mehanizaciya i elektrifikaciya

стригущим лишаем, часоткой, нарывом. Оно эффективно при легочных заболеваниях, некоторых заболеваниях крови.

К искусственным источникам УФ – излучения зоны В, относятся прежде всего эритемные лампы типа ЛЭ (люминесцентная эритемная низкого давления). На внутреннюю часть колбы – цилиндра нанесен люминофор, который преобразует жесткое УФ – излучении зоны С в излучение зоны В.

Эритемное излучение удобно сочетать с ВИ. В двухламповый светильник устанавливают лампу накаливания и люминесцентную. Также промышленность выпускает эритемно-осветительные лампы типа ЛЭО.

Визлучении ртутной лампы высокого давления типа ДРВЭД содержится эритемный, видимый спектры излучения и значительное количество ближнего ИК – излучения, генерируемого вольфрамовой спиралью, встроенной в лампу. Излучение такой лампы близко к солнечному.

УФ-A - эффективная люминесценция (λ = 315…380 нм).

Вэтом диапазоне работают установки для люминесцентного анализа. Для возбуждения люминесценции используются ультрафиолетовые лучи.

При этом происходит поглощение коротковолнового УФ излучения исследуемым веществом с последующим испусканием лучей с большей длиной волны (свечение исследуемого объекта). В качестве источника УФ лучей в люминоскопе используются газоразрядные лампы.

С помощью данного прибора можно определить состояние пищевых продуктов по их реакции на УФ облучение. Например, натуральное сливочное масло люминесцирует светло-желтым цветом, маргарин – голубым, цельное коровье молоко – интенсивным желтым, а начинающее скисать – сероголубым. У рыбы, имеющей признаки начальной порчи, на свежем разрезе появляются пятна ярко-желтого цвета, у свежей рыбы глаза не люминесцируют, а поверхность тела светится слабым серым цветом с фиолетовым оттенком.

УФ - зона всего ультрафиолета (λ = 100…380 нм).

В этом диапазоне работают установки ультрафиолетовой обработки семенного материала для повышения посевных качеств и получения мутантов, установки для борьбы с летающими насекомыми.

Например, для поимки садовых плодожорок широко используются лампы типа ДРТ. Эффективно применение светоловушек для определения массового лета насекомых-вредителей с последующим их уничтожением. Облучение пчел лампами типа ЛЭ в предвесенний период укрепляет их семьи. УФизлучение используется для приготовления кормовых дрожжей. Фототерапия крови – УФ-облучение венозной крови – по эффективности не уступает переливанию крови.

Перспективно использование УФ – облучения для оптимизации параметров воздушной среды. Снижаются бактериальная загрязненность на 20…30%, относительная влажность на 3…5%, содержание аммиака на 6…8% и сероводорода на 4…7%. При работе облучателей образуется озон, окисляющий газовые составляющие вытяжного воздуха животноводческих помещений, обладающие дурным запахом.

201

Действие УФ – облучения на молодняк является комплексным. Проникающие в роговой слой кожи лучи с длиной волны 200…250 нм вызывает только эритему, а с длиной волны 250…270 нм проходят через него и обуславливают пигментацию и эритему. УФ – излучение с длиной волны 270…320 нм, проникает до сосудистого слоя, стимулирует работу жировых желез и нервных окончаний. Излучение с длиной волны 320…390 нм проходит через дерму, приводя к пигментации без предварительной эритемы. Кроме этого установлено, что в нервах, отходящих от облученных участков кожи, частота электрических импульсов повышается. Это сопровождается общим усилением обмена веществ (белковый, углеводный, минеральный). Молодняк рождается устойчивым к заболеваниям. Таким образом УФ – облучение способствует интенсификации химических процессов и обмену веществ, повышению устойчивости к заболеваниям.

ФАР - физиологически активная радиация (λ = 360…720 нм).

В этом диапазоне работают установки для облучения рассады тепличных культур и взрослых растений. Искусственное облучение растений в теплицах не может быть заменено каким-либо другим агротехническим приемом. Реакция фотосинтеза протекает только под действием ОИ. Суточный ритм облучения - основной регулятор развития растения. Например, гвоздики цветут, если день прибывает, а астрам необходим убывающий день.

Для растениеводства применяют облучательные установки (ОУ) с лампами типа ДРЛФ (дуговая ртутная люминесцентная фитолампа высокого давления), ДРИ (дуговая ртутная иодированная), ЛФ (фитолампа растениеводческая низкого давления).

