Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 11
1.1 Народнохозяйственное значение пчеловодства 11
1.2 Выращивание расплода и рост пчелиной семьи 15
1.3 Анализ способов и средств стимуляции развития пчелиных семей 21
1.4 Научная гипотеза о стимуляции электроозонированием весеннего развития пчелиных семей 23
1.5 Способы получения озона и типы конструкций генераторов озона 25
Выводы и задачи исследования 32
2 Теоретические положения об электрозонировании пчелиных семей 33
2.1 Факторы, влияющие на интенсивность весеннего развития 33
2.2 Осушающие и бактерицидные свойства озона 35
2.3 Теоретические положения о влиянии озона на параметры внутреульевого микроклимата 39
2.4 Математическая модель влияния осушающих свойств озона на развития пчелиных семей в период весеннего наращивания 47
2.5 Расчет эффекта стимуляции 50
2.6 Энергофизические процессы в электроозонаторе 53
2.7 Электротехнические факторы, влияющие на производительность электроозонатора 55
2.8 Термодинамические процессы, происходящие в электроозонаторе 67
Выводы 75
3 Экспериментальное исследование влияния электроозонирования на весеннее развитие пчелиных семей 77
3.1 Описание экспериментального оборудования 77
3.2 Методика определения концентрации озона 78
3.3 Методика определения интенсивности развития пчелиных семей 80
3.4 Исследование влияния озона на жизнедеятельность пчел 82
3.5 Исследования воздействия озона на аскосфероз пчел 85
3.6 Исследование влияние озона на интенсивность весеннего развития пчелиных семей 87
Выводы 101
4 Экспериментальное исследование влияния режимных параметров на производительность электроозонатора для стимуляции весеннего развития пчелиных семей 103
4.1 Технологические требования для установки электроозонатора для стимуляции весеннего развития пчелиных семей 103
4:2 Описание экспериментальной установки 104
4.3 Методика проведения лабораторных исследований 106
4.4 Исследование влияния действующего значения питающего напряжения питающего напряжения и частоты тока на активную мощность разрядного устройства 106
4.5 Исследование влияния действующего значения питающего напряжения питающего напряжения и частоты тока на температуру диэлектрических барьеров разрядного устройства 109
4.6 > Исследование влияния действующего значения питающего напряжения питающего напряжения и частоты тока на производительность электроозонатора для стимуляции весеннего развития пчелиных семей 113
4.7 Разработка электроозонатора для стимуляции весеннего развития пчелиных семей 123
Выводы 126
5 Технико-экономическое обоснование применения технологии электроозонирования стимуляции весеннего развития пчелиных семей 127
Общие выводы 138
Список используемых источников
- Анализ способов и средств стимуляции развития пчелиных семей
- Математическая модель влияния осушающих свойств озона на развития пчелиных семей в период весеннего наращивания
- Методика определения интенсивности развития пчелиных семей
- Исследование влияния действующего значения питающего напряжения питающего напряжения и частоты тока на активную мощность разрядного устройства
Введение к работе
В агропромышленном комплексе России важную роль играет пчеловодство, которое тесно связано со многими отраслями, как растениеводства, так и животноводства. Эта связь определяется в первую очередь той ролью, которую играют пчелы как опылители сельскохозяйственных растений. В нашей стране возделывают около 150 видов энтомофильных культур, требующих перекрестного опыления, обеспечить которое могут только медоносные пчелы
Выполняя опыление различных сельскохозяйственных растений (плодовых, ягодных, овощных, бахчевых, зерновых, масличных, технических, кормовых), пчелы тем самым обеспечивают их высокую урожайность и эффективность дальнейшего использования. При высокой культуре земледелия промежуточная, а тем более конечная стоимость продукции, в создании которой принимает участие и пчеловодство, в десятки и сотни раз превышает стоимость всего пчеловодного комплекса.
Опыление энтомофильных культур пчелами позволяет не только получить максимальные урожаи, но и дает возможность повысить товарность продукции, питательные и вкусовые качества плодов и посевные кондиции семян. Эти обстоятельства особенно важны в нашей стране в связи с утверждением новых экономических отношений; разных форм собственности и структур по производству сельскохозяйственной продукции.
