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 воздей ствие 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 ин кубатории 106
4.3. Выводы по главе 109
ГЛАВА 5. Результаты использования комбинированного 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 инкубационные 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
- Методика исследования электрофизических параметров биообъекта
- Силовое действие электрических полей на составные части яйца
- Облучатель для инкубационного шкафа
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
Действие бактерицидного потока УФ излучения. 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 облучгния 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 закладывали 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].
Методика исследования электрофизических параметров биообъекта
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 tgS 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 tgd.
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 манометр), 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.
Силовое действие электрических полей на составные части яйца
Такое давление оказывает цыпленок на скорлупу яиц при вылупле-нии, за счет веса. Используя формулу, подсчитаем меридиональное нормальное напряжение Итак, условие прочности нарушается при угле a = 51...90 . В случае естественного вылупления цыпленка на скорлупу действуют силы: самого цыпленка и его веса (ж = (0,29... 0,35) Н).
При осуществлении микротрещин в скорлупе яйца с помощью коронного разряда, кроме указанных сил дополнительно действует пондеро-моторная сила, равная (5,8...7,6) Н. В этом случае для преодоления сопротивления излому скорлупы ((35...45) Н), необходимо приложить электрическое поле напряженностью (6,8...7,8) кВ/м.
Согласование режимно-конструктивных параметров облучателей и устройств, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов
Обоснование параметров облучателей проводим отдельно для дезинфекционной камеры, инкубационных и выводных шкафов и сортировочного помещения. Оптимизация режимно-конструктивных параметров длинноволнового облучателя сводится к согласованию методик расчета ультрафиолетового облучения, инфракрасного и эндогенного обогрева токами надтональной частоты, аэроионизации [42, 43, 59, 65, 94, 98, 104, ПО, 18,134...136,139].
Общая методика проектирования и согласования параметров технологического комплекса 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. 4. Определяем необходимое значение удельной силы тока коронного разряда с учетом рекомендуемой концентрации отрицательных ионов по пункту 1. Далее зная внутренний объем помещения, вычисляем общую силу тока (1к) коронирующих электродов. 5. С другой стороны разрядный ток короны (1к) определяем через величину заряда аэроиона (е = 1,6 -10"19 Кл). Результаты, подсчитанные по пунктам 4 и 5, должны быть равны. 6. Параллельно оптимизируем длину (1) коронирующих электродов (общую длину двух электрогазоразрядных ламп), определив удельную силу тока короны, которая не должна превышать допустимое значение. 7. Таким образом, будут согласованы основные конструктивно технологические параметры устройств по аэроионизации. Далее следует эти основные параметры согласовать по другим физическим факторам. Коррекция конструктивно-технологических параметров технологического комплекса по эритемному потоку УФ излучения. 8. Зная зависимость эритемной облученности (Еэр) от высоты подве са (h) ламп, создаваемой источником на поверхности облучения, а также нормируемую дозу облучения для яиц Дэр = (15..20) мэрч/м , ориентировочно определяем продолжительность работы облучателя (т). 9. С другой стороны продолжительность работы облучателя (т) не обходимо согласовать с учетом площади (S) облучаемой поверхности, ко эффициента использования эритемного потока (U3p), коэффициента формы (Кф) яйца. Значения, полученные по пунктам 8 и 9, должны быть равны. В противном случае необходимо корректировать площадь облучаемой по верхности или высоту подвеса. 10. Одновременно высота подвеса ламп над облучаемой поверх ностью должна удовлетворять определенным требованиям, связанным с допустимой облученностью, равной 58 мэр/м . Коррекция конструктивно-технологических параметров технологического комплекса по бактерицидному потоку УФ излучения. 11. С учетом зоны размещения яиц, величины бактерицидного потока лампы ДБ-15 (Фб = 2000 мб) и высоты подвеса облучателя определяем бактерицидную облученность (Еб) в зоне нахождения яиц. Она должна соответствовать зооветеринарным нормативным данным. В случае несоответствия необходимо корректировать высоту подвеса и площадь размещения яиц, одновременно согласовывая с соответствующими пунктами коррекции по предыдущим физическим факторам. 12. Определяем установленную мощность лампы, как отношение мощности лампы ДБ-15 к заданному объему. Она должна соответствовать нормативным данным. Ниже приведены частные методики расчета режимно-конструктивных параметров разрабатываемых облучателей, устройств по отдельным физическим факторам для каждого помещения (табл. 3.5).