Дополнительные затраты, связанные с облучением рассады, окупаются практически в первый месяц плодоношения за счет высокой цены ранней продукции.

Облучение взрослой культуры обходится значительно дороже. Рентабельными оказываются только установки со специальными схемами размещения растений на наклонных шпалерах, подвижными облучателями с отражательными экранами, максимально сокращающими потери энергии излучения.

ВИ - зона видимого излучения (λ = 380…760 нм).

Эта зона используется для осветительных установок как рабочего, так и технологического характера.

Вптицеводстве помещения строятся без окон. Отказ от естественных суток дает значительное повышение продуктивности птицы. Введение искусственного освещения позволяет ускорить или замедлять «биологические часы».

Впомещениях КРС имеет большое значение уровень освещенности и длительность светлого времени суток. Для дойного стада оптимальным считается 16 ч, причем высокий уровень освещенности необходим только в период кормления. При откорме КРС рекомендуется короткий день и низкий уровень освещенности.

Переход от короткого дня (8…10ч) к длинному приводит к линьке шерстяного покрова. Обратный переход от длинного к короткому дню приводит

202

к загущению шерстяного покрова. Эту особенность используют для животных, ценность которых оценивается шкурками: овцы, песцы, лисицы и т.п.

Всвиноводстве режим освещения влияет на характер откорма. Для получения сального откорма достаточно длительности дня 6…8ч, но не более 50 дней в году. Для получения мясного откорма длительность дня должна быть на уровне 12ч.

Источники ВИ-излучения: лампы накаливания осветительные, ЛБ (люминесцентная осветительная лампа низкого давления), ДРИ, ДРЛ, ЛДЦ.

ИКБ - ближнее инфракрасное излучение (λ = 760…10000 нм).

Вэтой зоне работают установки нагрева, обогрева, сушки, борьбы с насекомыми и их личинками и инфракрасной обработки семенного материала.

Воздух практически не является препятствием для распространения ИКизлучения. Хороший поглотитель ИК-излучения – вода и, следовательно, любая живая материя. Поглощенное ИК-излучение преобразуется в тепло,

повышая температуру облучаемых тел. Излучатель должен иметь температуру в пределах 600…2000 0С. Это могут быть спирали ЛН с пониженным по сравнению с осветительными лампами напряжением питания – светлые излучатели, или нагревательные элементы (ТЭНы) – темные излучатели. Источники на основе ЛН имеют КПД более 64%. ТЭНы более надежны, но их КПД менее 40%.

Для локального обогрева животных используют ИК-излучения с длиной волны 760…4200 нм, характеризующиеся значительным тепловым и физиологическим воздействием на их организм. Повышение температуры активизирует деятельность клеток, ускоряет их размножение и обменные процессы. Преимущество ИК-обогрева перед другими тепловыми методами воздействия на животных (электрообогреваемые полы, коврики, электрокалориферы

идр.) заключаются в том, что бесконтактно происходит глубокое прогревание тканей без их раздражения и загрязнения. Проникая на 2,5…4 см вглубь тела, оно предупреждает переохлаждение внутренних органов и тканей. При этом быстро испаряется поверхностная влага, что особенно важно в первые часы жизни молодняка.

Почти вся длинноволновая часть ИК-излучения усиливает питание поверхностей тканей, регенерацию клеток, в результате чего раны и язвы заживают быстрее. В организме животных происходит активация кроветворных организмов и наблюдается увеличение в крови числа эритроцитов и лейкоцитов, содержание гемоглобина, повышается уровень иммунобиологической реактивности организма к различным заболеваниям.

При электрообогреве молодняка птицы применяют брудеры на четыре лампы мощностью по 250 Вт.

Инфракрасное излучение применяют также для:

-сушки зерна;

-дезинсекции зерна различных культур;

-уничтожение вредной микрофлоры на поверхности семян;

-сушки овощей и фруктов при почти полном сохранении питательных веществ, витаминов, вкуса, цвета и аромата;

203

-пастеризации молока;

-сушки лакокрасочных покрытий.

Комбинированные установки включают в себя различные зоны оптического излучения. Например, в установках ИКУФ используется комбинация из ламп УФ и ИК излучения.

