Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследования... 7
1.1 Технологические особенности беспривязного содержания крупного и мелкого рогатого скота 7
1.2 Значение процесса автопоения на фермах КРС и овцеводческих фермах 10
1.3 Зоотехнические требования, предъявляемые к системам автопоения и к качеству воды 13
1.4 Анализ конструктивных схем средств группового автопоения КРС и овец 18
1.5 Анализ нормативных данных и рекомендаций по расчёту средств группового автопоения 36
1.6 Цель и задачи исследования 45
2 Теоретические исследования процесса работы групповой автопоилки 46
2.1 Исследование основных характеристик потока требований на водопотребление 46
2.2 Математические модели групповой поилки по обоснованию режимных характеристик обслуживания животных, числа поильных мест и фронта поения групповой поилки 50
2.3 Анализ процесса работы клапанно-поплавкового устройства групповой поилки 58
2.4 Обоснование рациональной формы пневмонагнетателя групповой автопоилки 68
2.5 Анализ процесса работы водопойного стакана групповой поилки 74
2.6 Исследование деформаций эластичной гофрированной оболочки водопойного стакана 79
2.7 Анализ процессов теплопередачи в групповой автопоилке. 82
2.8 Групповая автопоилка как модель системы термосифонной циркуляции. .85
Выводы 89
3 Методика экспериментальных исследований... 91
3.1 Сбор и обработка экспериментальных данных водопотребления животными из экспериментальной автопоилки ..91
3.2 Методика исследования взаимосвязи животного с групповой автопоилкой 94
3.3 Методика исследования процесса работы клапанно-поплавкового устройства групповой автопоилки ..97
3.4 Методика исследования силовых воздействий и расходных характеристик водопойного стакана 98
3.5 Методика исследований теплотехнических характеристик групповой поилки 101
( 3.6 Методика исследований режимных параметров и характеристик термосифонной циркуляции воды в групповой поилке...103
4 Результаты экспериментальных исследований 107
4.1 Результаты исследований взаимосвязи животного с групповой автопоилкой 107
4.2 Результаты исследований клапанно-поплавкового механизма поилки. 114
4.3 Результаты исследований водопойного стакана поилки 118
4.4 Результаты исследований теплового баланса групповой автопоилки. 122
4.5 Результаты исследований термосифонной циркуляции воды в групповой автопоилке 125
Выводы 132
5 Экономическая эффективность применения эксперименталы юй групповой поилки для мелкого и крупного рогатого скота .134
Общие выводы. 143
Литература. 145
Приложения. 55
- Анализ конструктивных схем средств группового автопоения КРС и овец
- Математические модели групповой поилки по обоснованию режимных характеристик обслуживания животных, числа поильных мест и фронта поения групповой поилки
- Сбор и обработка экспериментальных данных водопотребления животными из экспериментальной автопоилки
- Результаты исследований термосифонной циркуляции воды в групповой автопоилке
Введение к работе
* , Важнейшей задачей сельскохозяйственного производства является соз-
дание изобилия сельскохозяйственных продуктов для полного удовлетворения потребностей населения нашей страны.
В сельском хозяйстве, как и в других отраслях производства, на первый
план выдвигаются вопросы повышения производительности труда и снижения
затрат на единицу продукции.
| Комплексная механизация производственных процессов и внедрение
V на этой основе интенсивных технологий позволит увеличить производство
животноводческой продукции.
Для обеспечения роста производительности труда, снижения издержек производства и себестоимости животноводческой продукции, достижения устойчивого роста производства продукции животноводства в современных разнообразных условиях хозяйствования необходимо осуществлять последовательную интенсификацию всего сельскохозяйственного производства, укреплять материальную базу, внедрять комплексную механизацию со значительным расширением и обновлением парка животноводческих машин.
Однако на животноводческих фермах ещё недостаточно изучены неко
торые основные и вспомогательные процессы, от которых зависит производ
ство животноводческой продукции. К ним можно отнести и процесс автопо
ения животных, являющийся одним из наиболее трудоёмких и дорогостоящих
$ процессов.
