автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование и разработка технических средств с источниками электромагнитных излучений для технологических процессов птицеводства

На правах рукописи

МИХАЙЛОВА ОЛЬГАВАЛЕНТИНОВНА

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ С ИСТОЧНИКАМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПТИЦЕВОДСТВА

Специальности:

05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства 05.20.02— электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Чебоксары - 2004

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный консультант доктор ветеринарных наук, профессор

Кириллов Николай Кириллович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Алешкин Владимир Романович; доктор технических наук, профессор Макаров Петр Ильич; доктор технических наук, профессор Изаков Феликс Яковлевич.

Ведущая организация ФГОУ ВПО «Ульяновская, государственная

сельскохозяйственная академия».

Защита состоится «24» сентября 2004 года, в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.070.01 при ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия», по адресу: 428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 29, ауд. 222.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Автореферат разослан «2» августа 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Михайлов Б.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В развитии птицеводства важным резервом повышения объема производства продукции является использование рациональных технологических решений и прогрессивных методов, высокопроизводительных средств механизации небольших массогабаритов и энергоемкостей.

Наиболее перспективным методом оптимизации технологических процессов в птицеводстве, при сохранении ветеринарно-санитарного благополучия, является применение энергии электромагнитных излучений. Целенаправленное комплексное воздействие физических факторов на биологический объект, синхронизированное с биологически активной частотой, с учетом особенностей структуры объекта позволяет эффективно решить ряд задач. Широкие возможности применения энергии электромагнитных излучений (ЭМИ) в технологических процессах птицеводства обусловлены рядом причин: высоким качеством воздействия, гибкостью и высокой точностью управления процессом и специфическими свойствами.

Поэтому, решение проблемы повышения производства и качества переработки продукции птицеводства воздействием ЭМИ актуальна.

Наиболее полное решение поставленной проблемы обеспечивается многоцелевыми техническими средствами с радиоволновыми источниками от которых подключены электрогазоразрядные лампы УФ излучения высокого или низкого давления.

Научно-методической основой настоящего исследования послужили труды ведущих ученых по фундаментальным и прикладным вопросам электромеханизации сельского хозяйства и другим отраслям науки Алешкина В.Р., Басова А.М., Белова В.И., Бойко А.Я., Бондаренко Г.М., Бородина И.Ф., Будзко ИА, Возмилова А.Г., Воробьева ВА, Гришина И.И., Живописцева Е.Н., Изакова ФЛ., Казинского В А., Кодинец ГА., Кудрявцева И.Ф., Кожевниковой Н.Ф., Лебедева СП., Листова П.Н., Макарова П.И., Марты-ненко И.И., Мусина Д.С., Назарова Г.И., Новиковой Г.В., Прищеп Л.Г., Руб-цового П.А., Сторчевого В.Ф., Стребкова Д.С., Тареева Б.М., Тарушкина В.И., Третьякова Н.П., Цой А.Г., Цугленок Н.В., Шмигель В.Н. и других.

Исследования выполнены в соответствии с планами НИОКР Чувашской ГСХА (1997...2004 г.г.) и целевыми программами по договору с департаментом кадровой политики и образования (ПНИЛ-3) Министерства сельского хозяйства Российской Федерации «Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве», № per.: 02980000107, 1997; 01990001509,1998; 01200001224, 1999; 02200200856, 2000, а также Министерства сельского хозяйства Чувашской Республики «Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве и птицеводстве» (2000...2004 г.г.).

Научная концепция решения данной проблемы - получение высококачественной продукции птицеводства при минимальных энерго-, трудозатратах за счет применения методов и технических средств с источниками ЭМИ, имеющих рациональные параметры, чяппженнир гтягтии проектирования путем использования метода многокритериаАввойАЦ-тмтлштя )

I БИБЛИОТЕКА I С.Пст(рб*рг ОЭ J00 |

Целью настоящей работы является разработка научно обоснованного принципа создания многоцелевых технических средств с источниками электромагнитных излучений, обеспечивающих повышение производства и качества переработки продукции птицеводства за счет комплексного воздействия физических факторов на биообъект.

В связи с поставленной целью решались следующие научные задачи:

1) выявить способ усиления биологического действия потока УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда для создания высокоэффективных методов и технических средств для производства и переработки продукции птицеводства;

2) обосновать частоту и напряжение источников питания коронного разряда с учетом релаксационных частот компонентов биообъекта для рационального дозирования энергии электромагнитных излучений при комплексном их действии;

3) определить предел прочности и опасное сечение скорлупы при распределении напряженности электрического поля в составных частях яйца;

4) разработать научно обоснованные методы и конструктивные схемы технических средств с источниками электромагнитных излучений (ЭМИ) для технологических процессов производства и переработки продукции птицеводства;

5) обобщить методику согласования режимов комплексного воздействия ЭМИ с конструктивными параметрами функциональных модулей с учетом механических и диэлектрических свойств биообъекта;

6) изучить влияние комплексного воздействия ЭМИ на биообъект в технологических процессах птицеводства, для многокритериальной оптимизации режимно-конструктивных параметров разработанных и изготовленных образцов технических средств с последующей корректировкой в производственных условиях;

7) провести технико-экономическую оценку эффективности разработанных технических средств с источниками ЭМИ для технологических процессов птицеводства.

Поставленные задачи решаются следующей методологией: основываясь на диэлектрический спектр компонентов биообъекта, на теории электронно-ионной технологии и оптического излучения, на закономерности воздействия электромагнитного поля, базируясь на системный подход к комплексу теоретических и экспериментальных результатов, полученных при помощи математических, физических, светотехнических, биометрических, статистических методов разрабатываются многоцелевые технические средства, состоящие из функционального модуля и радиоволнового генератора, предназначенные для технологических процессов птицеводства.

Разработка методологических основ проектирования технических средств, базировалась на математическом моделировании процессов. Экспериментальные исследования, подтвержденные теоретическими результатами, выполнены с использованием теории многофакторного эксперимента, методов регрессионной статистики и биометрии с применением программы БШи-йса 4.5.

Объектом исследования являются технические средства с технологическими приемами усиления биологического действия УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда при минимальных энерго-, трудозатратах и отрицательных воздействиях на окружающую среду.

Предметом исследования является процесс взаимодействия электромагнитных излучений разных частот с биообъектом, обеспечивающий наибольшую эффективность производства и переработки продукции птицеводства.

Научная новизна исследований:

1) предложен и теоретически обоснован принцип усиления биологического действия УФ излучения за счет радиоволн и коронного разряда, инициированных электрогазоразрядной лампой, подключенной через резонатор к генератору;

2) получены математические соотношения, позволяющие обосновать частоту и напряжение источника питания электрогазоразрядной лампы УФ излучения, являющейся одновременно радиоволновым электродом, обеспечивающим коронный разряд;

3) разработаны конструктивные схемы и созданы технические средства комплексного воздействия физических факторов на основе теоретических и экспериментальных обоснований оптимальных режимов взаимодействия параметров источника электромагнитных излучений с биообъектом;

4) определены принципы рационального использования энергии ЭМИ в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства.

Техническая новизна. Создание многофункциональных радиоволновых УФ излучателей для технологического воздействия на биообъекты в птицеводстве.

Практическая значимость работы. Полученные научные знания позволили разработать:

- электромагнитные излучатели эритемного и бактерицидного потоков УФ излучения на фоне электромагнитного поля надтональной частоты и коронного разряда, превосходящие существующие по технологическим эффектам, позволяющие повысить хозяйственно-полезные показатели птицы;

- электрокоронирующие устройства для коррекции перинатального и постнатального развития птицы;

- техническое средство для прижизненной ощипки оперения гусей;

- устройства для обеззараживания, пастеризации яиц и яйцепродуктов, предусматривающие комплексное воздействие электромагнитных излучений радиоволнового и оптического диапазонов.

Достоверность выводов диссертации обеспечена:

- теоретическими исследованиями, опирающимися на законы и методы математики, физики, механики и электротехники;

- современными методами исследований на действующем оборудовании с применением компьютерных технологий;

- лабораторными и хозяйственными испытаниями приемов и технических средств комплексного воздействия ЭМИ на биообъект в птицеводстве,

проведенными в соответствии с действующими ГОСТами и разработанными методиками, подтвержденными документально.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Способ усиления биологического действия УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда для создания высокоэффективных методов и технических средств производства и переработки продукции птицеводства.

2. Теоретическое обоснование частоты и напряжения радиоволновых источников питания разрядного блока с учетом обоснованного предела прочности скорлупы яйца и релаксационных частот его составных частей. Аналитические зависимости, характеризующие распределение электрических полей в компонентах биообъекта при комплексном воздействии ЭМИ.

3. Выведенные математические выражения, позволяющие согласовать:

- режимно-конструктивные параметры механизированных радиоволновых УФ облучателей биообъекта, применяемых в технологических процессах инкубации молодняка птицы и переработки яиц, яйцепродуктов;

- время воздействия ЭМИ, частоту вращения и диаметр поворотной платформы с производительностью электрокоронирующего устройства для коррекции перинатального и постна-тального развития молодняка птицы;

• частоту вращения и диаметр поворотной платформы, размеры арки и склиза с производительностью электромеханизированного устройства для разделения молодняка птицы по полу с учетом его возраста;

- силу удерживаемости пера в коже с температурой экзо-, эндогенного нагрева при использовании устройствадля прижизненной ощипки оперения птицы;

- удельную мощность, экспозицию, конфигурацию электродов и систему их расположения, частоту вращения ротора и транспортирующего барабана с производительностью высокочастотного пастеризатора яиц;

- время наполнения и истечения меланжа из рабочей камеры с энергетической нагрузкой и экспозицией высокочастотного пастеризатора.