Велика роль пчел и как производителей специфических продуктов - меда, воска, пыльцы, маточного молочка, прополиса и яда. Продукты пчеловодства используются человеком с древнейших времен. И в наши дни интерес к ним не только не утрачен, а во многих случаях значительно вырос благодаря народнохозяйственной значимости получаемых от пчел продуктов и их исключительному воздействию на организм человека.
Мед является легкоусвояемым энергетическим продуктом питания. Хотя он состоит в основном из простых Сахаров (80-84%) и воды (16-20%), но вклю-
чает до 300 различных компонентов (ферменты, витамины, соли, бальзамы и т. д.), которые в совокупности с основной частью определяют его диетические и лечебные свойства. Этот продукт широко используется в кондитерском производстве, для приготовления медовых напитков, в косметике.
Воск, по сравнению с другими продуктами пчеловодства, пользуется наибольшим спросом в промышленности. Он нашел применение в электрорадиотехнике и авиации, в кожевенном и текстильном производстве, при изготовлении бумаги и в деревообработке, в химическом и стекольном деле, в медицине и парфюмерии.
После распада СССР, в пчеловодстве России произошли определенные изменения. Число пчелиных семей сократилось и составило в 1999 году, по данным Госкомстата, 3,5 млн.шт. В тоже время, выход товарного меда на семью за этот период увеличился, что и определяет его производство на уровне 1989 года - 50-60 тыс. тонн в год [131]. Это говорит о конкурентной способности пасек с применением интенсивных и технологичных методов пчеловодства, одним из которых является стимуляция развития пчелиных семей, в период весеннего наращивания.
На Кубани проблема ускоренного весеннего развития играет чрезвычайно важную роль, в связи с особой спецификой; пчеловодства. Кубань является основным поставщиком пчелопакетов на всю территорию России и ближнего зарубежья объемом 100-150 тыс! шт/год, следовательно, интенсивное весеннее развитие означает подготовку пчелиных семей на продажу в более ранние сроки, существенно повышая стоимость за единицу продукции. Кроме того на Кубани производится 2000-2500 т меда ежегодно. В: случае медотоварного направления основным фактором высокой медопродуктивности является сила пчелиной семьи. Только при создании >. условий интенсивного роста возможно наращивание семей необходимой силы, которая особенно важна для получения пользующихся наибольшим спросом, ранних медов, например, с белой акации. Ранние меда составляют 20-25% от валового медосбора и не достижимы для
слабых пчелосемей вследствие природно-климатических и ветеринарно-санитарных обстоятельств. В настоящее время все; большее распространение получают различные способы стимуляции роста и развития пчелиных семей, направленные на улучшение различных показателей продуктивности. Среди них: химические, биотехнические, электрофизические способы. Наибольший интерес представляют физические способы, такие как обработка, электромагнитными и электрическими полями, регуляция микроклимата, обработка озоном и др. Большое значение этих способов обусловлено тем, что их применение даже в широких масштабах не сопровождается загрязнением продуктов пчеловодства и окружающей среды в целом, характеризуется отсутствием вредного воздействия на обслуживающий персонал. Увеличение продуктивности путем стимуляции процессов весеннего развития пчелиных семей является важной задачей интенсификации производства продуктов пчеловодства и повышения урожайности энтомофильных сельскохозяйственных культур в целом, что особенно важно именно в нашем регионе.
к Цель работы - повышение эффективности производства продуктов пче-
ловодства путем разработки экологически чистой технологии стимуляции электроозонированием весеннего развития пчелиных семей.
Рабочая гипотеза: ускорение весеннего развития пчелиных семей может быть достигнуто путем улучшения параметров внутреульевого микроклимата в результате электроозонирования; энергетические характеристики электроозонатора можно повысить за' счет изменения параметров источника питания и температурного режима разрядного устройства.
і) Объект исследования: - технологический процесс стимуляции электро-
озонированием весеннего развития пчелиных семей, режимные параметры электроозонатора, процесс образования озона.
Предмет исследования - зависимости, влияния параметров электроозонирования на степень развития пчелиных семей, аскосфероз пчел; зависимости
8 производительности электроозонатора от параметров питания, нагрева разрядного устройства.
Задачи исследования
Разработать математическую модель влияния озона на параметры внут-реульевого микроклимата и степень развития пчелиных семей.