^ Задача по обеспечению животных водой решается в два этапа:
- путём разработки конструкции автопоилки с учётом физиологиче
ских особенностей животных;
- поддержанием необходимой по зоотехническим требованиям темпе-
і
ратуры воды в автопоилке в различных условиях её эксплуатации.
От качества потребляемой воды, своевременности обеспечения ею жи-
щ вотных и соответствия её температуры по всему объёму поильной чаши в хо-
5 лодное время года зоотехническим требованиям зависит как здоровье, так
4 и продуктивность сельскохозяйственных животных.
Исследованиями учёных установлено, что при потере воды из организма животного в количестве 10% нарушается сердечная деятельность, повышается температура, в результате чего животное заболевает. При потере организмом животного 20% воды наступает смерть. Установлено, что при общем голодании, но при наличии воды, животные в состоянии прожить 30...40 дней; без воды животные погибают через 4...8 дней /1,2,3/.
$ Многолетней практикой работы животноводческих хозяйств и исследо-
V ваниями учёных установлено, что наряду с общим улучшением условий со-
держания животных, обеспечение их в достаточном количестве доброкачественной водой при неизменном кормовом рационе повышает молочную продуктивность коров на 10... 15%), способствует приросту живой массы крупного рогатого скота на 3...5%, настрига шерсти у овец до 10% /1,4/.
В связи с этим возникает необходимость в проведении всестороннего исследования и обоснования параметров и режимов работы групповых автопои-' лок для крупного и мелкого рогатого скота в условиях стабилизации температуры питьевой воды.
В диссертации дан анализ существующих средств автопоения, нормативных данных по режимам водопотребления и методов их расчёта. Обоснованы оптимальные конструктивные параметры групповой автопоилки при равномерном подогреве воды по всему объёму поильной чаши в режиме тер-
^ мосифонной её циркуляции. Показаны возможности снижения теплопотерь
,ч за счёт применения воздушной капсулы и гофрированного поильного стакана.
V Проведены теплотехнические исследования усовершенствованной поилки,
обоснованы её конструктивные параметры и мощность нагревательных элементов, а также оптимальное их размещение.
В результате исследований процесса работы групповой поилки в хозяйственных условиях разработаны проектные решения по усовершенствованной групповой поилке, отвечающей зоотехническим требованиям поения животных.
На основе этой документации в ФГОУ ВПО АЧГАА изготовлены производственные образцы групповой поилки, которые апробированы в работе на фермах и откормочных площадках ОПХ «Экспериментальное» и совхоза «Маныческий» Зерноградского района Ростовской области.
Выпуск партии групповых поилок с повышенными теплоизоляционными свойствами работающих в режиме работы термосифонной циркуляции осваивается на заводе ОАО «Новопокровскферммаш» Краснодарского края.
Новизна технических решений защищена патентами № 2228026 и №2267264.
На защиту выносятся:
Результаты анализа взаимосвязи животного с поилкой.
Математические модели по обоснованию режимных характеристик и параметров групповой автопоилки.
Аналитические решения работы поилки и водопойного стакана.
Аналитические представления теплообмена и термосифонной циркуляции воды в групповой автопоилке.
Результаты обоснования режимов работы, параметров и конструктивных элементов групповой автопоилки.
Результаты анализа взаимосвязи животного с автопоилкой.
Анализ конструктивных схем средств группового автопоения КРС и овец
Различают групповые и локальные системы водоснабжения. Групповой называется система, предназначенная для централизованного водоснабжения нескольких объектов, а локальная система предназначена для обслуживания индивидуального объекта водоснабжения.
Системы автопоения подразделяют на напорные и безнапорные. Напорными называются системы, у которых вода к автопоилкам подводится под давлением, в безнапорных системах вода к автопоилкам поступает самотёком.