4. Математические модели частных энерготехнологических процессов воздействия на биообъект, описывающие:

- выводимость и сохранность молодняка птицы в зависимости от энергетической нагрузки при комплексном воздействии физических факторов в перинатальный период развития;

- изменение количества пор, выводимости и сохранности молодняка птицы в зависимости от напряжения коронного разряда, времени воздействия и разрядного промежутка;

- процент разделения молодняка птицы по полу в зависимости от их возраста, напряжения на электроде, высоты подвеса радиоволнового облучателя и скважности коронного разряда;

- динамику среднесуточного прироста живой массы птицы;

- изменение силы удерживаемости оперения в коже тушки от времени воздействия, напряженности электрического поля надтональной частоты;

- изменение температуры яичной массы, температуры стабилизации тонкого наружного слоя примыкающего к подскорлупной пленке в зависимости от времени воздействия, анодного тока, напряженности и частоты электрического поля;

- скорость нагрева меланжа в зависимости от напряженности электрического поля высокой частоты и времени воздействия;

- изменение бактериальной обсемененности яичного порошка в зависимости от времени воздействия, удельной мощности бактерицидной лампы и высоты подвеса радиоволнового функционального модуля.

5. Результаты исследования влияния комплексного воздействия ЭМИ на биообъект в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства, проведенные для многокритериальной оптимизации режимно-конструктивных параметров разработанных и созданных образцов радиоволновых УФ излучателей.

6. Методики, алгоритмы и программа согласования на ЭВМ конструктивных элементов функционального модуля и режимов технологического процесса воздействия ЭМИ на биообъект.

Реализация результатов - исследования. Разработанные методы и технические средства с источниками ЭМИ апробированы в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства двух птицефабрик Чувашской республики, таких как: РГУП ПФ «Моргаушская», ГУП ПФ «Чебоксарская».

Материалы экспериментальных исследований и описание разработанных технических средств используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», ФГОУ ВПО «Казанская ГСХА», ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», ФГОУ ВПО «Московский ГАУ им. В.П. Горячкина», ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский ГАУ», ФГОУ ВПО «Челябинский ГАУ». Применение результатов исследований в учебном процессе других вузов подтверждается соответствующим реестром по рассылке учебного пособия «Электрооборудование в птицеводстве» и монографии «Электромагнитные излучения в технологических процессах птицеводства».

Материалы исследований технологического процесса воздействия ЭМИ на биообъекты переданы в Управление механизации Министерства сельского хозяйства Чувашской Республики. Они составили научную базу для разработки технического задания и проектно-конструкторской документации, необходимой для изготовления радиоволновых УФ излучателей для технологических процессов производства и переработки продукции птицеводства.

Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами, приложенными к диссертации.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты исследования по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава: ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» (1998...-2004 г.г.); НИИ Северо-Востока (г. Киров, 1998 г.); ФГОУ ВПО «Челябинский агроин-женерный университет» (2003, 2004 г.г.); ФГОУ ВПО «Московский агроин-женерный университет им. В.П. Горячкина» (2002 г.); ФГОУ ВПО «Казанская государственная сельскохозяйственная академия» (2000, 2004 г.г.); ФГОУ ВПО «Казанская ветеринарная академия» (2000 г.); ФГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (институт механики и энергетики)» (2002 г.); ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» (2003 г.); ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» (2004 г.); ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (2004 г.).

Публикации. Материалы диссертации отражены в 54 основных научных работах, в том числе учебном пособии «Электрооборудование в птицеводстве», объемом 25,7 п.л., монографии «Электромагнитные излучения в технологических процессах птицеводства», объемом 8,5 п.л. За создание комплексной работы, включающей учебное пособие «Электрооборудование в птицеводстве» автору присуждена Государственная премия Чувашской Республики 2003 года в области естественных и технических наук. Диплом лау-

реатаг. Государственной премии выдан на основании Указа Президента Чувашской Республики Н.Ф. Федорова от 17 июня 2004 года № 64.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и общих выводов, списка используемых источников и приложения. Основная часть содержит 392 страницы машинописного текста. В списке литературы указано 222 источников, в том числе 8 на иностранном языке; Приложение содержит материалы по внедрению, разработанные программы, полное обоснование параметров радиоволновых облучателей, предназначенных для технологических процессов инкубации, матрицы и расчетные коэффициенты для построения поверхности отклика.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложена сущность рассматриваемых вопросов, кратко охарактеризована работа, представлены научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ электрофизических процессов, обеспечивающих эффективность производства и переработки продукции птицеводства» приведены существующие электрофизические способы и технические средства, обеспечивающие биологический эффект при производстве и переработке продукции птицеводства, ч

Существенный вклад в развитии науки по применению электрической энергии в технологических процессах птицеводства внесли Асриян М., Ахмедов В.Х., Бецков О.В., Бородин И.Ф., Буртов Ю.З., Возмилов А.Г., Воробьев В.А., Голдин Ю.С., Изаков Ф.Я., Кудрявцева И.Ф., Кодинец Г.А., Косицин О.А., Кривопишин И.П., Крутиков К.А., Ксенз Н.В., Мелюков А.Н., Передерни В.Г., Прокопенко АА., Присяжный Г.И.,Растимешин СА., Рощин П.М, Славин P.M., Сторчевой В.Ф., Торосян P.H., Устинов Д.А., Файн В.Б., Чурма-сов А.В., Шеметило И.Г., и др. отечественные и зарубежные ученые.

Современный уровень развития ВЧ технологий опирается на разработанные отечественными учеными теоретическое положения Вологдина В.П., Глуханова Н.П., Дашкевич И.П., Донского А.В., Жуховицкого БЛ., Лыкова А.В., Нетушил А.В., Федоровой И.Г., Филлипова Р.Л., Цугленок Н.В. и др.

В медицинской и ветеринарной практике положительные результаты воздействия ЭМИ на биообъект получили. Абрикосов ИЛ., Белов А.Д., Бе-лановский А.С., Беляков И.М., Воробьев.М.Г.,\ Грачев Ю.И., Гришин И.И., Демиденко И.Я., Долецкий С.Я. Драпкин Р.П., Зотов О.А., Иванцов П.Н., Искин В.Д., Келпис Э.А., Кипарисов Н.П, Кириллов Н.К., Клячкин Л.М. Лукьяновский В.А., Лепюшкин А.И., Ливенцов|Н.М., Любимов Е.И., Медведев И.Д., Мурусидзе Д.Н., Прищеп Л.Г.,Улащик B.C., Цой Ю.А., Чижевский П.Л., Ясногородский В.Г.

В связи с тем, что наблюдается тенденция увеличения объема производства и промышленной переработки продукции птицеводства, возникает необходимость разработки прогрессивных методов с использованием различных искусственных физических факторов тахих как: излучение оптического диапазона (инфракрасное, видимое ульрафеолетовое), электромаг-

нитное поле спектра радиоволн.

Комплексный метод воздействия физических факторов на биообъекты в птицеводстве не нашел пока широкого применения. Это объясняется отсутствием научно обоснованных оптимальных методов воздействия электромагнитных излучений на биообъект. Поэтому важным является применение прогрессивных методов и технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов на биообъект.

Во второй главе «Теоретические основы дозирования энергий ЭМИ при комплексном действии на биообъект» приведены структура исследования процесса воздействия ЭМИ на биообъект и теоретическое обоснование параметров электрического поля, а именно: частоты и напряженности; проанализирован эффект воздействия УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда на инкубационные яйца в перинатальный период развития молодняка птицы и на яйцепродукты; определен предел прочности скорлупы инкубационных яиц при воздействии электрокоронного разряда в период вывода цыплят и при эндогенной пастеризации яиц.

Частота электрического поля обоснована через:

- диэлектрический спектр компонентов яйца;

- мощность в разрядном промежутке при данном напряжении;

- уравнение, описывающее резонансные процессы.

При обосновании напряженностиэлектрического поля исследовали:

- распределение электрических полей в компонентах биообъекта при комплексном воздействии электромагнитных излучений;

- силовое действие электрических полей на биообъект;

- зависимость удельной мощности коронного разряда от величины напряжения и частоты тока.

Для обоснования эффекта воздействия УФ излучения на фоне радиоволн и коронногоразряда исследовали:

- зависимость общего микробного числа меланжа от энергетической нагрузки при комплексном воздействии физических факторов;

- выводимость и сохранность цыплят при использовании радиоволнового источника эритемного потока УФ излучения в перинатальный период развития молодняка птицы.

Обоснование частоты источника питания коронирующего разряда. Возможность получения стабильного коронного разряда в большом объеме имеет важное практическое значение. В случае достаточно медленного изменения внешнего напряжения, приложенного к разрядному промежутку, необходимо питание коронного разряда осуществить от источника переменного тока надтональной частоты (НТЧ).

Использование тока надтональной частоты приводит к высокой стабильности коронирующего разряда без перехода его в дуговой разряд, что позволяет без опасения использовать электроды с большой поверхностью.

Теоретический анализ процессов происходящих в коронном разряде от источника тока надтональной частоты при наличии диэлектрического барьера (увиолевого стекла электрогазоразрядной лампы, скорлупы) проводили по методике И.П. Дашкевич при следующих допущениях:

1) единичный разряд возникает при напряжении и2 в воздушном зазоре, равном пробивному напряжению и„р в слое воздуха между электродами;

2) непосредственно после прекращения (погашения) разряда в воздушном зазоре остается разность потенциалов = «/„«>.

К электрогазоразрядной лампе приложено напряжение:

(1)

Ток в цепи:

0)-и„-собсЯ-С,-Сг-С3

(2)

С, -С3 +2 Сг •Сг + С, •С2

Напряжение в воздушном зазоре при отсутствии коронногоразряда:

и2=1

1

а-Сг Сх-Съ + 2-Сг-Сг + Сх-Сг

Напряжение в воздушном зазоре при наличии разряда:

(3)

(4)

1—-Ьллои

и = и_ -сова*

Цт-соъоЛ-Сх-С.>+дг

и, =-, о,

1 С1С3+2-С2-С3+С1-С!

где: чз — плотность зарядов на поверхности скорлупы, Кл/м2', С/, Сг, С] - соответственно емкость скорлупы, воздушного зазора, цыпленка, Ф.