Разработать технологию стимуляции электроозонированием весеннего развития пчелиных семей.
Разработать математическую модель влияния действующего значения питающего напряжения и частоты тока на активную мощность и температуру диэлектрических барьеров разрядного устройства.
Экспериментально определить влияние действующего значения питающего напряжения, частоты тока и нагрева- диэлектрических барьеров на производительность электроозонатора и разработать электроозонатор для стимуляции весеннего развития пчелиных семей.
Произвести технико-экономическое обоснование применения разработанной технологии в разведенческом и медотоварном направлениях пчеловодства Кубани.
Методика исследований. В работе использованы теоретические основы электротехники, теоретические основы термодинамики, теоретические основы техники высоких напряжений, методика опытного дела, теория планирования эксперимента, методы теории вероятности и математической статистики, программное обеспечение STATISTIGA 6.0, Microsoft Office, MathGAD Professional 200K
Научная новизна
Разработаны теоретические положения о влиянии озона на параметры внутреульевого микроклимата, которые обосновывают увеличение степени развития пчелиных семей при электроозонировании на 35,4%.
Определены зависимости влияния концентрации озоновоздушной смеси подаваемой в улей, экспозиции и периодичности обработок на параметр степе-
9 ни развития пчелиных семей и режимы электроозонирования для лечения аско-
сфероза пчел.
3. Теоретически и экспериментально определено влияние действующего значения питающего напряжения и частоты тока на нагрев диэлектрических барьеров, производительность электроозонатора; получен коэффициент термических потерь производительности электроозонатора, для разработки эффективной установки, позволяющей; в соответствии с технологическими требованиями, производить обработку пчел озоном.
На защиту выносятся следующие основные положения работы:
математическая модель степени развития пчелиных семей при электроозонировании;
математическая модель нагрева диэлектрических барьеров разрядного устройства в зависимости от действующего значения питающего напряжения и частоты тока;
экспериментальная зависимость степени развития пчелиных семей от концентрации озона в воздушной смеси, подаваемой в улей, экспозиции, количества обработок за период;
экспериментальные зависимости температуры диэлектрических барьеров разрядного устройства, начальной производительности электроозонатора; установившейся производительности электроозонатора от действующего значения питающего напряжения и частоты тока;
- экспериментальная зависимость коэффициента термических потерь
производительности от температуры диэлектрических барьеров.
Реализация результатов исследования. Применение технологии стимуляции электроозонированием весеннего развития пчелиных семей позволило получить улучшение роста пчелиных семей по параметру степени развития в среднем на 33 %. Проявления аскосфероза, нозематоза, гнильцовых форм у обработанных пчелиных семей не было обнаружено. Что подтверждено лабораторными исследованиями и актами внедрения технологического процесса в
10 фермерских хозяйствах ООО «Константа» и 000 «Панорама» Мостовского
района, Краснодарского края.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях КубГАУ: «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» в 2002, 2003, 2004 г; на межвузовской научной конференции факультетов механизации, энергетики и электрификации «Энергосберегающие технологии и процессы в АПК» в Краснодаре, КубГАУ 2003г; в Зернограде на научной конференции «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», в 2003, 2004г; в Волгограде, ВГСХА на международной научно-практической конференции «Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства» в 2004 г.
Публикации. Основные положения опубликованы в 12 печатных работах, в том числе четырех патентах РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемых источников и 2-х приложений. Объем 164 страницы, из них 152 основного текста, 42 рисунков, 18 таблиц. Список используемых источников содержит 153 наименования, в том числе 14 иностранных источников.
Анализ способов и средств стимуляции развития пчелиных семей
Продуктивность в значительной мере определяется целым комплексом мероприятий, направленных на улучшение факторов жизнедеятельности пчелиных семей. В последнее время, в эти мероприятий все чаще включается сти-муляциягвесеннего развития пчелиных семей. Способы стимуляции различны: биотехнические, биохимические, электрофизические. Основная задача стимуляции заключается в ускорении развития и соответственно увеличении; силы пчелиных семей.