Внутренние водопроводные сети, предназначенные для непосредственного распределения воды между точками её потребления внутри здания, как и внешние, разделяются на тупиковые, кольцевые, смешанные. В кольцевой сети вода подводится к водозаборным приборам с двух сторон, а тупиковая сеть имеет такое расположение труб, при котором от главной питающей магистрали отходят в стороны ответвления. Вода в тупиковой сети движется в одном направлении к концам ответвлений, к которым присоединяют автопоилки и другие водозаборные приборы. На животноводческих фермах и комплексах кольцевые сети обычно применяют при устройстве систем автопоения в коровниках, а тупиковые - в овчарнях.
Внутренние водопроводы делают с наземной и подземной разводкой труб. Рационального снабжения сельскохозяйственных животных водой можно добиться только применением современных автопоилок. Автопоилки представляют собой специальные автоматически действующие устройства, при помощи которых животные самостоятельно, без участия человека, получают из водопровода необходимую для поения воду в любое время суток и в нужном количестве. Для поения животных используют поилки разных конструкций, что обусловлено различием вида обслуживаемых животных, способом их содержания и поиском рациональных устройств, наиболее полно отвечающих зоотехническим и технико-экономическим требованиям.
Технологический процесс автопоения является основным признаком, определяющим способ производства. Он делится на два следующих подпризнака: групповое автопоение и индивидуальное, в свою очередь, автопоилки подразделяются на индивидуальные и групповые. Индивидуальные поилки используют для поения крупного и мелкого рогатого скота на фермах с привязным и беспривязным их содержанием. Основными недостатками индивидуальных поилок являются: - низкая производительность в обслуживании животных по сравнению с групповыми автопоилками; - на откормочных площадках большая разветвлённость и рассредото-ченность по территории; - низкая технологичность и сложность в приспосабливаемости животных при эксплуатации индивидуальных поилок в холодное время года из-за имеющегося клапана или педали; - низкая их надёжность в эксплуатации и повышенная трудоёмкость в обслуживании и чистке поилок.
Поэтому в последнее время с учётом перечисленных недостатков индивидуальных поилок при эксплуатации их на объектах с беспривязным содержанием животных предпочтение отдают групповым автопоилкам.
Групповые поилки устанавливают на фермах для поения крупного и мелкого рогатого скота при беспривязном способе его содержания, а также на выгульных площадках, в летних лагерях и на отгонных пастбищах. Групповые автопоилки, в свою очередь, делятся по принципу мобильности на стационарные и передвижные. Стационарное водопойное оборудование устанавливается на животноводческих комплексах и откормочных площадках промышленного типа в стойловый период. Передвижное, то есть мобильное оборудование, используется для доставки воды и поения животных непосредственно на пастбищах.
По характеру доступа они делятся на автопоилки со свободным досту 20 пом к воде, то есть непосредственно к водопойному корыту, и с доступом через клапанный механизм. По принципу подачи воды поилки могу быть клапанные и бесклапанные (вакуумные). Автопоилки первого типа в свою очередь делятся на педальные и поплавковые, которые отличаются друг от друга, главным образом, конструкцией клапана. Автопоилки второго типа, действующие по принципу сообщающихся сосудов, отличаются способом регулирования поступления воды в поильные чаши.
По принципу дозирования автопоилки бывают объёмного дозирования, весового и порционного дозирования. При поении овец соблюдают два режима: без подогрева в тёплый период года и с подогревом воды в холодный период года. В первом режиме в тёплый период года вода в поилки поступает непосредственно из водопроводной сети. Во втором режиме подогрев воды может быть централизованный, то есть вода из водопровода через фильтр поступает в резервуар. Уровень её поддерживается автоматически, автоматически включаются и водонагреватели. Нагретая вода из резервуара подаётся по трубопроводу к автопоилкам. Известен и местный подогрев воды, то есть непосредственно в автопоилках.
