Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор существующих методов и технических средств, обеспечивающих воздействие физических факторов в технологии инкубации яиц 11
1.1. Обзор воздействующих физических факторов в технологии инкубации яиц 11
1.1.1. Дезинфекция яиц озоном 11
1.1.2. Аэроионизация в инкубаторе 13
1.1.3. Ультрафиолетовое облучение инкубационных яиц 15
1.2. Выводы по главе, цель и задачи 24
Глава 2. Исследования диэлектрического спектра биообъектов 29
2.1. Физико-химические свойства составных частей яиц 29
2.2. Анализ способов и устройств, предназначенных для измерения и регистрации электрофизических параметров биообъектов 30
2.3. Методика исследования электрофизических параметров биообъекта 33
2.4. Результаты исследования электрофизических параметров биообъекта 38
2.5. Выводы по главе 51
Глава 3. Теоретическое обоснование комплексного воздействия электромагнитных полей разных частот на биообъект 52
3.1. Теория наложения электрических полей разных частот 52
3.1.1. Распределение электрических полей в биологическом объекте 52
3.1.2. Силовое действие электрических полей на составные части яйца 55
3.2. Определение опасного сечения и предела прочности скорлупы яиц 59
3.3. Согласование режимно-конструктивных параметров облучателя и устройства, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов 66
3.3.1. Общая методика проектирования и согласования параметров технологического комплекса 66
3.3.2. Обоснование параметров облучателей для дезинфекционной камеры 69
3.3.3. Обоснование параметров облучателя для инкубационного шкафа 76
3.3.4. Обоснование параметров коронирующего устройства для выводного зала 81
3.3.5. Обоснование параметров облучателей для сортировочного помещения 85
3.4. Выводы по главе 91
Глава 4. Разработка технических средств, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов на биообъект 96
4.1. Разработка комбинированных облучателей для технологии инкубации яиц 96
4.1.1. Облучатель для дезинфекционной камеры 98
4.1.2. Облучатель для инкубационного шкафа 100
4.1.3. Электрокоронирующее устройство для выводного зала 103
4.1.4. Облучатель для сортировочного помещения 104
4.2. Проектное размещение технологического комплекса в инкубатории 106
4.3. Выводы по главе 109
Глава 5. Результаты использования комбиниро ванного воздействия физических факторов в технологии инкубации яиц 111
5.1. Состояние микроклимата в инкубационных и выводных шкафах 111
5.1.1. Частные методики измерения состояния микроклимата в шкафах 111
5.2. Результаты воздействия физических факторов на инкуба ционные яйца 115
5.2.1. Результаты бактериальной обсеменности инкубационных яиц после воздействия физических факторов 115
5.2.2. Результаты инкубации контрольной и опытной партии яиц 122
5.3. Выводы по главе 130
Глава 6. Оценка эффективности внедрения технологического комплекса в технологию инкубации яиц 131
6.1.Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения технологического комплекса 131
6.2. Рекомендации по эксплуатации технологического комплекса... 136
6.3. Выводы по главе 139
Общие выводы 140
Список используемых источников 142
Приложение 150
- Ультрафиолетовое облучение инкубационных яиц
- Анализ способов и устройств, предназначенных для измерения и регистрации электрофизических параметров биообъектов
- Определение опасного сечения и предела прочности скорлупы яиц
- Проектное размещение технологического комплекса в инкубатории
Введение к работе
Повышение эффективности работы инкубационного цеха имеет большое народнохозяйственное значение. Это возможно за счет совершенствования технологических процессов по циклам инкубации [108].
В России инкубируют около трех млрд. яиц в год. Вывод молодняка птицы в среднем составляет всего 75 %. Существуют большие возможности в управлении процессом эмбрионального развития.
В настоящее время имеется много данных о положительном влиянии ряда физических факторов на развитие эмбрионов при инкубации яиц птицы. Например, для стимуляции развития эмбрионов используют температурное воздействие, лучистую энергию, осуществляют дезинфекцию яиц озоном, ионизируют воздух в инкубаторе электрокоронным аэроионизатором и т.д. Все это приводит к повышению вывода цыплят на 2,5...6 %, снижению биологической активности микроорганизмов и повышению сохранности цыплят до 10-ти дневного возраста на 5.. .7 %. Для этого, на основе новейших технических достижений, созданы специальные устройства, обеспечивающие воздействие на биообъект отдельными физическими факторами [20, 45, 46, 47, 61, 89, 95,126].