Биотехнические способы заключаются в том, что для стимуляции весеннего развития используют различные кормовые приемы. Так ряд авторов [53, 106, 111,].предлагают; побудительные углеводные подкормки, с различной дозой, концентрацией сахара в растворе, периодичностью подкормки или белко-во-углеводного состава, с добавлением цветочной пыльцы, белковых заменителей направленные на имитацию взятка нектара и цветочной пыльцы в природе, повышение расходов кормов вообще. Эффективность. данных способов находится в пределах 30%, совместимы со всеми способами стимуляции, недостатками являются: высокие затраты на заменители корма, который еще может послужить переносчиком инфекций для пчел, в случае цветочной пыльцы [131].
Биохимические способы основываются на применении для стимуляции весеннего развития пчелиных семей гормонов, микроэлементов, экстрактов растений и ферментов, направленных на увеличение яйценоскости, активизацию работы мандибулярных и гипофарингеальных желез, следственно, повышает воспитательную способность семей. Так, известно применение: препарата ВЭСП (витамин-экдистероновый стимулятор пчел) который улучшает весеннее развитие пчелиных семей на 17-25% [11]. Недостатками данного способа являются применение только с биотехническими способами и высокая стоимость. Известно применение фитогормонаэпибссинолида дающего увеличение роста до 60% [8 ,9; 10]: Недостатками данного способа являются низкая технологичность, т.к. небольшая-передозировка приводит к обратному эффекту, а стоимость производства! исключает практическое применение. Известно применение кобальта хлористого, что улучшает развитие на 14% [93], несмотря на низкую стоимость опасна передозировка, невозможно применение без углеводистых подкормок. Применение препарата.«Пчелка», изготовленного на основе растительных экстрактов улучшает развитие до 22% [27], к недостаткам относится стимулирования пчелиного воровства, что существенно ограничивает применение.
Физические способы включают в себя такие направления как обработка; активированной: водой, электрическими полями, электромагнитными полями, полями СВЧ; регулирование микроклимата, аэроионизация, обработка озоном. Так опыты, проведенные: Севастьяновым Б.Г. свидетельствуют о положительном влиянии электрохимически активированной щелочной воды [12, 13 ;. 91, 104, 105], которая обладает хорошо выраженными восстановительными и имунностимулирующеми качествами, поэтому может использоваться для стимуляции развития неблагополучных семей; ослабленных зимовкой;: на сильных семьях эффект незначительный 2, 13]. Известны способы обработки электрическим полем; для стимулирования воспроизводственной функции пчел, которые обладают эффективностью до 5% [99], низким потреблением электроэнергии, в целом? малоэффективны w сложны технологически. Наиболее распространенным электрофизическим способом ускорения весеннего развития является внутреульевой подогрев, т.е. улучшение микроклимата по параметру температуры. Устройства обычно состоят из внутреульевого нагревательного элемента и САУ [39, 40]: Такой способ существенно экономит затраты корма пчелами на поддержание требуемой температуры и ведет к увеличению роста до 30%, однако стимулирует разведение восковой моли, кроме того, устройства сложны в эксплуатации, недостатком также является относительно высокий расход электроэнергии, высокие капитальные затраты. Интересными представляются исследования проведенные в Башкирском:госагроуниверситете по применению искусственной аэроионизации в зимний период в зимовниках, которая не только нормализовала температурно-влажностный режим, снижала содержания вредных газов и микроорганизмов, но и способствовала оптимальному расходу кормовых запасов, лучшему весеннему развитию и наращиванию силы пчелиных семей [64, 65]. Но для применения на Кубани такой способ не.подходит, так как обработки происходят в помещениях зимовников, которые в нашем регионе вообще не может быть по технологии пчеловодства [111]. Исследования, проведенные в Кубанском: госагроуниверситете, свидетельствуют о положительном влиянии озона на интенсивность роста: пчелосемей, увеличении степени развития более 30% в сравнении с контрольной: группой.. Авторы [73,74] объясняют полученный эффект улучшением-протекания метаболических процессов пчел, ускорением биохимического окисления при- переработке углеводных кормов за счет увеличения содержания? свободного кислорода в внутреульевом составе воздуха. Это направление; представляется наиболее интересным, однако недостаточно исследованы режимы обработки, расположение, обработок в общей технологии, следует также определить и разработать подходящие конструкции установок.
