоих тел равны температуры и тепловые потоки [3]. Такие задачи не решаются аналитическим способом, поэтому были использованы численные методы. Для этого было получено выражение, зависящее от времени и пространства, определяющее скорость намерзания льда в любой момент времени t на любом участке змеевика. Далее была введена пространственно-временная сетка и написана программа для ЭВМ.

Тепловой поток ( ) через стенку предлагается рассчитывать следующим образом [2]:

( )

л – коэффициент теплопроводности стенки льда, ⁄ ; dнар – наружный диаметр стенки змеевика, м;

dвн – внутренний диаметр стенки змеевика, м; dвл – внутренний диаметр стенки льда, м.

dнл – наружный диаметр льда, м.

Задаем параметры жидкостей (воды и теплоносителя). Находим коэффици-

замена производной на конечной разности не привела к большим погрешностям измерения[4].

Определяем скорость нарастания льда по формуле:

Записываем полученные значения толщины льда и времени, прошедшего с начала расчета в массив данных. Расчеты итерационным методом повторяем для следующего промежутка времени со значением толщины льда, полученным на предыдущем расчетном шаге.

Была написана программа для вычислений на языке программирования «С#». Расчеты были произведены на ЭВМ.

55

По справочным данным определяем коэффициенты теплопроводности нержавеющей стали, воды, льда, удельную теплоту кристаллизации льда и плот-

Данное количество теплоты может быть отнято у молока за счет таяния льда. Дальнейшее охлаждение может осуществляться непосредственным охлаждением молока за счет теплоносителя или холодильной машиной.

Вывод

Написанная для ЭВМ программа позволяет производить расчеты процесса намерзания льда для аккумуляторов холода при различных параметрах как самой установки, так и окружающей среды или рассчитать оптимальные размеры теплообменника для данных условий.

Литература

1.Брюханов О.Н., Шевченко С. Н. Тепломассообмен: Учеб. пособие. — М: АСВ, 2005. – 464 с.

2.Петько, В.Г. Способы измерения толщины льда на внутренних стенках башен Рожновского [Текст] / В.Г. Петько, А.Б. Рязанов // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК. – Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2007. – Выпуск 8. – С. 28–30.

3.Лыков А. В. Теория теплопроводности. — Москва: Высшая школа, 1967. – 600 с.

4.Муха В. С. Вычислительные методы и компьютерная алгебра: учеб.-метод. пособие. — 2-е изд., испр. и доп. — Минск: БГУИР, 2010. - 148 стр.

5.Пат. 136679 РФ, МПК A 01 J 9/04. Установка для охлаждения молока с использованием естественного холода / Трутнев М.А., Носков И.А., Книга И.Д. - Опубл. 20.01.2014. - Бюл. №2 .

56

УДК 631.17; 636.2

Н.В. Трутнев – канд. техн. наук, А.В. Крохалев, М.В. Саначев,

ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНОГО КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ И ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ВЫРАЖЕНИЕ

Аннотация. Рассмотрены варианты оптимизации объемно-планировочных решений коровников с беспривязным содержанием животных. Определен обобщенный критерий оптимизации – радар конкурентоспособности. Рассмотрены варианты применения радара конкурентоспособности для комплексной оценки планировочных решений коровников.

Ключевые слова: коровник, объемно-планировочные решения, оптимизация, критерии оценки, радар конкурентоспособности.

Обилие различных технологий с большим разнообразием технологических средств требует наличия и использования оценочных критериев, с помощью которых могут быть оценены и выбраны наиболее эффективные технологии и наиболее рациональные технологические планировочные решения для реконструируемых и вновь строящихся ферм.

Решение задач проектирования с помощью ЭВМ может быть сведено к перебору и исследованию рассматриваемых вариантов проектируемых объектов с целью выявления таких вариантов, для которых выполняются необходимые ограничения, а целевая функция, в основу которой положены критерии оптимизации, имеет экстремум. Вероятность выбора наилучшего варианта тем выше, чем больше число вариантов, из которых выбирается это решение, и чем выше качество этих вариантов. В случаях, когда имеется определенное число вариантов и выбор наилучшего не очевиден, применяют различные методы оптимизации.

Наилучшим решением из ряда рассматриваемых назначается решение, которое по тем или иным признакам (или в совокупности по всем признакам) предпочтительнее остальных. Отсюда следует, что среди большого числа вариантов найти наилучший, нужна информация о различных сочетаниях значений показателей характеризующих варианты - критерии оптимизации.

Таким образом, одной из главных задач является выбор наилучшего варианта в соответствии с выбранными критериями[1].

Наиболее надѐжным способом нахождения наилучшего варианта является сравнительная оценка всех возможных вариантов (альтернатив). Если число альтернатив велико, при поиске наилучшей обычно используют методы математического программирования. Применить эти методы можно, если есть строгая постановка задачи: задан набор переменных, установлена область их возможного изменения (заданы ограничения) и определѐн вид целевой функции (функции, экстремум которой нужно найти) от этих переменных. Целевая функция представляет собой количественную меру (критерий) оценки степени достижения поставленной цели.