К числу основных физических методов, положительно воздействующих на инкубационные яйца, относятся следующие: озонирование воздуха, аэроионизация, облучение УФ лучами. Доказано, что никакими другими средствами и методами нельзя заменить специфические свойства электрического поля спектров радиоволн и оптического. Эти виды энергии оказывают сильное влияние на биологические объекты и эффективность их выше, по сравнению с другими методами [2, 9, 49, 109, 123, 138, 143, 144, 145].
Однако, из-за несовершенства технологии и технических средств, отсутствия научно обоснованной оптимальной технологии воздействия
ЭМП на биообъект, широкого распространения эти методы в птицеводстве не нашли.
В связи с этим, важным резервом повышения выводимости цыплят и их сохранности является использование таких технических решений и средств, которые обеспечивают комплексное воздействие физических факторов на биообъект, создавая синергизм физических эффектов. Например, принцип синергического воздействия двух физических факторов на составные части биообъекта: эндогенное тепло, образующееся в компонентах биообъекта, поглощающих энергию высокочастотных воздействий и биологически активные вещества, образующиеся в них при УФ воздействии, нарушают обычное состояние биологического объекта, что вызывает усиление крово- лимфообращения.
Поэтому, научные исследования, направленные на разработку эффективных способов и технических средств, обеспечивающих повышение выводимости цыплят и их сохранности при инкубации, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.
Решение актуальной задачи «Повышения выводимости и сохранности», осуществляемое через совершенствование технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов на инкубационные яйца, достигается следующей концепцией. Основываясь на диэлектрический спектр биообъекта, теории электронно-ионной технологии, оптического излучения, электромагнитного поля высокой частоты, разрабатывается технологический комплекс, состоящий из модулей и источников энергии электромагнитного поля (ЭМП), обеспечивающий в соответствующих циклах инкубации яиц комплексное воздействие физических факторов.
Исследования по указанной научной теме начаты в 1997 году. Они проводились в соответствии с планами целевых программ: НИР Чувашской государственной сельскохозяйственной академии и Национальной академии наук и искусств ЧР «Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве», Российской академии
сельскохозяйственных наук (РАСХН) «Осуществить поиск и разработку высокоэффективных методов и средств рационального использования электроэнергии в сельскохозяйственном производстве», Федеральная целевая программа «Механизация, энергетика, автоматизация и ресурсосбережение» (1995...2000 гг.). Номера государственных регистрации темы НИР в ВНТИ центре: 02980000107 (1997 год - инвентарный номер), 01990001509 (1998 год), 01200001224 (1999 год).
Целью настоящей работы является исследование диэлектрического спектра биообъекта для научного обоснования принципа оптимизации технологии инкубации яиц с разработкой технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов в разных циклах инкубации для повышения выводимости и сохранности цыплят.
Методология. Анализируя диэлектрический спектр составных частей биообъекта, изучив методику проектирования технических средств, основанных на применении электронно-ионной технологии, лучистой и высокочастотной энергии, согласовываются их режимно-конструктивные параметры, после чего разрабатывается технологический комплекс, состоящий из четырех комплектов, каждый из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули.
Комплекты обеспечивают сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах технологии инкубации яиц.
Первый комплект, обеззараживающий инкубационные яйца, устанавливается в дезинфекционной камере.
Второй комплект, осуществляющий противорахитную и УВЧ профилактику, ионизацию воздуха, устанавливается в инкубационных шкафах.
Третий комплект, ионизирующий воздух и образующий микротрещины в скорлупе яиц за счет коронного разряда, используется в перерыве, до размещения инкубационных яиц в выводные шкафы.
Четвертый комплект, предназначенный для ионизации воздуха, обогрева и облучения односуточного молодняка, устанавливается в помещении для ветеринарной обработки.
С целью обоснования оптимальной частоты воздействия электромагнитного поля были изучены частотные зависимости электрофизических параметров тканей и органов биообъекта (диэлектрические спектры), в том числе составных частей инкубационных яиц, на основе которых выявлены частоты собственных колебаний молекулярных структур. Для достижения резонансного биологического эффекта воздействия физических факторов на биообъект необходимо синхронизировать частоты внешнего электромагнитного поля с частотой собственных колебаний молекулярных структур составных частей яйца. В связи с этим экспериментально изучен диэлектрический спектр составных частей яйца в диапазоне от 10 до 100 МГц.