Математическая модель влияния осушающих свойств озона на развития пчелиных семей в период весеннего наращивания
Пчелиная семья, как целостная биоэнергетическая система, состоит из различных особей: матки, нескольких тысяч рабочих пчел, и нескольких тысяч трутней. Все они как единый социум производят целый ряд, необходимых для данного времени и состояния, работ. Совокупность этих работ для периода весеннего развития, с точки зрения термодинамики, выглядит следующим образом: =ZA (2.41) где Wu - энергия, получаемая системой в результате процесса окисления корма Дж. Z,, - сумма работ, производимая системой. Энергию, получаемую системой, представим как: WM=Qp MccrT, (2.42) где Qp - теплотворная способность корма, кДж/кг; Мс.с. — среднесуточный расход корма для данного периода, кг/сут; Т - исследуемый период, сут.
В весенний период пчелиная семья полностью мобилизуется на развитие, т.е. на выращивание расплода и поддержание благоприятных для этого условий. Таким образом, пчелиная семья, как система, получает энергию в результате окисления корма и реакции метаболизма, с помощью которой производится работа: м= р+Ьмк+Ьж, (2.43) где Lp - работа, направленная на развитие пчелиной семьи, Дж; LMK - работа, направленная на поддержание микроклимата, Дж; Ьж - работа, направленная на жизнедеятельность пчелиной семьи, Дж.
Это уравнение не учитывает энергии, расходуемой на летную деятельность, так как реакция окисления кормов, расходуемых на летную деятельность, происходит вне улья и не коем образом не влияет на изменение параметров внутреульевого микроклимата. Следовательно, работу, направленную на развитие пчелиной семьи выразим как: Р=ЖМ-ЬМК-ЬЖ, (2.44)
Это равенство подтверждается тем известным фактом, что при улучшении внешних климатических условий ускоряется рост пчелиной семьи, не сопровождающийся снижением расхода корма. В этом выражении работу, направленную на собственную жизнедеятельность, принимаем равной Ьж= 0,2 WM [106], так как известно, что в активный период пчелы расходуют на собственные нужды около 20% от. перерабатываемых ими кормов. Таким образом, полное выражение, характеризующее работу пчелиной семьи, направленную на развитие, можно выразить следующим образом:
При снижении тепловых потерь, снижается работа на поддержание параметров микроклимата, увеличивается работа, направленная на выращивания расплода: (2.46) где Lp0j - работа, направленная на развитие пчелиной семьи при обработке озо ном. Таким образом, на основании уравнения (2.43) описывающей пчелиную семья как термодинамическую систему, выразим функцию степени развития пчелиной семьи при обработке озоном: (2.47) где Ср — степень развития пчелиных семей без обработки; Ср0 - степень развития пчелиных семей подверженных обработке озоном. Степень развития пчелиных семей учитывает ряд факторов, таких как сила семей, яйценоскость маток, воспитательную способность семей, и благодаря этому позволяет дать оценку не по отдельным признакам, а по всем показателям, от которых зависит развитие семей. Фактически показатель степени развития показывает, во сколько раз выросла пчелиная семья за исследуемый промежуток времени. температуру воздуха от центра клуба до стенок улья [116], для данного периода (tB= 22 С). Плотность воздуха принимаем для нормальных условий [ 1 ], (do =1,3 кг/м3). Теплоемкость воздуха также принимаем из справочных данных[1] (св = 1,01 - 103Дж/кгтрад.). Суточное выделение метаболической влаги рассчитаем по формуле (2,4), в результате GH^0 = 136 г/сут. Изменение температуры воздуха участвующего в воздухообмене принимаем А/ =10 К. Теплотворной способностью корма принимаем теплотворную способность меда (Qp =13000 кДж/кг), среднесуточный расход корма для данного периода Мсх=0,2 кг/сут[106], период предполагаемой обработки принимаем на основании техники наращивания пчелиных семей [53, 106] Т=24 суток. снго~ теплоемкость воды,. 4200 Дж/кг-град; тнгов- масса воды во входящем воздухе, 0,157 кг/сут; тн2Овых- масса воды в выходящем воздухе, 0,301 кг/сут; тнгов- масса воды во входящем озонированном воздухе, 0,1506 кг/сут.; Площадь наружной поверхности улья выбираем, как наружную площадь двенадцатирамочного улья с крышкой дадановского типа [53] (А0=1,3 м ).