При разряде напряжение и2 меняется скачком от пробивного и„р до погашения ипог за счет изменения д2, а в период

Аи = (и -и ) ^ +2-Сг-С, +СгСг в У разрядами и2 плавно в(5)

\ т як / Л /~У 99 рт • ПГГ 1/ ТТЛ , М 1!) РЦРТ

С,-с,

, гнс. 1. ^хсма воздействия киронно-

ет • от ипог до > и„р за счет

ихдтвлщвй» мощашяьоразр^рййновйкисследуемойсйстеме;' электродов отделяется понформуякнератор надтональной. чину Да.

„ лрило-

^Л.Ц

Р = 2-/- -|2+ ^ + (6)

где: Г - частота приложенного напряжения, Гц; S - площадь электрода, м2; Е/, £г, Е3 - относительная диэлектрическая проницаемость соответственно скорлупы, разрядного промежутка, цыпленка в перинатальный период развития

1. Уравнения частотных зависимостей диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь составных частей яйпз (Т 10...80 МГц)

Биообъект Уравнение регрессии

скорлупа i = 4(ll+2,91-e,-36l°"(/-J,l,3,0,> tgS = 3,11 • 10"2 +1,41 -Ю-2 -ем'63</-«'•" ю«,=,

белок * = 4'04+ /-„.н,0< 1 + е tgS=-8,83- 1(TJ + 5,28- 10Г2 >>>

желток 19,66 • е = 5,19+-г /-». T7I0® 1 + е "',6 fg<? =-1,64-10"2 + 5,91 • 10"2 • e<"L94I0"</"!',76I°'1

Нами экспериментально получена зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tgS компонентов яйца от частоты/ ЭМИ, которую можно представить как кусочно-непрервыную функцию, имеющую соотвествующие всплески.

По р — методу, основываясь на интегральное уравнение Фредгольма. второго рода зависимость tgd ф представим в виде ряда (7)

'£<?(/)= ¿Я. •«»..(/) пофункциям (3.(/) = cos '^^.(Х-г)'

описывающим собственные колебания резонатора в известном асимптотическом приближении,

где: <p„(f) - аналитическое выражение функции вблизи собственных частот; т - кусочки

непрерывных функций; i - мнимая часть, слабо зависящая от размеров диэлектрика; Вт - амплитуда; с - квазиоптический параметр резонатора.

Из выражения (6) следует важный вывод об увеличении частоты следования разрядов с повышением частоты приложенного напряжения/

Рис. 2. Зависимость удельной мощности коронного разряда от величины напряжения и частоты тока (f =22 кГц, 110 кГц) при

воздушном зазоре: а • 1 мм; 6-20мм; -теоретическая;-экспериментальная

При этом, соответственно будут уменьшаться длительность и температура единичного разряда, что благоприятно сказывается на процессах в которых используется коронный разряд. Мощность (удельная мощность) разрядов также растет пропорционально частоте приложенного напряжения. Последнее подтверждает-

ся экспериментальными кривыми, изображенными на рис. 2. Преимущества использования тока НТЧ для питания коронного разряда: увеличение мощности в разрядном промежутке при данном напряжении; увеличение числа одновременно развивающихся разрядов при более равномерном их распределении вдоль электрода; более низкие рабочие напряжения.

Итак, выбор частоты тока для питания коронного разряда должен быть подчинен следующим условиям. С одной стороны, частота не должна быть очень низкой, т. к. при этом не удается реализовать указанные преимущества. С другой стороны, очень высокая частота приведет к столь большому выделению мощности в разряде и тепловому разрушению биообъекта. Поэтому рекомендуем частоты, лежащие в области нескольких десятков килогерц. Применение этого диапазона, обеспечивается наличием надежных источников тока и простым подводом тока от радиоволнового источника к разрядному устройству с помощью резонатора.

Используя методику А.В. Нетушил, учитывающую распределение электрического поля в однородном цилиндре при множественном числе пар электродов, определим напряженность электрического поля в яйце (если представить яйцо в виде однородного цилиндра) при одной паре дуговых гребенчатых электродов (8)

где: и— напряжение на электродах, В; А- функция изометрических параметров данной системы электродов (для дугового гребенчатого электрода эту функцию с достаточно высокой точностью определить сложно); г0 - радиус яйца, м; К- полный эллиптический интеграл, модуль которого к = (тс (I - т) / 4); т - коэффициент охвата, равный отношению поверхности электродов, прилегающих к яйцу и общей его боковой поверхности; а - угол охвата электродов поверхности яйца.

При (а/2)= (к)*1 напряженность электрического поля теоретически обращается в бесконечность и на краях электродов появляется корона.

В связи с тем, что яйцо имеет эллипсоидальную форму, введем коэффициент деполяризации вдоль оси х и определим напряженность электрического поля в яйце, при направлении внешнего поля вдоль оси х. С учетом напряженности электрического поля у острия гребенчатого электрода с радиусом кривизны Я и при расстоянии между остриями и низкопотенциальным электродом d для яйца с эквивалентной проницаемостью е„ находящегося в среде с проницаемостью Е2, напряженность электрического поля внутри яйца составляет (9)

где: а/в - отношение осей яйца; £1,0- относительная диэлектрическая проницаемость соответственно желтка, белка; - соответственно радиус желтка и белка.

Пользуясь этой формулой определяем напряженность электрического поля, при которой возникает корона в случае использования гребенчатых электродов разных радиусов Л и при различных промежутках d. Измеренная напряженность электрического поля с помощью прибора, основанного на принципе свечения газа при данной частоте, с достаточной достоверностью совпадает с теоретическими данными.

Перед закладкой инкубационных яиц в выводной шкаф на них следует воздействовать ЭМИ, что поможет цыпленку преодолеть критический период развития (выход из яйца). С этой целью разработано два варианта элек-трокоронирующих устройства. При достаточно большом напряжении на электрогазоразрядном электроде, напряженность электрического поля у ко-ронирующего электрода будет настолько велика, что и произойдет пробой воздуха в тонком слое и образование ионов. В свою очередь цыпленок совершая круговые движения, сильнее надавливает клювом на скорлупу нарушает целостность яйца, в результате чего, свободно дышит ионизированным воздухом. Круговой проклев происходит под углом 51...90 градусов. Верхняя часть скорлупы отламывается гораздо легче за счет увеличения размеров пор при электромеханическом воздействии коронного разряда.

Используя безмоментную теорию расчета оболочек по методике Ост-рикова А.Н. определим опасное сечение и предел прочности скорлупы яйца. При этом, спроектировав действующие силы на нормаль к срединной поверхности участка скорлупы, из уравнения равновесия получили уравнение Лапласа. Далее составили второе уравнение, представляющее собой сумму проекций сил на ось оболочки, где учитывается вес составных частей яйца. Пренебрегая весом скорлупы, получили уравнения меридионального и

окружного а, напряжений:

а_ =

ег, =

у-К2 6-й

6-А

1-

2'СОБ а

1 + соза 5-6-соза +

(10)

2 • соэ2 а

. 1 + соза.

где: у - плотность скорлупы яйца, кг/м к - толщина скорлупы, м.

Результаты подсчета показывают, что опасное сечение будет при значении угла 51...90 градусов. -

Нами теоретически и экспериментально обоснован принцип усиления биологического действия потока УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда. С целью определения доли влияния каждого физического фактора при их комплексном действии проводились эксперименты по изучению выводимости молодняка птицы при воздействии на инкубационные яйца эритемного потока УФ излучения на фоне ЭМП НТЧ.

Исследования показывают, что выводимость молодняка птицы под воздействием эритемного потока УФ излучения по сравнению с контрольным вариантом (без воздействия) повышается в пределах 1 %. В случае же ис-

пользования фона ЭМП НТЧ, эффект от воздействия достоверно повышается до 4,3 %, в том числе за счет фона радиоволн 3,5 % (рис. 4). Экспериментальные данные находятся в пределах доверительной зоны и

описываются с 95 % доверительной вероятностью.

а) б)

Рве. 4. Повышение выводимости молодняка птицы в зависимости от условной дозы воздействия ЭМИ по отношению к контрольному варианту: а) за счет воздействия эри-

темным потоком УФ излучения, б) за счет комплексного воздействия ЭМИ-теоретическая;

-экспериментальная

Получены эмпирические выражения, описывающие зависимость повышения выводимости молодняка птицы от условной дозы (Д) воздействия ЭМИ: ПВУФ = -0,59 +1,68 • е-°тд2 277 ™|6Л, %,

=0,67+2,97-е

(11)

Экспериментально изучено снижение ' бактериальной обсемененности яй-цепродуктов (меланжа, яичного порошка) при воздействии УФ излучения без фона и на фоне радиоволн разной мощности в зависимости от экспозиции (рис. 5).

Рис 5. Изменение общего микробного числа меланжа в зависимости от экспозиции воздействия физических факторов при постоянном удельном бактерицидном потоке: а) на фоне ЭМП ВЧ, б) на фоне ЭМП НТЧ, 1.- поток УФ излучения (лампа ДРТ-240) на фоне радиоволн, 2 - бактерицидный поток (лампа ДБ-ЗО) на фоне радиоволн, 3 - поток УФ излучения (лампа ДРТ-240), 4 - бактерицидный поток УФ излучения (лампа ДБ-ЗО)

Из полученных зависимостей можно сделать вывод, что фон радиоволн усиливает эффект воздействия бактерицидного потока УФ излучения на меланж в несколько раз. Например, на фоне электромагнитного поля высокой частоты (ЭМП ВЧ) за промежуток времени (1,7...3) мин, при применении лампы ДРТ-240 бактерицидный поток действует на меланж эффективнее в (10... 14)раз. В случае использования лампы ДБ-30 на фоне ЭМП ВЧ за время воздействия (2,8 ...9) мин, эффективность воздействия потока выше в (10... 14)раз чем без фона радиоволн.