Анализируя имеющиеся технические средства, обеспечивающие в технологии инкубации яиц воздействие физических факторов, разработана новая структурная схема технологического комплекса, позволяющего повысить выводимость и сохранность цыплят за счет сочетанного воздействия физических факторов (рис. 1.14). Такой многофакторностью воздействия не обладает ни одно техническое средство, используемое в птицеводстве.
Научную новизну представляет технология инкубации яиц, предусматривающая новый принцип взаимодействия физических факторов в технологическом комплексе, методика проектирования которого базируется на диэлектрическом спектре составных частей биообъекта.
Практическую значимость представляют:
технологии и рекомендации по применению сочетанного воздействия физических факторов на инкубационные яйца для повышения выводимости и сохранности цыплят;
конструктивно-технологические схемы технических средств, обеспечивающих многофакторное воздействие на инкубационные яйца, их опытные образцы;
- методика проектирования и эксплуатации технических средств, согласования и коррекции их режимно-конструктивных параметров.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях Чувашской государственной сельскохозяйственной академии (Чебоксары, 1998-2000); на научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии и технические средства механизации животноводства северо-востока России» в НИИ СХ северо-востока им. Н.В. Рудницкого (Киров, 1998); на научно-производственной конференции, посвященной 50-летию факультета механизации с.-х. Казанской ГСХА (2000); на расширенном заседании кафедр факультетов механизации с.-х. и зоо-инженерного ЧГСХА (Чебоксары, 2000); на Всероссийской конференции молодых ученых «Молодые ученые - агропромышленному комплексу» в АНРТ (Казань, 2000); на региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы исследования в области зоотехнии и ветеринарной медицины в современных условиях» (Чебоксары, 2000).
Реализация результатов исследований. Отчет по НИР на тему: «Оптимизация технологии инкубации яиц при комбинированном воздействии физических факторов», выполненный на основе договора о творческом содружестве по совместному внедрению результатов научно-исследовательской работы, объемом в 144 страницы машинописного текста, передан в Управление животноводства, переработки мясомолочной продукции с Госплеминспекцией Министерства сельского хозяйства и продовольствия Чувашской Республики. Он составил научную базу для разработки технического задания и проектно-конструкторской документации, необходимой для изготовления технологического комплекса, обеспечивающего комбинированное воздействие физических факторов.
Результаты научно-исследовательской работы используются в учебном процессе, осуществляемом факультетами механизации сельского хозяйства и зооинженерным ЧГСХА. Они нашли отражение в учебнике «Электро-, светотехника в животноводстве» (Н.К. Кириллов, Г.В. Новикова, П.В. Зайцев). - Чебоксары: ЧГСХА, 1999, 396 с.
Разработанные технические средства апробированы в ГУП плем-птицефабрика «Чебоксарская», РГУП ПФ «Моргаушская», ППФ «Урмар-ская». Исследования диэлектрического спектра тканей и органов животных проведены в убойном цехе ФГУП УОХ «Приволжское» ЧГСХА, а составных частей яйца - в лаборатории «Электро-, светотехника в животноводстве» ЧГСХА. Исследование бактериальной обсеменности инкубационных яиц после воздействия разными физическими факторами проводили в Федеральном государственном учреждении: «Чувашская республиканская ветеринарная лаборатория» госветслужбы России. Апробирование результатов исследований подтверждается соответствующими актами.
На защиту выносятся:
Обобщенные по частным методикам математические выражения, позволяющие выявить взаимосвязь параметров ЭМП с электрофизическими показателями биообъекта, на основе которых можно рассчитать, оптимизировать режимно-конструктивные параметры технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов.
Технологический комплекс из четырех комплектов, обеспечивающих комбинированное воздействие физических факторов в технологии инкубации яиц, каждый из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули.
Система рекомендаций по эксплуатации технологического комплекса, обеспечивающего повышение выводимости и сохранности цыплят.
Итак, основываясь на теории оптического излучения, электромагнитного поля, электронно-ионной технологии, диэлектрический спектр составных частей биообъекта, используя системный подход при решении вопроса, связанного с повышением эффективности процессов и технических средств, нами были сформулированы научные задачи, решение которых позволяет разработать теоретические основы проектирования технологического комплекса, состоящего из четырех комплектов, каждый из которых содержит высокочастотный генератор и функциональные модули, и предназначен для обеспечения сочетанного воздействия разных физиче-
ских факторов в технологии инкубации яиц, внедрение которого в практику позволило бы обеспечить повышение выводимости и сохранности цыплят.