Методика определения интенсивности развития пчелиных семей
Для проведения измерений концентрации нами был выбран йодометриче-ский метод. Метод достаточно точен и позволяет производить измерения в достаточно широком диапазоне (от А—20% до 10"4—10 6%). Именно этот метод используется для поверки других методов и приборов. Применение этого метода обусловлено его доступностью и дешевизной. Он легко может быть реализован силами инженерно-технической службы сельскохозяйственных предприятий.
Метод основан на восстановлении йода в водных растворах различных солей. Наибольшее распространение из солей йода получил йодистый калий. При взаимодействии йодистого калия с озоном происходит восстановление йода, причем его количество эквивалентно концентрации озона в газовой смеси, пропущенной через раствор. Выделившийся йод оттитровывают гипосульфитом натрия в присутствии крахмала.
Как правило, для получения более точных результатов определение озона ведут с использованием нейтральных буферных растворов йодистого калия. Для исключения ошибки за счет потерь выделившегося йода в результате его испарения растворы после пропускания озоновоздушной смеси подкисляют соляной или серной кислотой и быстро оттитровывают гипосульфитом натрия.
При определении озона в газовой смеси этим методом широко используют фосфатно-буферные растворы йодистого калия.
Определение содержания озона ведут в следующей последовательности. Заранее из фиксаналов готовиться буферный раствор: 13,7 г двузамещенного фосфорнокислого калия КгНР04 и 14,1 г однозамещенного фосфорнокислого натрия NaH2P04 растворяют в 1000 мл воды НгО. Затем, в отличие от стандартной методики, предлагающей использовать 5% раствор, нами готовился 0,1п буферный раствор йодида калия KJ. Озоновоздушную смесь, произведенную исследуемой установкой, пропускают через 40—50 мл одномолярного раствора йодида калия KJ. Полученный раствор, после пропускания озонированного газа, сливают в колбу и подкисляют 5 мл 2N раствора НС1. Выделившийся йод оттитровывают 0,01 N раствором гипосульфита натрия, также приготовленным из фиксанала, до слабо-желтого окрашивания, после чего добавляют 1 мл 1%-ного раствора крахмала и жидкость дотитровывают до исчезновения синей окраски. Содержание озона вычисляют по формуле: C=24-B-n/V, (3.1) где С — содержание озона, мг/л; п — количество раствора гипосульфита, пошедшего на титровавание, мл; 24 — коэффициент пересчета количества гипосульфита натрия на озон; в— нормальность раствора гипосульфита натрия; V— объем озонированного газа, прошедшего через раствор йодистого калия, л. V=Pt, (3.2) где Р- производительность установки, л/мин; t- время пропускания через 40—50 мл одномолярного раствора йодида калия, мин. Тогда: Так как йодид калия может саморазлагаться на свету, то для повышения точности результатов измерения реакции по йодометрическому определению концентрации озона в воздухе рекомендуется проводить в затемненном помещении. Повторность опытов десятикратная.
Для оценки интенсивности весеннего развития пчелиных семей принимаем показатель степени развития пчелиных семей [131], который определяется по формуле: где Ср - степень развития пчелиных семей, Пі - количество пчел при первом учете, П2 - количество пчел при конечном учете, Рр количество пчел в печатном расплоде при первом учете, Рг- количество пчел в печатном расплоде при конечном учете. Степень развития пчелиных семей учитывает ряд факторов, таких как сила семей, яйценоскость маток, воспитательную способность семей, и благодаря этому позволяет дать оценку не по отдельным признакам, а по всем показателям, от которых зависит развитие семей. Снятие показаний производили каждые трое суток.
Количество пчел определяли по количеству улочек плотно обсиженных пчелами улочек, из расчета 1 улочка = 2500 особей, или 0,25 кг живого веса [53,131].