Для обогрева животных и птиц наибольшее распространение получили комбинированные автоматизированные установки типа ИКУФ-1, ИКУФ-1М, «Луч», «Сож».

Исследования показывают, что совместное действие ИК и УФ излучений на сельскохозяйственных животных и птиц позволяет значительно повысить их сохранность и продуктивность.

14.5.2. Электрические источники света. Лампы накаливания Источник излучения в лампах накаливания (ЛН) – вольфрамовая нить,

нагретая до температуры 2800…3200 К. Вольфрам – тугоплавкий металл, слабо испаряется при высоких температурах. Нить накала выполнена в форме спирали или биспирали. На долю ВИ в этих лампах приходится не более 10%. Но полностью автоматизированное производство ЛН, их низкая стоимость, простота схемы включения обеспечивают их широкое распространение.

Срок службы ЛН составляет около 1000 ч. Ограничение срока их службы обусловлено постепенным испарением раскаленной спирали. Для освещения применяют лампы накаливания вакуумные до 60 Вт и газонаполненные до 1500 Вт. Для продления срока службы ЛН колба заполняется инертным газом. Наполняющий газ

– смесь аргона с азотом или криптона с ксеноном. Повышенное давление газа способствует уменьшению испарения нити накала.

Весьма перспективны лампы с галогенным циклом. В объем колбы лампы вво-

дится йод. Испаренный при температуре 30000С агент соединяется с распыленным на стенках вольфрамом и возвращает его на спираль. Срок службы такой лампы повышен, выше и к.п.д.

Для изменения равномерного светораспределения купол ламп накаливания зеркалируют. Поток лампы оказывается направленным только в нижнюю полусферу. Зеркальные лампы широко используются в сельском хозяйстве для обогрева животных. Чтобы свет не мешал отдыху животных, нижнюю часть колбы выполняют в виде красного или синего светофильтров.

204

Отклонение питающего напряжения от номинального существенно влияет на характеристики ламп накаливания. Отклонение напряжения на 1% от

номинального приводит к изменению светового потока ЛН на 5%. Увеличение напряжения на 1% приводит к уменьшению срока службы на 7%. Промышленность выпускает ЛН мощностью от 15 до 1000 Вт. Пример обозначения: Г230-240-200 – лампа накаливания газонаполненная на диапазон напряжений 230-240 В, номинальной мощностью 200 Вт при расчетном напряжении питания 235 В.

14.5.3. Газоразрядные источники оптического излучения Принцип действия газоразрядных ламп заключается в возникновении из-

лучения видимого диапазона световых волн в результате электрического разряда в среде инертных газов, паров металлов или их смесей. Наиболее распространены лампы, в которых используется разряд в парах ртути или натрия. В зависимости от давления внутри лампы в процессе работы, они разделяются на следующие типы:

-люминесцентные лампы низкого давления типа ЛДЦ, ЛД, ЛХБ, ЛТБ, ПБ;

-газоразрядные дуговые лампы высокого давления типа ДРЛ, ДРИ, ДКсТ, ДиаТ, ДРТ.

Примеры расшифровки обозначения ламп:

ЛДС – люминесцентная, дневного света, улучшенной светопередачи, ЛТБ – люминесцентная тепло-белого света, ДРЛ – дуговая ртутная лампа высокого давления,

ДНаТ – дуговая натриевая лампа высокого давления.

Рисунок 14.18. Лампа ДРТ

1 – кварцевая трубчатая колба; 2 – электрод; 3 – держатели ламп; 4 – лента из медной фольги

Цветность излучения зависит от химического состава паров металла или газа в колбе, состава люминофора.

205

14.5.4. Люминесцентные лампы низкого давления Люминесцентная лампа (рис. 14.19) представляет собой цилиндриче-

скую стеклянную колбу в виде трубки 1, внутренняя поверхность которой покрыта слоем люминофора. Люминофор – порошкообразное вещество белого цвета, способное светиться под действием ультрафиолетового излучения. С торцов трубки 3 расположены спиральные вольфрамовые электроды 4, выводы которых припаяны к штырькам 2, расположенным снаружи. Из колбы откачан воздух, введен аргон и небольшое количество ртути. Аргон предназначен для уменьшения испарения оксидного покрытия электродов и облегчения зажигания разряда внутри лампы.