Объектом исследования является процесс взаимодействия электромагнитных полей разных частот с биообъектом, протекающий при комплексном воздействии физических факторов.
Предметом исследования является комплекс технических средств, каждое из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули, обеспечивает сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах технологии инкубации яиц, с целью повышения выводимости и сохранности цыплят.
Публикации результатов исследований. Материалы диссертации отражены в 13 печатных работах, в том числе в трех годовых отчетах по ПНИЛ-3 (МСХ и продовольствия РФ).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и общих выводов, списка литературы и приложения. Основная часть содержит 148 страниц машинописного текста. В списке литературы указано 145 источников, в том числе 3 на иностранном языке. Приложение содержит: некоторые результаты экспериментальных исследований; программное обеспечение для оптимизации режимно-конструктивных параметров технических средств, обеспечивающих многофакторное воздействие в разных циклах инкубации яиц; материалы по внедрению.
Ультрафиолетовое облучение инкубационных яиц
Применяют для дезинфекции яиц и УФ лучи. Эта коротковолновая часть солнечного спектра обладает высокой бактерицидностью, губительно действует на различные виды микроорганизмов [36, 74, 97, 99, 103].
К состоянию воздушной среды, поверхностей яиц в процессе инкубации предъявляются особые требования [127]. Количество микроорганизмов на скорлупе яиц варьирует в значительных пределах: на чистой содержится от 200 до 3400, на загрязненной от 11 до 55 мк. тел/мл и более. Отсюда вытекает необходимость дезинфекции яиц как перед, так и в процессе инкубации [26, 27]. Применяемые в настоящее время методы не обеспечивают полной и продолжительной дезинфекции инкубационных яиц [44, 129].
Исследованиями В.А. Барабой и 3.3. Янчук доказано, что ультрафиолетовые лучи с длиной волны (253,7...280) мкм не достигают эмбриона. Фотохимически и биологически активная часть волны короче 320 мкм, практически не проникает сквозь оболочки куриного яйца и тем более не достигает эмбриона вследствие дополнительного поглощения белковыми средами яйца [28]. Учитывая это, многие авторы разрабатывали режимы и технологии дезинфекции, скорлупы яиц бактерицидным УФ облучением.
В 1965 году X. Климан установил, что в зимний и ранневесенний периоды наблюдается наибольшая выводимость из инкубационных яиц, подвергавшихся бактерицидному ультрафиолетовому облучению перед закладкой в инкубатор.
На птицефабрике «Комсомольская» Хабаровского края был произведен эксперимент с шестью группами племенных яиц (1 контрольная и 5 опытных). Опытные партии яиц перед закладкой в инкубатор облучали лампой ДРТ-1000 в дозе 27, 42, 64, 80 и 106 мэрч/м при экспозиции соответственно (1...5); (2...8); (3...12); (4... 15); (5...20) мин. Облучатели подвешивали на высоте 1 м. После облучения яйца контрольной и опытных партий закладывали в инкубационный шкаф. Наиболее высокие ре-зультаты получили при облучении в дозе 64 мэрч/м и экспозиции 12 мин [26,27].
На инкубаторно-птицеводческих станциях Херсонской области, начиная с 1957 г. инкубационные яйца облучают ультрафиолетовыми лучами, что повысило вывод на 5,2 % [63, 62]. На Бишкульской птицефабрике при двухстороннем четырехминутном облучении яиц вывод цыплят увеличился на 2,5... 14 % по сравнению с контролем и другими способами дезинфекции яиц (хлорирование, йодирование, обработки парами формальдегида). Для устройства такой установки (рис. 1.4.) инженер И.А. Голуб считает нужным переоборудовать выводной шкаф инкубатора «Универсал-45» так, чтобы две стойки образовали каркас-этажерку длиной 1400 и шириной 300 мм. Высота стоек остается прежней. Ползунки стоек устанавливают на расстоянии 200 мм друг от друга. Этажерку крепят на месте средней стойки. В центре этажерки ставят вертикально две трубчатые штанги, по которым двигаются скользящие муфты, а к ним на кронштейнах прикрепляют четыре лампы ДРТ-240.