Облучатель для инкубационного шкафа
При разработке технологического комплекса необходимо согласовать режимно-конструктивные параметры: экспозицию, высоту подвеса, мощность и количество ламп с учетом зоны воздействия и оптимизации частоты электромагнитного поля.
Оптимальными частотами для воздействия на инкубационные яйца и молодняк следует считать стандартные частоты 22, ПО кГц, ближайшие к биологически активным и тем самым следует выбрать ВЧ установку, генерирующую ЭМП указанных частот.
Затем необходимо оптимизировать режимно-конструктивные параметры комплектов. Следует начать с методики расчета коронного разряда, с тем, чтобы обосновать: размеры коронирующего электрода (радиус, длину электрогазоразрядной лампы), величину напряжения на электродах (U0), при которой создается коронирующая напряженность (Екор) электрического поля между сепарирующей сеткой (или биологическим объектом) и коронирующими электродами. По оптимизированным размерам коронирующего электрода, выбираем электрогазоразрядные лампы в зависимости от технологического цикла ЛЭ-5, ЛЭ-8, ЛЭ-15, ДБ-15 из числа стандартных.
Таким образом, будут согласованы основные конструктивно-технологические параметры технологического комплекса по аэроионизации. Далее следует эти параметры согласовать по другим физическим факторам, так как на биологический объект действуют одновременно ЭМП НТЧ и три потока лучей разных частот: эритемный и бактерицидный потоки УФ излучения и поток ПК лучей.
Согласование режимных параметров технологического комплекса сводится к коррекции высоты подвеса устройства или облучателя (h) и времени воздействия (t) с учетом нормативных и допустимых требований по каждому физическому фактору:
Например, напряженность электрического поля в биологическом объекте при обеспечении локального микроклимата цыплятам в сортировочном помещении, с высотой подвеса комбинированного облучателя 0,5...0,8м, составляет 0,93 кВ/м. Это позволяет генерировать эндогенное тепло в биообъекте (за промежуток времени 0,8... 1,2 часа) до 0,2 С, что не превышает нормативные требования УВЧ терапии (tH0PM до 1С). Общая температура инкубационного яйца, с учетом эндогенного тепла не превышает допустимых значений.
Таким образом, по всем пяти физическим факторам будут согласованы конструктивно-технологические параметры технологического комплекса. Как видим, общими основными параметрами, связывающими согласование по всем физическим факторам, являются высота подвеса облучателя, время воздействия, конструктивные размеры и мощность ламп, площадь воздействия.
При проектировании технологического комплекса в основу были заложены требования, предъявляемые к разработке источников энергии электромагнитного поля. С учетом требований к проектированию источников энергии ЭМП и разработанной классификации конденсаторов предлагается схема технологического комплекса, состоящего из ВЧ генераторов и функциональных модулей. Где конденсатор выполнен моно электродным, электроды расположены в параллельных плоскостях (электрогазоразрядные лампы и биологический объект), а высокопотенциальный электрод наполненный инертным газом (аргоном, неоном).
В свою очередь функциональный модуль для: - дезинфекционной камеры состоит из резонатора, сепарирующей сетки, двух УФ (ДБ-15); - инкубационного шкафа состоит из резонатора, шести УФ ламп (ЛЭ-8); - выводного зала состоит из электрокоронирующих ламповых устройств и резонаторов (по количеству используемых устройств); - сортировочного помещения состоит из резонатора, сепарирующей сетки, двух УФ ламп (ДБ-15, ЛЭ-15) и двух ИК ламп (ИКЗК 220-250). Количество электрогазоразрядных ламп, их конфигурацию, систему их расположения выбирали из целесообразности обеспечения оптимального процесса при максимально возможной равномерности распределения электрических полей в биообъекте, а также обеспечения удобства в эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. Источниками ВЧ энергии могут служить, исходя из оптимизированных частот, ультратон «АНТЧ-22-1» (22 кГц), дарсонваль «ИСКРА-1» (ПО кГц). Колебательная мощность этих генераторов может достичь 15 Вт, что необходимо учитывать при подключении соответствующих электрогазоразрядных ламп, выполняющих функцию электрода рабочего конденсатора. Рекомендуемый для эксплуатации в производстве технологический комплекс, состоит из четырех комплектов, два из них разработаны на базе существующих облучателей «ВЛМ-12» (для дезинфекционной камеры), и «Луч» (для сортировочного помещения). Отличительной особенностью технологического комплекса является обеспечение сочетанного воздействия физических факторов в разных циклах инкубации. Это достигается специфическим монтажом элементов функциональных модулей для каждого из рассматриваемых комплектов.