По видимому наложение на ЭМП с частотой 1015 Гц, при которой наблюдается максимум - коэффициента релаксационных потерь для жидкости клетки биообъекта, другого электрического поля спектра радиоволн с частотой до 107 Гц, которая также близка к одной из гармоник релаксационной частоты, вызывает усиление биологического действия потока УФ излучения.

В третьей главе «Методика исследования процесса комплексного воздействия ЭМИ на биообъект и проектирования диэлектрических установок» представлены материалы и методы исследований, общая методика проектирования установок УФ излучения с источниками радиоволн, проведено согласование режимных и конструктивных параметров электромеханического оборудования для комплексного воздействия физических факторов на биообъект.

Были обоснованы 3 цикла воздействия ЭМИ на биообъект с целью:

1) коррекции перинатального развития молодняка птицы;

2) физиопрофилактики в период роста и развития молодняка птицы;

3) электромеханической прижизненной ощипки пуха птицы.

Изучив структурную схему технических средств, предназначенных для комплексного воздействия физических факторов на биологический объект, можно сделать вывод, что при разработке многомодульной установки необходимо выбрать стандартный генератор надтональной частоты и к нему проектировать съемные функциональные модули для технологических процессов птицеводства.

Каждый функциональный модуль, содержащий систему электродов и исполнительный механизм, необходимо разрабатывать так, чтобы конденсатор колебательного контура генератора энергии электромагнитных колебаний надтональной частоты являлся составной частью исполнительных механизмов и совмещал все функции технологического процесса, а именно: воздействие ЭМП НТЧ в заданных режимах и характеристиках, загрузку, транспортирование биообъекта и выгрузку. Для этого имеются широкие возможности по разработке конфигурации электродов и системы их расположения.

Возникают сложности при проектировании многомодульных установок из-за трудности согласования электрической нагрузки с параметрами источника энергии надтональной частоты. Поэтому в основу метода проектирования радиоволновых УФ излучателей положен системный подход анализа всех основных узлов установки во всей их взаимосвязи с учетом: многофункциональности; поточности технологической линии; возможности обеспечения эффективного технологического условия и устойчивого режима

работы; возможности согласования электрических параметров нагрузки с технической характеристикой радиоволнового источника энергии.

При проектировании радиоволновых источников УФ излучения базировались на известных принципах технологии воздействия: от изучения диэлектрического спектра составных частей биообъекта, выбора источников УФ излучения и сенсибилизирующей энергии, на этой основе до проектирования установки и ее кинетического расчета. Причем, методом оптимизации конфигурации • и системы расположения < электродов конденсатора колебательного контура генератора, а также режимов воздействия ЭМИ достигали оптимального технологического эффекта.

Методика согласования параметров физических факторов при комплексном их воздействии. Оптимизация режимно-конструктивных параметров радиоволновых источников УФ излучения сводится к согласованию методик расчета основной воздействующей энергии и сенсибилизирующих факторов таких как: коронный разряд и радиоволны. При проектировании длинноволновых устройств (рис. 6) необходимо выдержать рекомендуемую дозу эритем-ного или бактерицидного потоков УФ излучения, которые в свою очередь зависят от приложенного напряжения • к электроду, межэлектродного расстояния, мощности электрогазоразрядной лампы и экспозиции. От этих же параметров зависит напряженность электрического поля в биообъекте, т.к. электрогазоразрядная лампа является электродом конденсатора колебательного контура генератора, обеспечивающего радиоволновый фон.

Поэтому, необходимо также согласовать емкость конденсатора с электрическими параметрами поля и электрофизическими свойствами биообъекта, ограничиваясь превышением эндогенной температуры в биообъекте. Поддержание рекомендуемой концентрации отрицательных ионов осуществляется согласованием тока коронного разряда, зависящего от приложенного напряжения на электроды.

Согласование всех режимно-конструктивных параметров и выдерживание рекомендуемых доз каждого физического фактора при комплексном воздействии проводилось с помощью разработанной программы на языке Borland C++.

Все разработанные нами технические средства с источниками энергии электромагнитных излучений классифицировали по спектру радиоволн (электромагнитное поле надтональной и высокой частоты). Далее рассматривали конденсаторы колебательного контура генератора с электродами из электрогазоразрядных ламп и неферромагнитных материалов. Оценивая основной воздействующий и сенсибилизирующие энергетические факторы, предназначенные для определенных технологических операций, проектировали исполнительные механизмы для транспортирования биообъектов.

Проводили согласованиережимов воздействия ЭМИ с конструктивными параметрамирабочего органа:

- механизированного радиоволнового УФ облучателя биообъекта;

- электрокоронирующего устройства для коррекции вывода молодняка птицы;

- электромеханизированного устройства для разделения молодняка птицы по полу;

Бактерицидный поток УФ излучения

Необходимый бактерицидный ооток

V • л-а-*,, -Ig

ш

,бакт,

1563,4 -i)u- 7,- г

rm V - объем яйца, V, я - количество яиц. моя ; а - коэффициент попотсния баггернцндиого потока УФ лучей. 1-еи; Ъ а 2400-2540 6со/- июффюм-еяг сопротивляемости бактерий; Б - количество бактерий на единицу площади поверхности скорлупы после обеззараживания (допускается Б » 3); Б, - шшпепм бактерий ва единицу площади поверхности скорлупы а на перед обеззараживанием; Б» > 1000; ч» ~ коэффициент использования потоп дамп; щ, - коэффициент ослабления бактерицидного шло» в скорлупе яйш, • - )шюяшв облученм.«

Доза воздействии бактерицидного потока

т-Фб-Ы-чи-кг б с S-kt 'мг'

rae kt - коэффициент формы яиц; Ai " 0,5 0,64. Ai - коэффициент запаса. 5 - шюояа облучаемой

Потребное количество ламп

N = -

Фб

ф*.

где Фь-бгггернцкдный штнишш,&

Радиоволны

Напряженность электрического ноля * бнообьмпе

и в

..1 e,(f,T)

Ж i я 1,2— * „ я, d, - толщина к-ого слои бмоткаяи. м Ь • диэлектрическая проняшемость к«го слои, зависящая от lactora ЭМП у> и времени рачвшия чародьлпа (г)

Удимые диэлектрические потери

-0,55-10~10 -e-tgS-Е] •/.

Емкость конденсатора ори плоско» параллельной системе электродов

с=-

d0+d обкладки, л

2 ■x-f-C-U2-tgS Вт V л,3'

где S¡ - плошадь обкладки, м.

Превышение темоературы в биообъекте

At--

гл>

•t¡-Дг

,'С,

р-с

где р~ iLmimiv kj м1, t — tchkxmkoctv. жДжЦях T'J

ЬЛ < Attonpmum

Эритемный поток УФ излучения

Эрктемная облученность объекта

мэр г '

k,S

м

ок излучателя, мэр, N, • чиыю горелок установки ультрафиолетового облучения, моя.; U, - ксаффипжит исоолыовяния эритемвого потока, кф - коэффициент формы яйшц равный 0,5 „0,64. к, • юоффигаекг запаса, рваный 1,3-2, 5 »плодшдь облучаемой поверхности,

Экспозипнв облучения

t = ~T

дона обяучвиия м*р -ч nf

Согласуем высоту вода< еса d, » d, *d

■ количество ла мпАГ

Коронный разряд

Напрвженвость электрического поля» при которой возникает коронный раэрвд

Е0 -30,3 104-р- 1 +

0,0298 'j В ■¡Р'То) *»'

Л р - опюсктсльыая шютиостъ воздуха, жг/ы \ л, - радичс юронирую-□его элегтрода. м.

Нааражение коронного разрвда

и.шЕ,-г,-А,В,

Ж А - параметр, зависящий от конфигурации и системы расположения »лепрошв

X

Необходимое значение удельной силы тока коронного разряда

U - 0>44 *10'12 * г?>мкА/м*ш Г = U-Vn>A

глеи »13 10* f для чочоднята пгкцы1

Ток коронного разряда

eo-x2-k-u-(fJ-u0) а

А21п

2-А

о

•ж i ■ 2 * 104 л/''(В с) • яодвихиостъ отрицггельных азроионов. 'J ' ваоряясение между электродами. В, V,» - напряжение короикоп жтрят.В А-меяплеггродвое расстояние,ж

I ~

Нотребиое количество лама N и расстояние до биообъекта d

Время воздействия

t, мин

Поток ИК юлучемня

Рис. 6. Блок-схема оптимизации новых УФ излучателей

режимно-конструктивных параметров радиовол-

- устройства для прижизненной ощипки оперения птицы;

- роторного высокочастотного пастеризатора яиц;

- высокочастотного пастеризатора меланжа;

- устройства для обеззараживания сыпучих яйцепродуктов. Рассмотрим методику согласования режимно-конструктивных парамет-

ровпередвижногорадиоволновогооб-лучателя(рис. 7).

Рис 7. Схема к расчету скорости движения радиоволнового УФ облучателя:

1 - коротковолновый облучатель; 2 - генератор ВЧ; 3 - трос; 4 - кабель; 5 - регулятор высоты; 6 - электрогазоразрядная лампа; 7 - экран-отражатель

В этом случае необходимо согласовать:

- время воздействия ЭМП ВЧ (50-7-,)-р-с

0,55'Кrla^e^tgS^E1^f^T]

где: р - плотность биообъекта, кг/м3; с - теплоемкость биообъекта, кДж/(кг X?), с, tgS - электрофизические параметры биообъекта; Е - напряженность электрического поля ВЧ, В/м; /- частота ЭМП, Гц\ у - термический КПД, Т„ - начальная температура биообъекта, 1С.

- время воздействия бактерицидного потока УФ излучения по известной формуле с учетом коэффициента поглощения а на фоне радиоволн •

Г =

(12)

/ = --

р-п.

(13)

где: к - коэффициент сопротивляемости бактерий; г/ц - коэффициент использования бактерицидной мощности; Б/Б„- степень обеззараживания; F- мощность потока УФ излучения, б.