Во время работы установки лампы медленно передвигаются вверх и вниз для равномерного облучения всех яиц. Для вентиляции шкафа в потолочной панели имеется автоматически открывающаяся заслонка, а над ней - выведенная наружу вытяжная труба. Свежий воздух поступает через отверстия вентиляционной панели. Для управления работой шкафа установлено реле времени, диск разрыва контакгов которого соединен фрикцион-но с ведущим валом реле. Это дает возможность регулировать продолжительность облучения яиц [115].
Ковельчук и Купер (1929) отметила повышенный вывод цыплят при ежедневном пятнадцатиминутном облучении инкубационных яиц ртутно-кварцевой лампой ДРТ.
В.Н. Суровцев (1955) сообщает об увеличении вывода молодняка на (3,7.. .4,3) % при облучении яиц УФ лучами.
Положительное влияние УФ облучения на выводимость и на качество цыплят отмечал Г.А. Кодинец (1954, 1963). В инкубатории НИИ птицеводства (Венгрия) он провел два опыта: в первом из них в двух лотках облучали 295 яиц, два других лотка (298 яиц) были контрольными; во втором опыте облучали 1149 яиц (8 лотков), а 8 лотков с 1138 яйцами служили контролем. Лотки с яйцами ставили на расстояние 40 см от ртутно-кварцевой лампы и облучали в течение эдной минуты. Затем яйца закла дывали в инкубатор. Для облучения использовали ртутно-кварцевую лампу высокого давления. Вывод цыплят из облученных яиц оказался выше, чем из необлученных: в первом опыте - на 8,2 %, и во втором - на 18,4 %. Выведенные цыплята отличались хорошей жизнеспособностью.
Для дезинфекции яиц используют ртутно-кварцевые лампы ДРТ-240 или ДРТ-400, в спектре которых около 15 % УФ лучей. Имеются стационарные и переносные установки с этими лампами.
Облучение яиц перед инкубацией (рис. 1.5). Куриные яйца, уложенные в лотки, перед закладкой в инкубатор облучают однократно ртутно-кварцевыми облучателями ОРК-2 или ОРКШ с лампой ДРТ-400 в течение 2 мин на расстоянии 0,8 м от яиц. Помещения, где облучают инкубационные яйца, оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией [14].
Анализ способов и устройств, предназначенных для измерения и регистрации электрофизических параметров биообъектов
Степень поглощения энергии электромагнитных колебаний биообъектом зависит от его электрофизических свойств и параметров электрического поля [128].
До последнего десятилетия для определения состава и свойств продукции, сырья использовались химические и органолептические методы. Из-за малой эффективности этих методов в поточных линиях, в последние годы разрабатываются различные первичные преобразователи и датчики экспрессного контроля физиологических параметров, основанные на электрических, оптических, радиоизотопных, ультразвуковых и других методах [15,106, 133].
Электрические методы построения первичных преобразователей качественных свойств в числовые показатели основаны на том, что электрические параметры (удельная активная проводимость, относительная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и биоэлектрический потенциал) материалов зависят от их состава, структуры строения, биофизических и биохимических внутренних процессов [124,125].
Существующие методы измерения комплексной диэлектрической проницаемости можно разделить на две большие группы: 1) методы, основанные на применении цепей с сосредоточенными параметрами (резонансные, мостовые) и 2) методы, основанные на применении схем с распределенными параметрами (длинные линии, волноводы, полные резонаторы).
Схемы с сосредоточенными параметрами нашли применение при частотах до 25...50 МГц, в редких случаях до 100...200 МГц. Схемы с распределенными параметрами применяются при частотах 100...200 Мгц (длина волны составляет от 3 до 1,5 метров) и выше.
Определение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь на частотах до нескольких килогерц выполняют обычно мостовым методом. Резонансные цепи с сосредоточенными параметрами применяются в диапазоне частот от нескольких десятков килогерц до примерно 200 МГц. Физические явления в резонансных контурах широко используются для измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь. Различают контурные и генераторные резонансные методы.
Резонансный метод измерений реализован в диэлькометре «Тангенс-2М». Этот прибор позволяет непосредственно измерять диэлектрическую проницаемость є и tg5 [48].