В свою очередь нагрев воды может производиться с помощью теплооб-менных аппаратов, или же порционным струйным потоком, а также с помощью электронагревательных элементов. По виду электронагревательного элемента их подразделяют на индуктивный нагрев, нагрев с помощью электродов вне водного объёма и электротенами в водном объёме. По принципу циркуляции воды различают системы с естественной (термосифонной) и со смешанной (естественная и принудительная) циркуляцией. В первом случае движение воды происходит за счет разности плотностей нагретой и охлаждённой воды. Во втором случае, наряду с естественной, циркуляция воды создаётся насосами. По способу очистки автопоилки подразделяются на самоочищающиеся и с механической очисткой. Промышленность выпускает большое количество различных типов групповых автопоилок для крупного и мелкого рогатого скота. Мобильные, передвижные групповые автопоилки, такие как АГК-12, ПАП 10А, ОА-3,0, АС-0,2, в основном, предназначены для работы на пастбищах /30,31/. Групповая автопоилка АГК-12 предназначена для поения крупного рогатого скота и изготавливается для ферм и лагерей в двух модификациях: где нет водопровода и где он имеется.
Математические модели групповой поилки по обоснованию режимных характеристик обслуживания животных, числа поильных мест и фронта поения групповой поилки
В период после кормления возникает очередь около поилок и, простояв в среднем 19 секунд, животное уходит, не утолив жажду /39/. Для расчёта производительности поилки по количеству одновременно обслуживаемых животных и определению числа поильных мест, групповая автопоилка может быть представлена одним из основных элементов поточной линии или системы, состоящей из отдельных элементарных звеньев. При этом к групповой поилке поступает поток подачи, а выходит из него поток расхода. Наряду с групповой автопоилкой, одним из элементов системы необходимо рассматривать животных, которые определяют режим её работы.
Схему поточной системы по обслуживанию животных можно представить в следующем виде (рисунок 2.7)
В рассматриваемой поточной системе поток Ф; поступает в установку А от источника М. В то же время установку А покидает поток Ф2, направленный к приёмнику 77. Поток Ф; представляет собой животных, которые могут потреблять воду последовательно или параллельно друг за другом или смешанно и характеризуется временем потребления и объёмом потребляемой воды, а также распределением во времени.
В процессе работы установки А, которая является групповой автопоилкой, поток подачи Ф/ может отличаться от потока расхода 02 или оба потока могут выравниваться. Разница между потоками (Ф/-Ф2=АФ), в зависимости от времени, может накапливаться или расходоваться и является регулирующей массой системы. Поэтому автопоилка должна иметь определённую регулирующую ёмкость - компенсатор для размещения регулирующей массы.
В зависимости от физической сущности входящего потока поточная сиетема имеет свои структурные особенности. Для изучаемой системы входящий поток Ф/ может представлять собой дискретный поток животных, поступающих на обслуживание. В этом случае источником (М) является технологическая группа животных, регулирующей массой (АФ) - группа животных, единовременно потребляющих воду, регулирующей ёмкостью - фронт поения поилки L, выходящий поток Ф2 формируется животными, утолившими жажду и покидающими поилку, а приёмником П является загон для размещения животных.
Текущий входящий поток можно представить как последовательное расположение элементов (животных) на временной оси условно обозначенных точкой или вертикальной чёрточкой (рисунок 2.8). Как показывает график, полный поток имеет вид ступенчатой неубывающей линии, а каждая ступенька говорит о прибывании ещё одного элемента потока (нового животного).
Для того чтобы определить количество животных, накопленных у групповой автопоилки, необходимо наложить на временной оси текущие потоки поступающих животных к поилке (pi(z) и покидающих её р2(т). В этом случае мы получим график полного потока Фг, который отражает количество животных, накопленных у поилки (рисунок 2.9).