- скорость движения облучателя,

э =

л» '

м

'' 1 с

(14)

где: А - высота подвеса облучателя, м, £* - бактерицидная облученность точки при движении облучателя на высоте И, Вт/м'\ Д6 — необходимая доза бактерицидного потока, (Вт ■ с)/мг; а - угол характеризующий место нахождения облучателя относительно биообъекта.

Если учесть зависимость эритемной облученности от расстояния до источника излучения для лампы ДРТ-400, то скорость движения радиоволновой установки составляет:

_ 2 • Л • Л • (135,2 + 830,1 • е-"»2-««^»'). 5|п« м (15)

У------,—,

Д" ° 2

где: Д - необходимая доза эритемного потока при радиоволновом фоне, (Вт • с)/м2.

Методика согласованиярежимно-конструктивныхпараметровротор-ного ВЧ пастеризатора яиц. Непрерывно действующий роторный высокочастотный пастеризатор (рис. 8) представляет собой неподвижный горизонтально расположенный цилиндрический корпус 4, внутри которого на валу вращается барабан 8. К наружной поверхности корпуса прикреплен экран 3 с функциональ-

ным модулем, содержащим ротор 2 и систему электродов 1.

Для вывода яиц из ячеек барабана 8 и ввода их в ячейки ротора 5 устройство имеет специальную звездочку 5. Когда яйца в ячейке ротора окажутся в конденсаторе, выполненного из двух параллельно расположенных колец, подвергаются воздействию эндогенного тепла за счет токов высокой частоты. Продолжительность воздействия в зависимости от напряженности электрического поля регулируется частотой вращения ротора и барабана.

Рис. 8. Схема роторного высокочастотного пастеризатора - яиц: 1 - кольцевые параллельно расположенные электроды; 2 - ротор; 3 - экранирующий корпус; 4 - цилиндрической корпус транспортирующего барабана; 5 - направляющая звездочка; 6 - окно для выгрузки со склизом; 7 - яйцо; 8 - вращающийся барабан

Скорость вращения ротора, количество ячеек в нем выбирают так, чтобы не было столкновения соседних яиц в процессе выгрузки из ротора на склиз. При обосновании напряженности электрического поля ВЧ и времени воздействия необходимо исходить из того, что при эндогенном нагреве возникает дополнительное внутреннее давление на скорлупу яиц. Поэтому, наряду с обеспечением температурно-временного режима для стабилизации тонкого наружного слоя прилегающего к подскорлупной оболочке яйца, необходимо учесть прочностные характеристики скорлупы.

При использовании кольцевых электродов расположенных параллельно происходит равномерное распределение электрического поля по поверхности яйца, следовательно, тонкий жидкий наружный слой примыкающий к подскорлупной пленке стабилизируется равномерно (рис. 9)

Согласование параметров конструкции конденсатора ВЧ пастеризатора и электрического поля с электрофизическими свойствами составных частей яйца необходимо проводить по формулам 16,17.

Мощность выделяемая в биообъекте выражается как: (16)

а т

Т-Г]

где: /- частота электромагнитного поля, Гц, Е - напряженность электрического поля в компоненте биообъекта, В/м\ V - объем биообъекта, V; с - теплоемкость тонкого наружного слоя примыкающего к подскорлупной оболочке яйца, кДж/(кг °С), р - плотность компонентов яйца, кг/м3; ДГ- приращение температуры, °С, г- время воздействия, с, у-термический КПД, С - емкость конденсатора, Ф/м\ £/- напряжение на электродах, В

Время воздействия: __У-с-р-АТ

2-я-С-

•и;)

•/■¡вя-п

где £ц — относительная диэлектрическая проницаемость тонкого наружного слоя примыкающего к подскорлупной оболочке; с, - относительная диэлектрическая проницаемость. каждого компонента яйца, <4 - толщина поперечного сечения компонентов яйца, м.

Согласование режимно-конструктивных параметров отдельных узлов ВЧ пастеризатора следует проводить по нижеприведенным формулам.

Время поворота одной секции и пастеризации одного яйца в ЭМП ВЧ:

2-я

Г1=т—.с,

к-а

2-я .

Г. =7--*1»с>

к-0)

(18)

где: к— число секций, кг — количество конденсаторов расположенных в секциях, (например, к, = 3); со — скорость вращения ротора, с"'.

Производительность пастеризатора: N• к-а _ К-к-9 шт.

~ 2-п-кл ~ 2-/г-*!-/г/ с

где: Ы- количество яиц одновременно находящихся на роторе, шт.; Я, - радиус ротора, л«.

Необходимая скорость движения яиц и угловая скорость вращения ротора тля обеспечения птюизвоттителъности О:

3 =

2-л-^-л-е

м

-,—, со = с

,с

N-к с Ы-к

Линейная скорость ротора через размеры яйца:

9 - м

(20)

(21)

Г, с

где Б, - диаметр яйца, м; к2 - промежуток между яйцами, м.

Тогда, необходимо согласовать скорость движения яйца находящегося в роторе с его линейной скоростью, т.е.

_Р.+К (22)

9-9,

И-к

С другой стороны, скорость движения яйца на выгрузном лотке в любой точке, отстоящей от начала движения на расстоянии составит:

где а - угол наклона выгрузного лотка, град; /- коэффициент трения яиц по материалу

Скорость движения яиц в конце лотка:

где Н- высота лотка, м.

Из ротора пастеризованные яйца выкатываются и движутся по лотку, при этом не исключен удар между ними. Поэтому по методике Г. Герц определена допустимая скорость движения яиц по выгрузному лотку и частота вращения ротора.

При ВЧ пастеризации яйца на скорлупу действует дополнительное внутреннее давление Р,, зависящее от величины эндогенной температуры, Р0 = / (Т). Поэтому по методике А.Н. Острикова определили толщину скорлупы, выдерживающей наибольшее давление Р при воздействии ЭМИ.

РЭ (25)

5 =■

2-Н-Р*

где: Р = Р, + рж • $ • Д Па-, рж - плотность содержимого яйца, кг/л/-, О - внутренний диаметр яйца, м; [а] - допустимое напряжение на растяжение.

Методика согласования режимно-конструктивных параметров ВЧ пастеризатора меланжа. Разработанный и изготовленный образец ВЧ пастеризатора яичной массы содержит систему плоско-параллельных электродов конттенсатора. Причем пастеризованный меланж вытекает через низкопотенциальный электрод, выполненный в виде множества коаксиально расположенных колец.

Рис 10. Схема ВЧ пастеризации меланжа: 1 - корпус; 2 - высокопотенциальный электрод; 3 - рабочая камера; 4 - меланж; 5 — низкопотенциальный электрод; 6 - накопитель; 7 - механизм вибрации; 8 - дозатор

В рабочую камеру глубиной А, имеющую в поперечном сечении форму круга радиусом Я, подается сырье производительностью Одновременно из нее вытекает яичная масса через имеющиеся на дне отверстия площадью Поэтому следует согласовать по нижеприведенным формулам конструктивные параметры пастеризатора с его производительностью и временем воздействия ЭМП ВЧ, пользуясь методикой К.К. Пономарева.

Время наполнения рабочей камеры яичной массой составит

-л-Я'

Л =-

е,

(26)

Время истечения яичной массы через низкопотенциальный электрод составит

=

(27)

5«-И 8

где: (/> - коэффициент скорости, <р = /(д), р <р • & вязкость материала; 5-ускорение силы тяжести, м/<?\ ^ - площадь низкопотенциального электрода, м*.

I. =

14-Л--Д2

(28)

15-<р-а

где а—площадь сечения отверстия в накопителе из которого вытекает меланж, м1.

АТ'ус

(29)

где: у - плотность меланжа, кг/м3; с - теплоемкость меланжа, кДлс/(кг "С); - удельная мощность, Вт/м'; АТ- превышение температуры меланжа, °С\Чт-термический КПД.

Согласование режимно-конструктивных параметров механизированного передвижного длинноволнового озонатора яичного порошка (рис. 11). Для обеззараживания и улучшения органолептических свойств яичного порошка разработана установка с использованием поворотной платформы и электрокоронирующего блока. Причем последний содержит два источника энергии, а именно промышленной и надтональной частоты. Потенциальные электроды из неферромагнитного материала в виде полусферы и кольца за-

питаны от высоковольтного источника электрической энергии промышленной частоты.

Рис 11. Схема расположения электрокоронирующего блока над поворотной платформой с выгрузным шнеком

Электрогазоразрядная лампа УФ излучения, запитанная от генератора НТЧ и являющаяся высокопотенциальным электродом рабочего конденсатора, расположена внутри цилиндрического корпуса из кварцевого стекла. Наружный сферический корпус электрокоронирующего блока также из кварцевого стекла. В кольцевом промежутке, между корпусами возникает коронный разряд.

Согласование скорости передвижения электрокоронирующего блока со скоростью вращения поворотной платформы осуществляется по формуле

СО = ■

2-Р

л

'.-А

(30)

где: А» - коэффициент, учитывающий повышение облученности точки за счет отражателя, А - высота подвеса электрокоронирующего блока, м; - облученность яичного порошка при комплексном воздействии ЭМИ, Бт/м , Ц, - диаметр электрокоронирующего блока, м-, К - коэффициент учитывающий зону облучения, Р, - мощность электрокоронирующего блока, зависящая от мощности источника энергии промышленной и надтональной частоты, Вт; / - время нахождения яичного порошка на одной половине платформы, с; О,-диаметр платформы, м.

Аналогично согласовали режимно-конструктивные параметры остальных разработанных технических средств с источниками ЭМИ.

В четвертой главе «Радиоволновые источники УФ излучения» приведены описания технических средств воздействия электромагнитных излучений используемых:

- при производстве молодняка птицы для таких операций, как: обеззараживание и инкубация яиц, вывод и разделение молодняка птицы по полу, инъектирование;

- для переработки яиц и яйцепродуктов (обеззараживание и пастеризация).

Например, рассмотрим разработанные метод и механизированную установку для разделения молодняка птицы по полу (рис. 12), основными блоками которой являются ИК лампа, электрогазоразрядная лампа УФ излучения области С, подключенная через резонатор к генератору НТЧ.