Оценку реакции организма животных на воздействие ЭМП можно проводить для начала простыми информативными показателями, такими как: электрофизические свойства тканей и органов животных, картина крови и т.п. Для этих целей используют резонансный метод измерений, реализованный в диэлькометре «Тангенс-2М» и диэлектрографе. Диэлько-метр позволяет измерять непосредственно диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь при частотах 0,01... 100 Гц. С помощью диэлектрографа можно регистрировать изменения диэлектрической проницаемости биообъекта в диапазоне радиоволн. В биологии и медицине диэлектрограф используют для изучения кровоснабжения различных органов и частей тела, в основном по динамике кровенаполнения в них за сердечный цикл. Измерения проводятся на более высокой частоте от 200 кГц до нескольких МГц. При этом измеряется не активное, а емкостное сопротивление. Пластины конденсатора могут быть размещены на расстоянии от исследуемого биообъекта или непосредственно на его теле, но без контакта с поверхностью. Регистрируемое изменение емкостного сопротивления биообъекта определяется изменениями проводимости отдельных структур, в частности связанных с динамикой его кровоснабжения. Наиболее удобно использовать функциональный модуль, смонтированный как можно ближе к объему измерения или же встроенный в датчик [84].
Технические данные ряда резонансных приборов приведены в приложении 1. При использовании контурных резонансных методов Сх и tg5 определяют путем вариации реактивной проводимости или путем вариации частоты. Генераторные резонансные методы подразделяются на методы измерений емкости и методы измерений tgS. Используют также безэлектродные методы измерений є и tgS.
Обзор существующих первичных преобразователей и датчиков электрофизических параметров
Емкостная ячейка как преобразователь высокочастотных влаго-метрических систем. Конструкция и размеры ячеек, а также формы электродов, весьма многообразны и зависят от объекта и условий измерений. С помощью ячейки должно реализовываться преобразование влажности заполняющего ее контролируемого материала в иную физическую величину, причем устройство ячейки должно способствовать получению максимальной чувствительности к изменению контролируемого параметра и минимальной чувствительности к изменениям неконтролируемых (мешающих) параметров.
Принцип работы емкостных преобразователей основан на изменении емкости конденсатора в зависимости от расстояния между его пластинами. Емкостные преобразователи используются обычно в сочетании с высокочастотным генератором электрических импульсов. Изменение емкости конденсатора под влиянием тех или иных механических колебаний будет вызывать изменение частоты генерируемых высокочастотных колебаний (несколько мегагерц). Емкостные датчики применяются в электроманометрах (для измерения давления крови и ликвора - конденсаторный ма нометр), для регистрации артериального и венозного пульса, для записи плетизмограммы (в пальцевом электроплетизмографе) и т.д.
Измерительная ячейка емкостного типа, представляет собой в общем случае сосуд с металлическими электродами, заполненный контролируемым веществом. К электродам ячейки подводится напряжение высокой частоты, и ячейка включается в измерительную схему, с помощью которой могут быть измерены параметры на выходных зажимах. В зависимости от принципа действия влагометрической системы такими параметрами могут являться полное сопротивление (проводимость), его активная или реактивная составляющие, тангенс угла диэлектрических потерь, добротность.
Определение опасного сечения и предела прочности скорлупы яиц
Определение напряжений в симметричных оболочках по без мо-ментной теории. Оболочкой называется элемент конструкции, у которого один размер (толщина) намного меньше двух других. Выделим из произвольно нагруженной оболочки прямоугольный элемент. В сечениях, которыми ограничен элемент, действуют внутренние силы и моменты, (внутренние силовые факторы) будем для определенности рассматривать погонные (отнесенные к единице длины сечения) силы и моменты. В общем случае нагружения действуют нормальные силы (Ni и N2), касательные (сдвигающие) силы (Ті и Т2), поперечные силы (Qi и Q2), изгибающие моменты (Mi и М2), крутящие моменты (Мкі и Мк2) (рис. 3.3). Учет всех перечисленных силовых факторов при расчете оболочек приводит к весьма сложным исходным дифференциальным уравнениям, решение которых сопряжено с большими математическими трудностями. В рамках данной работы будем рассматривать частную задачу, удовлетворяющее следующим ограничениям: - оболочка представляет собой тело вращения и нагрузка симметрична относительно оси оболочки, (такие задачи называются осесиммет-ричными) (рис. 3.4); - толщина оболочки h мала по сравнению с радиусами кривизны срединной поверхности (поверхности проходящей через середины толщины) вследствие этого можно считать, что напряжение G распределены по толщине оболочки равномерно; - оболочка закреплена таким образом, что реакции опор направлены по касательным к срединной поверхности. Вследствие первого ограничения: Мкі = Мк2 = Ті = Т2 = 0, а также Qi = 0 (или Q2 = 0) - эти силы действуют в осевых сечениях (сечениях проходящих через ось оболочки). Второе ограничение приводит к тому, что Mi = М2 = 0, а третье ограничение дает Q2 = 0 (или Qi = 0) — эти силы действуют в
Тело вращения инкубационное яйцо поперечных сечениях. В итоге из всех внутренних силовых факторов остаются только нормальные силы Ni и N2. Рассматриваемая теория называется безмоментной теорией оболочек.