Основываясь на технологической сущности процесса отбора воды жи-вотными из групповой поилки, мы сделали следующее допущения: - количество животных, расположенных на отрезке пути их движения к поилке заданной длины, не зависит от его расположения на рассматриваемом пути; - животные располагаются на пути движения не зависимо друг от друга (появление одного животного не связано с появлением других); - размещаются животные на пути движения поодиночке (вероятность попадания на малый участок пути двух животных минимальна); - текущий дискретный поток животных, покидающих групповую автопоилку, является не регулярным, а случайным.
Для анализа характера загрузки автопоилки потребляющими воду животными и возможного времени ожидания животными процесса отбора воды, несогласованности потоков подачи и расхода необходимо иметь представление о длительности потребления воды животными.
Учитывая производственный опыт формирования технологических групп животных, можно предположить, что длительность разового водопо-требления является случайной величиной, распределённой по показательному закону. В этом случае закон возможного времени ожидания животного в очереди может быть представлен следующей зависимостью /92, 94/:
Однако расчётное число животных не может с достаточной точностью характеризовать такие конструктивные параметры автопоилки как фронт поения и параметры водопойной площадки. Базовые размеры животного - ширина головы по выступающим частям (bj), ширина туловища (Ь2) и длина туловища животного обосновывают рабочую зону групповой автопоилки. Рассмотрим в статике взаимосвязь животного с поилкой (рисунок 2.10).
В процессе водопотребления животное может занимать различное положение относительно корпуса автопоилки. Однако положение животного ограничивает зона размещения поильного окна и может быть ориентировано ограждением поилки. С учётом этих допущений оптимальная площадь, занимаемая животным, может быть определена по формуле
Радиус активной зоны водопойной площадки Reod, может характеризоваться общей длиной туловища животного при горизонтальном расположении шеи и максимальном повороте головы животного (рисунок 2.11). Это исключает приоритет одного из животных, потребляющих воду при диаметрально противоположенном их расположении. При этом обеспечивается максимальный коэффициент загрузки автопоилки.
Сбор и обработка экспериментальных данных водопотребления животными из экспериментальной автопоилки
Взаимосвязь животного с поилкой исследовалась на фермах ОПХ «Экспериментальное» и 3-го отделения ООО «Маныческое» Ростовской области. В результате экспериментальных исследований были получены данные по режимным характеристикам потребления воды животными. Экспериментальная установка включала водопойную чашу, нагревательный блок, систему трубопровода, гофрированные водопойные стаканы, корпус и крышку, которая защищала поильные окна от снега.
Экспериментальная установка при проведении исследований размещалась в отдельных животноводческих помещениях, а также в одном из загонов откормочной площадки, где исследовались: - длительность и интенсивность потребления воды животными различных половозрастных групп; - частота подхода животных к поилкам; - влияние метеорологических показателей на качественные показатели воды в поильной чаше; - поведение и размещение животных у поилки; -траектории движения животных к поилке. Наблюдения проводились в осенне-зимний период с учетом изменений в кормлении животных.
Частота подходов, интенсивность и длительность потребления воды исследовались на выгульных площадках и внутри животноводческих помещений. Они фиксировались визуально с помощь секундомера и определялись расчетным путем с учетом требований достоверности полученных результатов. От частоты подходов и интенсивности водопотребления зависит производительность сегментной камеры, которая нагнетает воздух в эластичную оболочку, создавая в ней определённое давление, фиксируемое манометром.
Животные разбивались на группы по 20, 40, 60, 80, 100, 200 голов. При этом определялось время подхода животного к поилке, нахождение его у поилки и потребления им воды. Результаты наблюдений заносились в журнал, с указанием даты проведения наблюдений, номеров групп животных, метеорологических условий внутри и вне помещения, температуры потребляемой воды и технологических процессов, связанных с содержанием животных и их нарушений.