Функциональный модуль, выполненный в виде облучателя, устанавливается внутри арки. Между экранирующей сеткой и электрогазоразрядной

лампой происходит коронный разряд, величина тока которого и скважность

регулируется.

Рис 12. Реальное исполнение функционального модуля с генератором НТЧ для разделения молодняка птицы по полу

Учеными установлено, что реакция организма цыплят зависит от спектрального состава излучения, что на женские половые железы, а через них и на весь организм лучи влияют рефлекторно через зрительный нерв, головной мозг и гипофиз. Стимуляция половых желез происходит под действием главным образом красных и оранжевых лучей (759 нм — красный, 650 нм — оранжевый).

Механизированная установка представляет собой конструкцию, состоящую из вращающейся платформы с 1 окнами над которой подвешены 3 арки со сдвигом на угол 120° (рис. 13).

^ Рис 13. Схема процесса разделения мо-

лодняка птицы: 1- цыплята, 2 - функциональный модуль, 3 - арка, 4, 5 - склизы, соответственно 5 для особей женского и мужского пола

Внутри каждой арки установлены функциональные модули с регулируемой высотой подвеса. Источник энергии надтональной частоты (генератор НТЧ), от которого запитана электрогазоразрядная лампа через резонатор, расположен в пульте управления. Резонаторы вмонтированы в функциональный модуль. Под каждым окном, по направле-. нию вращения платформы, расположены склизы, для отдельной выгрузки женских и мужских особей молодняка птицы.

Цыплята попадают на приемную секцию под аркой. При этом, предварительно включены функциональные модули и платформа вращается. Женские особи в возрасте 12... 14 час устремляются к потоку инфракрасного излучения на фоне звука коронного разряда, а мужские остаются на месте, т.к. низкочастотные звуковые раздражители оказывают на них успокаивающее действие. Во время вращения платформы цыплята постепенно, по мере появления щели в полу выпадают на склиз через образовавшиеся окна. Рассортированные в разные коробки цыплята отправляются на дальнейшие операции, предусмотренные технологической линией.

Решающее значение для получения специфического эффекта имеет не столько сила источника энергии, сколько продолжительность воздействия потока красных и оранжевых лучей. Эффект от воздействия наступает непосредственно в начале облучения (через очень короткий срок - до 3...5 мин).

В табл. 1. приведена техническая характеристика устройства для разделения молодняка птицы по полу.

1. Тоническая ирактеристика устройств« для рацеления молодняк» птииы по полу

Мощность ИК лампы ИКЗК, Вт 250 Высота подвеса облучателя, м 0,5 0,65

Мощность электрогазоразрядной лампы, Вт 8 13 Разрядный ток короны, А 40-10'°

Продолжительность воздействия ЭМИ, мин 3 5 Скважность коронного разряда, % 0,5

Напряженность электрического поля, kB м 0,9 Напряжение на ИК лампе, В 200 220

Частота ЭМП, кГц 110

Для широкого применения источников ЭМИ в технологических процессах птицеводства необходимо создать целый ряд многофункциональных установок, позволяющих охватить все многообразие объектов, подвергаемых воздействию.

В пятой главе «Результаты воздействия физических факторов на биообъект» приведены результаты воздействия ЭМИ, которые являются необратимым процессом и поэтому расчет кинематики процесса представляет значительные трудности. В связи с этим, оптимизация частоты и напряженности электрического поля, продолжительности воздействия, конструктивных размеров рабочего органа проводили через результаты технологических эффектов, т.е. основными критериями оптимизации являлись значения ОМЧ и хозяйственно-полезные показатели биообъекта.

Исследования проведены с использованием активного планирования трехфакторного эксперимента по плану Хартли, обеспечивающего получение адекватных моделей. Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсного анализа на ЭВМ с использованием Excel 97, Statistica 4,5, Statgraphics Plus 2.1.

Например, построена поверхность отклика и двумерное сечение в изолиниях трехфактор-ной модели выводимости цыплят после воздействия электрокоронирую-щим длинноволновым устройством на инкубационные яйца с целью коррекции вывода

(рис. 8).

Рис. 8. Поверхность отклика и двумерное сечение в изолиниях трехфакторной модели выводимости молодняка птицы после сквозного воздействия ЭМИ на инкубационные яйца в зависимости от напряжения на электроде и времени воздействия при расстоянии до мектро-коронирующего электрода, равном 2 см

Причем, до коррекции электрокоронирующим длинноволновым устройством инкубационные яйца подвергались воздействию ЭМИ в перинатальный период в течение 19 дней в оптимальном режиме. Полученное эмпирическое выражение (31), характеризующее выводимость молодняка птицы в зависимости от варьируемых параметров, позволяют предсказать результаты сквозного воздействия ЭМИ.

В = 84,31 + 1Д7-1/ + 0,61-<+142-А-0,25-1/2 -0,09-*2 -0,44-А1 - (31) -0,08-1/•< +0,2-1/-А = 0,01-<-А,%,

где В - выводимость молодняка птицы после сквозного воздействия ЭМИ в перинатальный период развития, %, (/- напряжение на электроде, кВ; I - время воздействия, мин; И - величина газоразрядного промежутка, см.

Эмпирическое выражение двумерного сечения модели выводимости молодняка птицы при разрядном промежутке равном 2 см:

5 = 85,59+1/ + 0,63 • * - 0,25 • У2 - 0,09 • Г2+0,08 • С/ ■ Г, %. (32)

При воздействии длинноволновым электрокоронирующим устройством на инкубационные яйца перед закладкой в выводной шкаф, наряду с увеличением выводимости и сохранности цыплят резко снижается ОМЧ, увеличиваются количество и размеры пор в скорлупе яиц.

Оптимальные режимы по результам выводимости и сохранности молодняка птицы совпадают с режимами стабильного увеличения размеров пор на скорлупе яйца:

- время воздействия - 7... 13 мин;

- напряжение на электроде - 7 кВ;

- расстояние до электрокоронирующего электрода - 2 см.

Причем экспериментальные исследования показывают, что в этих режимах достигается достоверная (Р < 0,001) выводимость 91,34 % и сохранность 99,86 % молодняка птицы.

Построена также поверхность отклика и двумерное сечение в изолиниях трехфакторной модели разделения молодняка птицы по полу в зависимости от варьируемых параметров (рис. 9).

Рис. 9. Поверхность отклика и двумерное сечение в изолиниях трех-факторной модели разделения молодняка птицы по полу в зависимости от возраста цыплят и напряжения на ИК лампе при постоянной высоте подвеса функционального модуля, равной 0,65м

Полученное эмпирическое выражение (33), характеризующие процент разделения молодняка птицы по полу в зависимости от варьируемых параметров,

позволяют предвидеть результат разделения при изменении напряжения поданного на ИК лампу, высоты подвеса облучателя, возраста молодняка и скважности коронного разряда. (33)

Р1 =-81,67+0,17-{/ + 21,87-/ + 39,08-А-0,75-/1 -0,004-{У•/-0,Ь(У-й-2,08-/-й,%, где Р1 - разделение молодняка птицы по полу, %, I/- напряжение подаваемое на лампу ИКЗК 220-250, В,1- возраст цыплят, ч, А - высота подвеса функционального модуля, м

Эмпирическое выражение двумерного сечения модели при высоте подвеса функционального модуля равной 0,65 м:

Р, = -59,27+0,105. (/+20,52• / - 0,75 • - 0,004- £/ • %. (34)

Оптимальными режимными параметрами установки для разделения молодняка птицы по полу являются:

- время воздействия 3.. .5 мин;

- напряжение подаваемое на ИК лампу 200...220 В;

- высота подвеса функционального модуля 0,5...0,65 м;

- скважность коронного разряда 0,5 %.

Результаты исследования воздействия ЭМИ на яичный порошок В случае же использования коротковолнового озонатора яичного порошка были построены модель и двумерное сечение в изолиниях снижения бактериальной обсеме-ненности яичного порошка после ВЧ озонирования (рис. 10) в зависимости от варьируемых параметров, таких как: время воздействия, удельная мощность бактерицидной лампы УФ излучения при постоянном расстоянии до излучателя, равном 4 см.

Рис 10. Поверхность отклика и двумерное сечение в изолиниях трех-факторной модели общего микробного числа яичного порошка после воздействия коротковолновым ультрафиолетовым озонатором в зависимости от времени воздействия, удельной мощности бактерицидной лампы при постоянном расстоянии до излучателя, равном 4 см

Получена эмпирическая зависимость модели ОМЧ от варьируемых параметров: (35)

0в» 0750 0875

Вречя еозденапвII* инн

где Т - время воздействия, мин, Р к - расстояние до излучателя, см

удельная мощность бактерицидной лампы, Вт/см3,

Эмпирическое выражение двумерного сечения модели при расстоян до излучателя, равном 4 см: (36)

ОМЧ = 3678,03 - 6245,42 • I - 6390,22 • Р + 36000 • г' + 23111,11 • Р' - 2416,67 • I ■ Р, Ш™л.

Исследования показывают, что при производительности установки 150 кг/ч необходимо иметь ВЧ генератор ОКУФ-5М с бактерицидной лампой ДРТ - 400. При этом, бактериальная обсемененность яичного порошка снизится в 1000 раз, если оптимальный режим следующий: время воздействия-0,5... 1 мин; удельная мощность бактерицидной лампы (0,12...0,16) Вт/см3; частота ЭМП 40,68 МГц.

Аналогично - оптимизированы режимные параметры всех разработанных технических средств с источниками ЭМИ для технологических процессов птицеводства.

В шестой главе «Оценка эффективности внедрения электромеханизированных устройств в технологию производства и переработки продукции птицеводства» приведены результаты расчета экономической эффективности, применения основных технических устройств с источниками ЭМИ (табл. 2).

Для основных разработанных технических средств > с источниками ЭМИ подсчитаны энергетические затраты на единицу продукции, значения которых приведены на рис. 11.