Рисунок 14.19. Люминесцентная лампа

При включении люминесцентной лампы в сеть электрический ток нагревает её электроды до температуры 800…900оС. Вследствие явления термоэлектронной эмиссии из электродов начинают вылетать электроны, которые образуют около каждого электрода электронные облака. Находящаяся внутри лампы ртуть по мере разогрева лампы испаряется. Затем на электроды подается импульс повышенного напряжения, между электродами возникает электрический разряд, начинает протекать ток между электродами. В результате прохождения тока через пары ртути они ионизируются и испускают ультрафиолетовое излучение, которое действует на люминофор и заставляет его излучать видимый свет. Лампа зажигается.

В условиях повышенной запыленности применяются люминесцентные рефлекторные лампы. Большая часть внутренней поверхности колбы покрыта отражающим слоем металла. Весь световой поток лампы излучается направленно в пределах выходного окна.

Люминесцентные лампы выпускаются мощностью от 20 до 150 Вт, и имеют световую отдачу в 5 раз больше, чем лампы накаливания такой же мощности.

Повышение напряжения сети на 5 % уменьшает срок их службы на 20 - 25%. При снижении напряжения питающей сети световая отдача увеличивается. Для включения люминесцентной лампы требуется пускорегулирующая аппаратура.

206

На работу люминесцентных ламп оказывают влияние условия окружающей среды. При температуре воздуха ниже 10оС необходимо принимать меры для обеспечения надежного зажигания.

Недостаток люминесцентных ламп заключается в том, что их световой поток пульсирует с частотой, равной удвоенной частоте тока сети. Глаз этого не замечает, но при освещении пульсирующим светом вращающихся предметов может возникнуть стробоскопический эффект. Это явление ложного представления о скорости и направлении вращательного движения предметов, что особенно опасно в производственных условиях. Для устранения стробоскопического эффекта газоразрядные лампы включаются по специальным схемам.

14.5.5. Газоразрядные лампы высокого давления В дуговой ртутной лампе высокого давления (ДРЛ) в рабочем режиме

давление достигает 0,01…1 МПа. Внешняя колба такой лампы выполнена из термостойкого стекла и изнутри покрыта слоем люминофора. Эллипсоидная форма колбы обеспечивает во время горения лампы температуру, достаточную для эффективной работы люминофора. Колба лампы приклеивается к цоколю. Внутри колбы располагается горелка в виде трубки из кварцевого стекла с электродами. Внутри горелки находится аргон и дозированное количество ртути. Полость колбы заполнена углекислым газом для стабилизации свойств люминофора.

Излучение лампы содержит спектральные линии, характерные для газового разряда в парах ртути при высоком давлении, и красную составляющую в виде сплошного спектра в диапазоне 580…720 нм, обусловленную свечением люминофора при облучении его ультрафиолетовым излучением кварцевой горелки.

Лампы типа ДРЛ выпускаются мощностью 80…1000 Вт, имеют срок службы 10000 часов, их световая отдача составляет 40…50 лм/Вт. Диапазон температур окружающей среды -40 … +80 оС.

Дуговые ртутно-вольфрамовые люминесцентные лампы (ДРВЛ) представляют собой разновидность ДРЛ. Имеют более благоприятный для правильной цветопередачи состав излучения, но их световая отдача в 2 раза ниже. Лампы ДРВЛ включаются непосредственно в сеть.

Дуговые металлогалоидные лампы (ДРИ) по принципу действия и конструкции подобны ДРЛ. Но в горелке, кроме паров ртути, присутствуют йодиды редкоземельных металлов, что позволяет получить цветность излучения лампы, близкую к естественному свету. Срок службы ламп 1000 ч.

Лампы ДРИ широко применяются в сельскохозяйственном производстве, т.к. условия окружающей среды не влияют на их светотехнические характеристики.

207

14.6. Применение электрической энергии для нагрева

14.6.1. Электрические нагревательные установки

В закрытых нагревателях нагревательные сопротивления размещены в защитном кожухе, предохраняющем их от механических воздействий и нагреваемой среды, а в герметических – и от доступа воздуха. Широко распространены унифицированные герметические трубчатые электронагреватели – ТЭНы (рис. 14.20).