Число подходов животных в течение суток определялось путем суммирования текущих значений подходов каждого животного в течение часа . =tNK, (3.1) где Nk - число подходов животного к поилке в течение часа. В загонах откормочной площадки и животноводческих помещениях в зоне размещения систем автопоения, характеристики климата и микроклимата определялись с помощью анемометра АСО-3, барометра, психрометра БМ-2 и термометров СП-2Б, В4-06. Температура воды - при помощи термометра СП-2Б и с использованием термопары. Расход воды измерялся при помощи водомера СГВ-15. Результаты замеров водопотребления заносились в журнал наблюдений. По результатам наблюдений определяли максимальный и минимальный часовой расход, коэффициенты часовой и суточной неравномерности водопотребления в зависимости от численности обслуживаемого поголовья. Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяли по формуле » 24 Уч.max п .. К«ас - п , (3.2) 2 сут . max где Qimar наибольший часовой расход, полученный в течение периода наблюдений, м3; Qcym.max- наибольший суточный расход воды в течение периода наблюдений, м . Коэффициент суточной неравномерности определялся по формуле: , _ Qcym .max ксут - 0 , (А3; -& су/и .ср где Qcym.cp- средний расход воды в течение суток за весь период наблюдения, мЗ. Полученные данные обрабатывались на компьютере IBM PC/AT- 486. Выбирая закон распределения, опытные данные сравнивали с нормальной, экспоненциальной и биноминальной функциями плотности вероятностей распределения с использованием при этом критерия согласия Пирсона /123,124,125/: Z,-±iL=pL. (3.4) где /- экспериментальные частоты численности объектов выборки; F- теоретические частоты численности объектов выборки. H-nr fe . (3.5) 2 2 где %г - критерий согласия по Пирсону; к - число параметров уравнения теоретического распределения. Полученные данные интенсивности водопотребления подвергались статистической обработке, в результате которой были определены следующие величины: - значение средней величины: X = txk (3.6) - значение дисперсии: 2=v( -J)- (3.7)
На основании полученных данных строились графики расхода воды в течение суток, суточной и моментной загрузки систем автопоения, длительности потребления воды животными, зависимости коэффициента часовой и суточной неравномерности от количества обслуживаемых животных.
Отдельно фиксировали на видеокамеру характер размещения животных у поилки при полной её загрузке, что позволило сделать покадровую дешифровку записи и построить траекторию движения и положение животного у поилки.
Результаты исследований термосифонной циркуляции воды в групповой автопоилке
В результате исследований термосифонной системы циркуляции воды в групповой автопоилке была установлена зависимость между основными режимными и геометрическими параметрами системы, параметрами водопойной чаши. Результаты обработки данных экспериментальных исследований показали, что основным показателем функционирования термосифонной системы является скорость циркуляции. Скорость циркуляции (v) зависит от таких факторов как суммарная площадь юдовыпускных отверстий (s), высота расположения нагревательного блока (Я), высота расположения водовыпускных отверстий (И), высота столба воды в водопойной чаше (Иж), разности температур воды в водопойной чаше и нагревательном блоке (At).
Данная зависимость может быть описана уравнением регрессии v = -0,0073 + 0,034- + 0.0112 -Я + 0.0031 -Д/ + 0.0007 -Иж. (4.10) Достоверность данной зависимости характеризуется коэффициентом детерминированности. Коэффициент детерминированности R для данного уравнения равен 0,951, что показывает достаточно высокую согласованность теоретической и экспериментальной зависимостей.
Из анализа этого уравнения регрессии видно, что основными факторами, существенно влияющими на скорость циркуляции воды в системе, являются суммарная площадь водовыпускных отверстий, высота расположения нагревательного блока, высота расположения водовьшускных отверстий, высота столба воды в водопойной чаше, разность температур воды в водопойной чаше и нагревательном блоке.
Высота столба воды в водопойной чаше незначительно влияет на скорость циркуляции и этим фактором можно пренебречь. С учётом основных факторов (Я, s, h, At) скорость циркуляции может быть определена по следующей формуле: v = 0,0072 +0,063-5 + 0.0112 -Я+0.0031 -А/ (4.11) Адекватность зависимости характеризует показатель R = 0,951. Графическая зависимость скорости циркуляции воды от отдельных факторов показана на рисунках 4.23 - 4.26.