Яшмк врамвса Облучения хяц 1 дезинфекционной камере Облучения яип • кнху бетонном шкафу Элепрокоронирояакие якп перед закладкой ях » выводной птпф Обеззараживание меланжа фоне ЭМП ВЧ

Гшаттсашсиш —1-* --дШлл

1_11

(-

Время га Врмтд! гелымсп установка 2,5 ч 3 ч • 19 дней 3...5 мин 0,92 лАЧ 1,12 мин/м'

Уделмш ни^гамтрш! 9,65 Втч/м' 255 Вт-ч/л* 283 Вт-ч/л/ 190 Вт - ч/м' 10Вт ч/м1

Наашм враодес* ВЧ обаяриимние меланжа ВЧ стабалиаинн живого наружного слоя я№в ВЧ обеззараживание яичного геротп Электроаггнвнроеанне яичного порошка Приж гонении огципка пуха гусей

Гпвня ачикм сиим У а са ^ ........пш О* « 66 ¡¿ДШ.

Врем* шш |рмш«д» гелиелъ тстяямкв 50 кг/ч 30 с /шт. 36 кг/» 180 кг/ч \0мин

Удыъпн Юергамтрати 50Вт- ч/кг 14,2 Вт - ч /шт. 17,5 Вт ч/кг 3,6 Вт ■ ч/кг 13,5 Вт • ч на одного гуся

Пимяиаредмп Обеспечение локального мккроалкывта мочолн«** гтпм гттмпотту Иэжяьчошс ■ обеэмр«-жимяяе сетртепы

Г«ют,тс ■ шим ОСМ ——АЙШ, рПтпг» с±> еЪ р*

1 1,1

чЗ"

Пуммштмииетъ 50 шт. /мин 7200 шт. /ч 10 .15 кг/ч

Удельиые »■ертатраты 1,26 кВтч/м' 0,12 Втч.шт. 41,25 Втч/кг

Рис. 11. Удельный расход электроэнергии на технологические процессы воздействия ЭМИ '

2. Экономическая эффективность применения основных технических устройств ___с источниками ЭМИ_ _

Наименование устройства Годовой объем обрабатываемой продукции на птицефабрике Годовой экономический эффект, тыс руб Экономический эффект на ед продукции

Механизированная установка для разделения молодняка птицы по полу 1621000 гол 124,4 8 коп.

Устройство для удаления оперения с живой птицы 12000 гол 21,38 1 руб 78 коп

Высокочастотный роторный пастеризатор яиц 2928000 шт 11,4 0,4 коп

Итак, весьма перспективной является разработка методов и технических средств с источниками ЭМИ для воздействия на биообъект во многих технологических процессах птицеводства. Поэтому необходимо сделать все возможное для наиболее полного внедрения в производство всех приведенных элементов научно обоснованной технологии и технических средств.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатам теоретических, лабораторно-производственных исследований процесса воздействия ЭМИ на биообъект можно сделать следующие выводы:

1. На основании аналитического выражения кусочно-непрерывной функции вблизи собственных частот, а также разработанных методик измерения электрофизических параметров биообъекта были проведены исследования частотных зависимостей компонентов биообъекта с построением их диэлектрического спектра, с использованием которого определены существенные формы колебания молекулярных структур биообъекта, позволяющие установить биологически активные частоты в радиоволновом диапазоне 70, 37, 30 МГц соответственно для скорлупы, желтка и белка. На основании существующих частотных зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь воды, при релаксационно-дипольной поляризации возможно наличие максимума тангенса угла диэлектрических потерь компонентов яйца в кило-герцовом диапазоне при частотах 70,37, 30 МГц Что касается обоснования конкретных значений частоты килогерцового и мегогерцового диапазонов, то они зависят не только от электрофизических свойств биообъекта и их релаксационных частот, но и разрешенных министерством связи определенных частот.

2. Полученные аналитические выражения использовали при разработке и изготовлении радиоволновых источников УФ излучения с целью обоснования конструктивных параметров установки, энергетической нагрузки и энергетической экспозиции электрического поля при соблюдении допустимых доз по УФ излучению на фоне радиоволн. Установлено, что биологический эффект от воздействия потока УФ излучения в оптимальных дозах усиливается на фоне радиоволн и коронного разряда. При комплексном воздействии ЭМИ на биообъект основными факторами, влияющими на распределение потока УФ излучения, электрического и температурного полей в биообъ-

екте являются:

- конфигурация электрогазоразрядных ламп - электродов конденсатора и система их расположения;

- энергетическая нагрузка и экспозиция, учитывающая частоту электрического поля и длительность воздействия;

- электрофизические свойства компонентов биообъекта.

3. Решение задач проектирования источников энергии ЭМИ требует тщательной систематизации всего многообразия функциональных модулей для обеспечения коронного разряда и равномерного распределения электрического поля в компонентах биообъекта, усиливающих биологическое Действие УФ излучения. К модулю выбирается стандартный генератор радиоволнового диапазона (0,022...81) МГц и проектируется функциональный модуль, конструкция которого в большей степени определяется особенностями технологического процесса.

4. Разработанные и апробированные в производстве установки с источниками ЭМИ позволяют осуществлять:

- облучение инкубационных яиц и молодняка птицы;

- коррекцию перинатального развития и вывода молодняка птицы;

- прижизненную ощипку гусей;

- обеззараживание, пастеризацию яиц и яйцепродуктов.

4.1. Радиоволновые УФ облучатели инкубационных яиц в целях обеззараживания их и коррекции перинатального развития молодняка птицы, содержат источник энергии надтональной частоты, от которого запитаны электрогазоразрядные лампы низкого или высокого давления через специальный резонатор, позволяющий осуществить передачу энергии радиоволн к биообъекту. Причем облучатели являются источниками бактерицидного или эри-темного потоков УФ излучения на фоне электрического поля надтональной частоты и коронного разряда, ионизирующего воздух.

Конфигурация электрогазоразрядных ламп, являющихся электродами конденсатора колебательного контура генератора и система их пространственного расположения зависят от места расположения функционального модуля в инкубационном шкафу. В случае необходимости высокой производительности облучающей установки, функциональный модуль содержит электрогазоразрядную лампу высокого давления, запитанную от высокочастотного генератора через специальный кабель.

4.2. Механизированные варианты электрокоронирующих устройств на фоне радиоволн для коррекции перинатального развития молодняка птицы в период их вывода отличаются системой расположения гребенчатых электрогазоразрядных ламп и транспортирующим устройством. Причем, с целью усиления силового и электромеханического действия коронного разряда на яйца предусмотрен специальный сепарирующий электрод.

4.3. Радиоволновые источники УФ излучения предназначенные для воздействия на цыплят во время их роста и развития, инициируют разные сенсибилизирующие факторы, такие как: электрическое поле надтональной или высокой частоты, коронный разряд, озон. Причем механизированные передвижные облучатели содержащие электрогазоразрядные лампы высокого

давления, позволяющие с большей производительностью дозировать поток УФ излучения к биообъекту, следует преимущественно использовать для обеззараживания биообъекта, а не для коррекции роста и развития молодняка птицы.

5. Радиоволновые источники УФ излучения, содержащие электрогазоразрядные лампы низкого давления, рекомендуется использовать с целью облучения инкубационных яиц в перинатальный период развития молодняка птицы, а также в процессе роста и развития. В этом случае процесс комплексного воздействия электромагнитных излучений на биообъект достаточно эффективный и каждый физический фактор способствует улучшению хозяйственно-полезных показателей. Интенсивность коронного разряда, возникающего между электрогазоразрядной лампой и биообъектом зависит от прикладываемого напряжения и величины разрядного промежутка. Излучение, испускаемое разрядом имеет спектральную составляющую в ультрафиолетовом диапазоне. Проходящий в биообъекте ток генерирует эндогенное тепло и слабые механические колебания.

В случае использования радиоволновых облучателей с лампой ДРТ в период роста и развития молодняка птицы, роль сенсибилизирующих факторов незначительна.

6. Для рациональной передачи энергии ЭМИ к биообъекту с последующей ее концентрацией должно быть обеспечено согласование технологических и физико-технических параметров установки. Система считается согласованной в том случае, если выдерживается оптимальная доза УФ излучения на фоне допустимого уровня напряженности электрического поля и тока короны.

7. Анализируя полученные модели: -

1) выводимости и сохранности цыплят при комплексном воздействии ЭМИ определили оптимальные режимы коррекции перинатального развития молодняка птицы. Максимальная выводимость 94 % и сохранность цыплят 99,3 % достигается в следующих рациональных режимах:

- ежедневное время воздействия 20...30мин;

- количество сеансов воздействия в инкубационный период-19;

- напряженность электрического поля 1,5... 1,8 кВ/м;

- эритемная УФ облученность

2) выводимости и сохранности молодняка птицы при использовании электрокоронирующего устройства, определили оптимальные режимы коррекции вывода:

- одноразовое время воздействия - 7... 13 мин;

- напряжение на электроде - 7... 7,5 кВ;

- величина разрядного промежутка —1,5 ... 2 см;

3) разделения молодняка птицы по полу до 85 % с использованием ЭМИ определили оптимальные режимы:

- время воздействия З...5мин;

- напряжение подаваемое на ИК лампу 200...220 В;

- высота подвеса функционального модуля 0,5...0,65 м;

- скважность коронного разряда 0,5 %.

Оптимальный режим высокочастотной пастеризации яйца при температуре стабилизации тонкого жидкого наружного слоя 46...47 °С составляет:

- время воздействия \...2мин;

- напряженность электрического поля 25...27,7 кВ/м;

- анодный ток 0,3...0,34 А;

- частота электромагнитного поля 40,68 МГц.

Оптимальный режим коротковолнового УФ озонирования - яичного порошка при 10 кратном снижении общего микробного числа составляет:

- время воздействия 0,5... 1 мин;

- удельная мощность бактерицидной лампы 0,12.„0,16 Вт/см3',

- частота ЭМП 40,68 МГц.