С нормальными силами, как известно, связаны нормальные напряжения. Перейдем к их определению. Прямоугольный элемент (рис. 3.5) бу дем выделять двумя очень близкими осевыми и двумя поперечными сечениями (дуги по срединной поверхности соответственной dSi и dS2). Перепендикулярно осевым сечениям направлено окружное (широтное) нормальное напряжение at; перпендикулярно поперечным сечениям - меридиональное нормальное напряжение От. В силу принятых ограничений, а также малости граней элемента считаем at и от распределенным по граням равномерно. Кроме внутренних сил на выделенный элемент действует также давление газа, жидкости внутри оболочки (обозначим Р), которое также считаем равномерным в виду малости элемента. Обозначим радиусы кривизны элемента: в поперечном сечении - pt, в осевом сечении - рт. Спроектируем действующие силы на нормаль к срединной поверхности элемента и запишем уравнение равновесия: 2om h-dSi sin(d(p2/2) + 2at Второе уравнение для определения напряжений Gt и от может быть получено как уравнение равновесия части оболочки, отсеченной конической поверхностью, образующие которой являются нормалями к срединной поверхности. Это уравнение - сумма проекций сил на ось оболочки: где (Зж - вес составных частей биобъекта, находящихся в рассматриваемой части оболочки; Qp - собственный вес рассматриваемой части оболочки. В итоге: В рассматриваемой постановке задача расчета оболочек является статически определимой. 1. Определяем опасное сечение оболочки, если представить скорлупу яйца в виде купола (скорлупа не заполненная составными частями).
При этом пренебрегаем весом внутренних составных частей яйца (С)ж = 0). Коррекция конструктивно-технологических параметров технологического комплекса по аэроионизации. 1. Определяем рекомендуемую концентрацию отрицательных ионов внутри дезинфекционной камеры, инкубационного и выводного шкафов, сортировочного помещения, она составляет 1,3 10 ион/см . 2. По формуле Пика [Е0 = f (г0)] вычисляем критическую напряженность (Е0) коронного разряда с учетом диаметра (2 г0) электрогазоразрядных ламп ЛЭ-15 и ДБ-15. Тем самым оптимизируем радиус ламп с учетом допустимой напряженности электрического поля в инкубаторе, равной 500 кВ/м. 3. Задаваясь расстоянием между электрогазоразрядными лампами (d) и сепарирующей сеткой (h), зная критическую напряженность электрического поля по пункту 2 определяем напряжение коронного разряда U0, на основе которого вычисляем напряженность электрического поля на разных уровнях от облучателя, в том числе на поверхности яйца Еп. Методика расчета бактерицидного ультрафиолетового облучения. Для обеззараживания яиц проектируем функциональный модуль, который устанавливается в двух экземплярах на противоположные стены дезинфекционной камеры. Каждый облучатель содержит по две бактерицидные лампы ДБ-15. Многие авторы рекомендуют установленную мощность лампы равной 2...2,5 Вт/м3 помещения, при отсутствии в нем людей. При кратковременном использовании бактерицидных ламп установленную мощность можно повышать в несколько раз [64, 71, 72]. Арматура должна направлять бактерицидный поток лучей в верхнюю зону. Время бактерицидного воздействия определяется обсеменно-стью микроорганизмами скорлупы яиц. Нужно иметь ввиду, что при облучении ламой ДБ-15 за первые 30 с. погибает 93...95 % неспороносных микроорганизмов. Бактерицидная облученность определяется по формуле: где Фб - бактерицидный поток лампы ДБ-15, он составляет 2000 мб; N - количество ламп в облучателях, шт. С учетом площади охвата яиц S = (4... 6,25) м и количество бактерицидных ламп облученность составит: Коррекция конструктивно-технологических параметров технологического комплекса по бактерицидному потоку УФ излучения.