По этим данным на скорость циркуляции воды влияет диаметр и длина циркуляционных трубопроводов, так как эти параметры трубопровода обосновывают значение действующих сопротивлений по длине трубопровода Re. Графическая зависимость скорости циркуляции от диаметра циркуляционных патрубков представлена на рисунке 4.26. Скорость циркуляции воды в системе является функцией циркуляционного давления, а циркуляционный расход - функцией скорости циркуляции и площади проходного сечения циркуляционных трубопроводов.
Зависимость циркуляционного давления от плотности воды в поилке, плотности воды в нагревательном блоке и его расположения относительно уровня воды в водопойной чаше показана на рисунке 4.27. Циркуляционный расход воды в системе G4 обеспечивает заданный температурный режим воды в поильной чаше. Он зависит от циркуляционного давления воды в системе, скорости циркуляции воды и диаметра циркуляционного трубопровода. Исследованиями установлено, что повышение скорости циркуляции и увеличение диаметра циркуляционного трубопровода обеспечивает рост циркуляционного расхода. Зависимость циркуляционного расхода от вышеуказанных факторов представлена на рисунке 4.28.
Важнейшим зоотехническим требованием к групповым средствам автопоения является поддержание заданного температурного режима по всему водному объёму. В процессе исследований нами установлено, что равномерному нагреву воды по площади нагреваемой поверхности и по высоте водного объёма способствует рационально выбранная организация водовыпуска подогретой воды в поильную чашу. Рассредоточенный водовыпуск по площади водной поверхности позволяет уменьшить площадь пассивных зон (зон, не охваченных циркуляционными потоками). Как следствие это ведёт к более интенсивному и равномерному нагреву воды по площади водной поверхности. Реализация рассредоточенного (четырёх точечного) водовыпуска и расположение активных циркуляционных зон показана на рисунке 4.29.
Установлено, что максимальная разница по температурному показателю в разрезе активных и пассивных зон составляет в верхней зоне водного объёма - 0,9 С, В то же время при одноточечном водовыпуске площадь пассивной зоны увеличивается и составляет 72% от общей площади водной поверхности в поильной чаше. Время выравнивания температуры воды при этом увеличивается и составляет 11... 18 минут. На равномерность прогрева водного объема положительное влияние оказывает рассредоточенный водовыпуск по высоте поильной чаши через перфорированные патрубки.
Исследованиями установлено, что скорость циркуляции через отверстия перфорированного патрубка зависит от их расположения. С понижением высоты расположения водовыпускного отверстия скорость циркуляции воды уменьшается (рисунок 4.30). Поэтому с целью равномерного распределения подогретой воды по высоте водного объёма выравнивание циркуляционного расхода целесообразно осуществлять за счёт увеличения диаметра и площади водовыпускных отверстий от верхней зоны поилки к днищу. Зависимость площади выпускных отверстий от высоты их расположения представлена на рисунке 4.31. Необходимо отметить, что перфорация водовыпускных патрубков по высоте расширяет рабочий диапазон термосифонной системы при отборе воды животными. Рабочий цикл не прерывается при падении уровня воды в поилке.
Поля температур по слоям жидкости в вертикальной плоскости показаны на рисунках 4.32,4.33. Изменение температуры по высоте столба жидкости при поступлении подогретой воды через перфорированные патрубки показано на рисунке 4.34. Анализ их показывает, что для предлагаемой конструкции автопоилки максимальная разница температур между верхним и нижним слоем воды составляет 0,9...4,6С, что соответствует зоотехническим требованиям.
Одной из основных задач термосифонной системы является восполнение тепловых потерь групповой автопоилкой. Эта задача решается комплектованием групповой автопоилки электронагревательным элементом (ТЭНом), размещённым в водонагревательном блоке.