ТЭН состоит из металлической трубки, в которую вмонтирована нихромовая спираль. Концы спирали приварены к выводным шпилькам, которые служат для подключения ТЭНа к сети. Спираль изолируется от стенок трубки наполнителем из периклаза, обладающего хорошими электроизоляционными свойствами и теплопроводностью. После засыпки наполнителя трубку опрессовывают. Под большим давлением периклаз превращается в твердый монолитный материал. Опрессованную трубку изгибают для придания ей нужной формы, а торцы герметизируют огнеупорным составом и изолирующими втулками.

Применяют ТЭНы для нагрева воды, газов, воздуха, пищевых жиров, минеральных масел.

Срок службы нагревателей 10000 часов, они ударовибропрочные, рабочая температура наружной поверхности может достигать 700оС. Мощность ТЭНов, применяемых в сельском хозяйстве, составляет от 5 Вт до 15 кВт, номинальное напряжение - от 12 до 380 В.

Преимущества трубчатых электронагревателей: универсальность, надежность и безопасность эксплуатации.

208

Для получения невысоких температур нагрева (40…50оС) применяют нагревательные провода и кабели, которые представляют собой проволоку с большим удельным электрическим сопротивлением, покрытую теплостойкой изоляцией.

Керамический нагреватель представляет собой керамическую плитку, внутри которой замурован электронагревательный элемент из проволочной нихромовой спирали. Применяется для обогрева молодняка в сельском хозяйстве. Мощность нагревателя около 400 Вт, напряжение питания 220 В.

ТЭНы, нагревательные провода, керамические нагреватели – это устройства косвенного нагрева. Преобразование электрической энергии в тепловую происходит внутри них. Далее путем теплопередачи тепло передается нагреваемой среде.

При прямом нагреве электроэнергия преобразуется в тепловую в самой нагреваемой среде, через которую протекает электрический ток. Электродный нагрев широко применяется в сельском хозяйстве в электродных водонагревателях, при стерилизации парниковой почвы, и др.

14.6.2. Электроводонагреватели (ЭВН)

ЭВН применяются для горячего водоснабжения и подразделяют на два типа: проточные и проточно – емкостные. По виду применяемых нагревателей их разделяют на элементные и электродные.

В элементных водонагревателях аккумуляционного типа УАП для нагрева воды используются трубчатые электронагревательные элементы ТЭНы. Преимущества таких водонагревателей:

-высокий к.п.д.;

-возможность автоматического управления температурой воды и скоростью нагрева;

-температура воды при отключении напряжения снижается очень медленно на 0,8 оС за 1час;

-наличие программы, обеспечивающей включение водонагревателя в провалы графиков нагрузки и выключение в период максимальных нагрузок;

-разбор горячей и нагрев поступающей холодной воды происходит одновременно, что исключает возможность «сухой» работы.

Электронагреватель типа УАП – 200/0,9-И2 (рис. 14.21) выполнен в виде цилиндрического резервуара, по наружной поверхности которого уложен теплоизоляционный материал. В нижней части боковой стенки закреплены трубчатые нагревательные элементы. При повышении давления пара внутри резервуара выше допустимого срабатывает предохранительный клапан.

Вэлектродных водонагревателях типа КЭВ, ЭПЗ нагрев воды осуществляется за счет прохождения электрического тока через воду между электродами. На рис. 14.22 представлено устройство котла с пластинчатыми электродами.

Всельскохозяйственном производстве электродные котлы применяют для получения пара, используемого при запаривании кормов, стерилизации молочной посуды.

209

Основными недостатками электродных водогрейных установок являются повышенная электроопасность при аварийных режимах, зависимость их мощности от удельного сопротивления используемой воды.

Рисунок 14.21. Электроводо-

нагреватель УАП-200/0,9-И2:

1 – винт для зануления;

2 – сливная пробка;

3 – обратный клапан;

4 – электронагреватели;

5 – термодатчик;

6 – теплоизоляция;

7 – кожух;

8 – термометр;

9 – предохранительный клапан

Рисунок 14.22. Электродный котёл типа

КЭВ: 1 – патрубок для отвода воды; 2 – корпус; 3 –патрубок для ввода воды;

4 - проходной изолятор;

5 – ввод тока;

6 – многопластинчатый электродный пакет;

7 – пакет диэлектрических пластин;

8 - маховик

14.6.3. Электрокалориферные установки Электрокалориферные установки предназначены для:

-подогрева воздуха в системах вентиляции;

-создания микроклимата на животноводческих и птицеводческих фермах;

-использования в бункерах активной вентиляции;

-отопления помещений;

210