Проектное размещение технологического комплекса в инкубатории
Технологический комплекс разрабатывается для инкубатория специализированного, для производства суточных цыплят. Технологический процесс инкубатория условно можно разделить на четыре цикла: 1 - дезинфекция инкубационных яиц; 2 - инкубация; 3 - вывод молодняка; 4 - зооветеринарная обработка односуточных цыплят. Эти технологические циклы проходят в соответствующих помещениях инкубатория (рис. 4.12)
Типовым проектом предусмотрена дезинфекция яиц перед инкубацией озонатором ГО-240 в дезкамере, либо облучателем ОРК-2. В инкубационных шкафах, кроме поддержания местного микроклимата, электрофизические методы воздействия не предусмотрены. Перед закладкой яиц в выводные шкафы в некоторых проектах предусмотрено воздействие четырьмя облучателями ОРК-2. В ветеринарно-санитарном помещении предусмотрено облучение цыплят с помощью ОРК-2 два раза: после вывода и перед отправкой на место. Локальное поддержание температурного режима не предусмотрено.
В предлагаемой технологии предусмотрены четыре комплекта для соответствующих циклов инкубации яиц.
Первый цикл. Инкубационные яйца обеззараживают в дезинфекционной камере, объемом 10 м , с помощью комплекта состоящего из генератора «ИСКРА-1» и двух функциональных модулей. Последний отличается от базового тем, что дополнительно устанавливается бактерицидная лампа, подключенная через ВЧ источник и закрытая сепарирующей сеткой. Что обеспечивает, наряду с бактерицидным потоком УФ излучения, ионизацию воздуха, озонирование и воздействие высокочастотного электромагнитного поля (рис. 4.13).
Второй цикл. Далее, в течение девятнадцати дней в инкубационном шкафу осуществляют ионизацию воздуха, УВЧ профилактику и эритемное УФ облучение инкубационных яиц с целью противорахитного воздействия. Для этого, на потолок шкафа устанавливается функциональный модуль из шести электрогазоразрядных ламп расположенных равномерно по радиусу окружности (рис. 4.14).
Третий цикл. Прежде чем закладывать инкубируемые яйца в выводной шкаф, после перекладки яиц в другие лотки, необходимо воздействовать коронным разрядом на яйца с целью создания макротрещин в скорлупе яиц. Это позволит повысить выводимость цыплят. Для этого разработано электрокоронирующее устройство, выполненное из эритемных ламп в виде гребешка и подключенное через резонатор к источнику ВЧ энергии. Кроме этого, устройство обеспечивает воздействие высокочастотного электромагнитного поля и ионизацию воздуха. Три... четыре функциональных модуля устанавливаются по ярусно на стеллаж с расчетом, чтобы под них можно было разместить лотки. В случае использования транспортера для передвижения лотков с яйцами, достаточно иметь один функциональный модуль.
Четвертый цикл. Выведенных цыплят необходимо облучать один...два раза эритемным и бактерицидным потоками УФ излучения и круглосуточно обогревать ИК лучами в помещении для зооветеринарной обработки объемом 10...12 м . Для этого разработано устройство на базе комбинированного облучателя «Луч», которое дополнительно содержит
Технология инкубации яиц предусматривает четыре цикла. 1. Инкубационные яйца, размещенные в лотках на транспортной тележке помещают в дезинфекционную камеру, где в течение 2,5 часов они подвергаются комплексному воздействию физических факторов с помо щью двух функциональных модулей, подключенных к одному генератору и работающих в последовательном режиме. 2. Сочетанное воздействие на инкубируемые яйца осуществляется ежедневно, из расчета 30 минут на каждый поворот барабана. При этом облучение продолжается на протяжении 6 поворотов. 3. Синергизм физических факторов в выводном шкафу возможен благодаря комплекту, содержащему генератор и функциональные модули, выполненные в виде ламповых электрокоронирующих устройств, расположенных над инкубируемыми яйцами. При этом рекомендуемое время воздействия от 2 до 3 минут. 4. На суточный молодняк необходимо воздействовать с помощью комплекта, содержащего генератор и 3 функциональных модуля, каждый из которых разработан на базе существующего комбинированного облучателя «Луч». При этом ИК обогрев рекомендуется круглосуточно, а УФ воздействие (50... 60) мин.