Подсчет числа ячеек занятых расплодом производился по методу Пухта [131]. Для измерения площади расплода применяется разделенная на см планка, которая соответствует длинной стороне используемого на пасеке размера ра мок. Расчет проводят следующим образом: ячейки с расплодом на одной стороне сота. 1. Когда поверхность расплода имеет форму круга или эллипса, то формула для расчета имеет вид: Z = A-a-7t,. (3.5) где: Z- число ячеек, шт.; А- длинная ось, см; а -короткая ось, см. Пример: 21 13 3,14 = 857 ячеек с расплодом
Исследование влияния действующего значения питающего напряжения питающего напряжения и частоты тока на активную мощность разрядного устройства
Для получения ясного представления о влиянии режимных факторов на эффективность работы электроозонатора, а также проверки предположения о том, что уменьшение тепловых потерь и нагрева в разрядном промежутке за счет регулирования параметров питающего напряжения может привести к требуемому повышению производительности озонатора, были проведены эксперименты на созданной озоногенерирующеи установке. Установка создавалась на базе технологических требований по обработке пчел, с возможностью обеспечения вариации режимных параметров и произведения измерений. Схема установки приведена на рис. 4.1.
Экспериментально исследовался разрядный промежуток с плоской системой электродов. В качестве материала диэлектрического промежутка принято стекло диаметром 2,2 мм, для. обеспечения наибольших значений напряженности электрического поля? в объеме протекания барьерного разряда, при соблюдении равномерности распространения стримеров в объеме разрядного промежутка.. Наиболее эффективная; величинам воздушного зазора в разрядном устройстве, по - мнению ряда исследователей [ 19, 72, 124] лежит в пределах 2. - 3 мм. С целью достаточного воздухообмена в разрядном устройстве, лучшего охлаждения электродных пластин, расстояние между электродами; было принято равным 2,5 мм. Выбор материала электродов осуществляем за счет использования материала, изначально имеющего более низкую энергию работы выхода электрона [72] .Одним из условий выбора материала электродов - электроозонатора с большего числом носителей; заряда за счет вторичной;эмиссии является снижение работы выхода электрона; Таким1 образом, для обеспечения максимальной і производительности генератора озона, рассматриваемой; конструкции, необходимо использовать алюминиевые электроды. Для?предотвращения краевых эффектов электроды имеют закругленные края.
Источник питания состоял из высоковольтного трансформатора TF 1020А, мощностью 220В/10 кВ усилителя мощности сигнала УЧ-28:и генератора.частоты; ГЗ-56, обеспечивающего- различные вариации частот. Подача воздуха осуществлялась компрессором АЭН-3, в котором» предусмотрена возможность,, плавно регулировать подачу воздуха.
В процессе исследования измерялись концентрация озона, амплитуда, среднее значение и?частота сигнала питающего напряжения;.амплитуда, среднее значение и частота- сигнала тока, температура разрядного промежутка. Для контроля напряжения, формы и частоты сигнала, измерения активной, мощности использовался s электронный двухканальныщ имеющий функцию интегрирования, осциллограф AGK-2023, подключенный к внешним электродам: разрядного устройства с помощью добавочного сопротивления;: силу тока измеряли косвенным; методом с помощью осциллографа и образцового резистора, контроль температуры воздуха осуществлялся ртутным термометром СП - 64, с ценой деления 0,5С. Установка для изменения концентрации озона рассмотрена подробно в пункте 3. Для выявления повышения производительности электроозонатора от режимных параметров, были проведены исследования на основании методики планирования двухфакторного эксперимента [31]. Регрессионный анализ факторов и определение значимости коэффициентов уравнений были проведены при помощи программы STATISTICA 6.0.
На основании теоретических исследований определена режимная область, в которой производился эксперимент. Независимыми переменными приняты: 1 - U- действующее значение питающего напряжения, 3 уровня - 7,5; 11,8; 14,2 кВ, где значение напряжений, менее указанных при уровнях может привести к неустойчивому разряду, а более привести к пробою диэлектрических барьеров для данной конструкции пластинчатого электроозонатора; 2 -/- частота тока, 3 уровня - 50; 155; 295 Гц, где значение частоты 1-го уровня принято как сетевая частота, а выбор значения переменной выше 3-его уровня не целесообразен, на основании теоретических исследований. Зависимыми переменными были приняты: 1 - Р мощность, Вт; 2- тдб — температура диэлектрических барьеров, С; 3- Пнач- начальная производительность электроозонатора, мг/мин; 4-Пуст- установившаяся производительность электроозонатора, мг/мин.