57

Рассматривая конкретную задачу оптимизации, устанавливают, может ли в качестве целевой функции (критерия оценки) быть принят один из показателей, характеризующих ожидаемые результаты реализации того или иного варианта, с условием, что на численные значения показателей наложены строгие ограничения. Выбор метода оптимизации для решения конкретной задачи зависит от вида целевой функции и характера ограничений. Применение методов математического программирования существенно ускоряет процесс решения задачи на нахождение экстремума благодаря тому, что сокращается число перебираемых вариантов.

Критериями оптимизации объекта служат показатели, которые наиболее полно и объективно оценивают объект, сопоставляют конкурирующие варианты объекта, учитывая все основные его характеристики, проверяют предпочтительность выбранных вариантов.

Также необходимо, чтобы критерии оптимизации были независимыми, однозначными (максимизировали или минимизировали свойство объекта и не являлись функцией других факторов), были непосредственно связанными с параметрами оптимизации и совмещались с другими критериями оптимизации (составные части одного критерия могут использоваться в другом критерии).

Оптимизация, как процесс рационализации выбора вариантов, проводится с целью нахождения наилучшего варианта из множества рассматриваемых с помощью критериев оптимизации.

Можно выделить 2 пути определения оптимизации:

1)если удаѐтся выделить один главный параметр, который достаточно полно характеризует объект оптимизации, применяются методы, отличающиеся более простыми вычислительными процедурами;

2)оптимизация по нескольким (многим) параметрам при помощи ЭВМ; Во втором случае возможно применение вариантного конструирования

(сравнение нескольких вариантов и выбор варианта с минимумом недостатков, то есть при решении задачи оптимизации учитывают не только основные параметров объекта, но и второстепенные).

Для оценки планировочных технологических решений недостаточно только общеизвестных критериев (характеризующих в основном в совокупности технологические и технико-экономические возможности свиноферм), необходимы и другие оценочные критерии, которые объективно отражают при сравнении планировочных решений их преимущества и недостатки. Оценочные критерии должны выражать свою относительность к произведенной продукции, поголовью, площадям здания (общая, станочная, проходов, перегородок), стоимости здания и т д.

Для реконструируемых коровников габариты зданий известны и поэтому размеры проходов, станков и другие параметры в них можно определить с учетом нормативов в **ВНТП**[2]. Основная задача здесь ставится в нахождении наиболее эффективного планировочного технологического решения и размещение оборудования в заранее установленных габаритах здания. То есть, нам нужно подобрать наиболее рациональное планировочное технологическое решение при заданных габаритах стойл и минимально необходимых размерах проходов таким образом, чтобы максимально экономично расположить стойловое и технологическое оборудование внутри здания, ненарушая технологических норм взаимного расположения стойл и проходов друг относительно друга.

58

Все критерии в совокупности характеризуют использование площадей различного назначения коровника и позволяют оценить технологические возможности здания, дают количественную оценку технологическим планировочным решениям, по которым с помощью анализа и сопоставлений между собой можно выбрать наилучшие варианты технологических планировочные решений.

Из всех критериев некоторые характеризуется своей максимизацией - улучшение планировочного решения происходит при увеличении величины критерия (стремление к максимуму):

Другие критерии характеризуются своей минимизацией - чем меньше значение критериев, тем более приемлемыми по эффективности являются технологические планировочные решения (стремление к минимуму).

Технологические показатели, такие как ритм и фазность технологии содержания коров, величина группы, сохранность поголовья, производственный цикл и т.д., характеризуют поточность и потенциальные возможности применяемой технологии.

При разработке технологических планировочных решений предлагаемая оптимизация в размещении технологического оборудования в коровниках с использованием оценочных критериев позволяет значительно увеличить вместимость зданий при реконструкции животноводческих предприятий и нахождение наиболее рациональных габаритов здания при новом их строительстве.

Чтобы среди большого числа вариантов найти наилучший, нужна информация о предпочтительности различных сочетаний значений показателей, характеризующих варианты. Выбор компромиссного варианта и представляет собой процедуру решения оптимизационной задачи.

При постановке задачи оптимизации необходимо:

Наличие объекта оптимизации и цели оптимизации. При этом формулировка каждой задачи оптимизации должна требовать экстремального значения критериев (максимум или минимум в зависимости от критерия). Если системе одновременно приписывается ряд критериев оптимизации, и экстремум одного критерия не соответствует экстремуму другого, то в этом случае либо выбирается определяющий критерий оптимизации либо учитываются все критерии и по совокупности выбирается наилучший вариант.

Наличие ресурсов оптимизации, под которыми понимают возможность выбора значений некоторых параметров оптимизируемого объекта.

Возможность количественной оценки оптимизируемой величины, чтобы сравнивать варианты между собой.

Оптимизируемый объект должен оцениваться критериями оптимизации. Ее критерием называется количественная оценка оптимизируемого объекта.

На основании выбранного критерия оптимизации составляется целевая функция, представляющая собой зависимость критерия оптимизации от параметров, влияющих на ее значение. Вид критерия оптимизации определяется конкретной задачей оптимизации. Таким образом, задача оптимизации сводится к нахождению экстремума целевой функции каждого критерия.

Применением критериев оптимизации позволяет оценить планировочные технологические решения, упростить выбор наиболее эффективных решений и оптимизировать размещение поголовья и технологического оборудования в реконструируемых коровниках.

59