8. Сравнение предлагаемой научной продукции используемой, в различных технологических процессах птицеводства с существующими техническими средствами по удельному расходу электрической, энергии на выработку дополнительной продукции показало, что она имеет более высокую рентабельность.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Электротехнология лечения животных. Студент, наука и цивилизация. - Мат. докл. Красноярской краевой студенческой научно-технич. конф. - Ч. 3.- Красноярск: КГАУ, 1995. - С. 127.

2. К вопросу энергоинформационного обмена. Студент, наука и цивилизация. - Мат. докл. Красноярской краевой студенческой научно-технич. конф. - Ч. 3.- Красноярск: КГАУ, 1995. - С. 128 (соавтор Зайцев В.Е.).

3. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Отчет о научно-исследовательской работе ПНИЛ-3, часть 2. По договору с департаментом кадровой политики и образования Министерства сельского хозяйства Российской Федерации. Инв. № per.

02980000107.1997.-208 с (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г. В. и др.).

4. Местный микроклимат для молодняка. Проблемы использования ресурсов агропроизводства. - Мат. регион, научно-практ. конф. - Чебоксары: ЧГСХА, 1998. - С. 61-64 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И., Яковлев ОТ.).

5. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Отчет о научно-исследовательской работе ПНИЛ-3, часть 3. По договору с департаментом кадровой политики и образования Министерства сельского хозяйства Российской Федерации. Инв. № per.

01990001509.1998.-216 с (соавторы: КирилловН.К., НовиковаГВ. и др.).

6. Теория и практика контроля электрофизических параметров тканей и органов, животных. Энергосберегающие технологии и технические средства механизации животноводства Северо-востока России. - Мат. научно-технич. конф. - Киров: НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, 1999. -С. 116-120 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

7. Измерение диэлектрических параметров тканей и органов, животных // Труды ЧГСХА. Т. 13. - Чебоксары, 1999. - С. 116-118 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

8. Электромагнитное поле для технологических процессов в животноводстве // Известия НАНИ ЧР. Научный журнал. № 1. - Чебоксары, 1999. -С. 78-84 (соавторы: Кириллов Н.К, НовиковаГ.В., Егоров Г.И., Яковлев ОТ.).

9. Электромагнитное поле для технологических процессов в животноводстве. Энергосберегающие технологии и технические средства механизации животноводства Северо-востока России. - Мат. научно-технич. конф. -Киров: НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого, 1999. - С. 112-114 (соавторы Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Яковлев О.Г.).

10. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Отчет о научно-исследовательской работе ПНИЛ-3, часть 4. По договору с департаментом кадровой политики и образования Министерства сельского хозяйства Российской Федерации. Инв. № реи. 0120001224, 1999.-328 с (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В. и др.).

11. Совершенствование физических методов и технических средств, обеспечивающих оптимизацию процессов в технологии инкубации яиц. Ав-тореф. дис. канд. технич. наук. - Чебоксары: ЧГСХА, 2000. - 20 с.

12. Совершенствование физических методов и технических средств, обеспечивающих стимулирование процессов в технологии инкубации яиц. Совершенствование средств механизации и мобильной энергетики в сельском хозяйстве. - Сб. науч. трудов 11-й научно-практич. конф. Вузов Поволжья и Юго-Нечерноземной зоны РФ. - Рязань: РГСХА, 2000. - С. 60-64 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

13. Комплексное воздействие электромагнитных излучений разных частот на биологический объект. Электромагнитные излучения в биологии (БИО-ЭМИ-2000) // Труды международной конференции. — Калуга: Калужский государственный педагогический университет им. К.Э. Циолковского, 2000. - С. 91-96 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

14. Совершенствование физических методов и технических средств, обеспечивающих стимулирование процессов в технологии инкубации яиц. Молодые ученые - агропромышленному комплексу. - Мат. второй республиканской конф. молодых ученых. - Казань: КГТУ, 2000. - С. 113-114.

15. Диэлектрический спектр биообъектов для оптимизации технологии инкубации яиц при комбинированном воздействии физических факторов. Проблемы механизации сельскохозяйственного производства в современных условиях. - Мат. научн. конф., посвященной 50-летию факультета механизации сельского хозяйства. - Казань: КГСХА, 2000. - С. 125-127 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

16. Технология инкубации яиц при комбинированном воздействии физических факторов // Труды ЧГСХА, Т. 14. - Чебоксары, 2000. - С. 36-38 (соавторы Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

17. О совершенствовании физических методов и технических средств, обеспечивающих оптимизацию процессов инкубации яиц // Труды ЧГСХА, Т. 14. - Чебоксары, 2000. - С. 38-40 (соавторы Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

18. Энергоинформационный обмен при проведении физиопроцедур. Вопросы технологии производства продукции животноводства и ветеринарной медицины. - Мат. научн. конф. зооинженерного факультета. - Чебоксары: ЧГСХА,

2000. - С. 27-29 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И.).

19. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Отчет о научно-исследовательской работе ПНИЛ-3, часть 5. По договору с департаментом кадровой политики и образования Министерства сельского хозяйства Российской. Федерации. Инв. № per. 012900201634,2000. - 500 с (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В. и др.).

20. Электроактивирование биологических процессов тканей животных и птиц. Актуальные проблемы сельскохозяйственного производства. - Мат. межрегион, научно-практич. конф., посвященной 70-летию ЧГСХА. -Чебоксары: ЧГСХА, 2001. С. 405-412 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.). 21. Влияние физических факторов на эффективность инкубирования яиц // Труды ЧГСХА, Т. 15. - Чебоксары, 2001. - С. 206-208 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

22.' Электрофизические методы воздействия в технологии инкубации яиц // Известия НАНИ ЧР. Научный журнал. № 5/2000, 2/2001. - Чебоксары,

2001. С. 63-68 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

23. Электронно-ионная технология производства. меланжа // Труды ЧГСХА. Т. 17. - Чебоксары, 2002. - С. 130-134 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

24. Полезно-хозяйственные показатели гусей при комплексном воздействии физических факторов // Труды ЧГСХА. Т. 17. - Чебоксары, 2002. -С. 141-143 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Шишкина Т.П. ).

25. Интенсификация сельскохозяйственных технологических процессов с использованием энергии электромагнитных колебаний // Труды ЧГСХА. Т. 17. - Чебоксары, 2002.- С. 143-145 (соавторы: Кирилов Н.К, Новикова Г.В, Егоров Г.И).

26. Интенсификация сельскохозяйственных технологических процессов с использованием энергии электромагнитных колебаний. Современные технологии и средства механизации и технического обслуживания в АПК. -Сб. науч. тр. Всерос. научно-технич. конф., посвящ. 40-летию ин-та механики и энергетики. - Саранск: Красный Октябрь, 2002. - С. 13-15 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И., Новиков A.M.).

27. Электроактивирование процессов при инкубации яиц // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М.: 2002, № 7. - С. 18-20 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

28. Исследование и обоснование электрокоронирующего устройства для инкубации яиц. Проблемы агропромышленного комплекса. - Мат. конф., посвященной 60-й годовщине Победы под Сталинградом. - Волгоград: ВГСХА, 2003. - С. 37-38 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В.).

29. Электротехнология в птицеводстве. Достижения вузовской науки -агропромышленному производству. - Мат. международной научно-практич. конф. преподавателей и аспирантов. - Москва: МГАУ им. В.П. Горячкина, 2003. - С. 34-36 (соавторы: Кириллов Н.К, [Новикова^В!} 111Ы& Т.П., Но-

БИБЛИОТЕКА С.Пет«р6ург 03 »0 мт

виков А.М, Акулова Т.Н.).

30. Методы технологического воздействия на биообъекты в птицеводстве. Достижения науки — агропромышленному производству. - Мат. международной научно-технич. конф. - Челябинск: ЧГАУ, 2003. - С. 110-111 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Шишкина Т.П.).

31. Устройство для прижизненной ощипки гусей // Труды ЧГСХА. Т. 18. - Чебоксары, 2003. - С. 390-393.

32. Электромеханизированная технология разделения молодняка птицы по полу // Труды ЧГСХА. Т. 18. - Чебоксары: ЧГСХА, 2003. - С. 393-396.

33. Обеззараживание яичной массы бактерицидным потоком УФ излучения // Труды ЧГСХА.Т. 18. - Чебоксары: ЧГСХА, 2003. - С. 402-405 (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г.В.).

34. Устройство для предпосевного электроактивирования семян // Труды ЧГСХА. Т. 18. - Чебоксары: ЧГСХА, 2003. - С. 323-324 (соавторы: Новикова Г.В., Богданов Н.М.).

35. Высокочастотная пастеризация яиц // Труды ЧГСХА. Т. 18. — Чебоксары: ЧГСХА, 2003. - С. 328-330 (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г.В., Гуськов Ю.В.).

36. Длинноволновый инъектор для молодняка птицы // Труды ЧГСХА. Т. 18. - Чебоксары: ЧГСХА, 2003. - С. 430-432 (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г.В, Шишкина Т.П.).

37. Основы проектирования электромагнитных излучателей для технологических процессов в птицеводстве. Совершенствование технологий, средств механизации и технического обслуживания в АПК. - Сб. трудов ме-ждунар. научно-технич. конф., посвященной 75-летию Медведева В.И. — Чебоксары: ЧГСХА, 2003. - С. 186-189.

38. Методика расчета длинноволнового электрокоронирующего устройства для обеззараживания биообъектов. Совершенствование технологий, средств механизации и технического обслуживания в АПК. — Сб. трудов ме-ждунар. научно-технич. конф., посвященной 75-летию Медведева В.И. — Чебоксары: ЧГСХА, 2003. - С. 194-200 (соавторы: Новикова Г.В., Егоров Г.И., Богданов Н.М.).

39. Электротехнология в птицеводстве. Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований, посвященной 25-летию факультета «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства». — Мат. междунар. научно-практич. конф. - Ижевск: ИжГСХА, 2003. - С. 82-85 (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г.В., Новикова М.В.).

40. Оборудование для переработки яичной скорлупы. Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки с.-х. продукции. - Мат. междунар. научно-практич. конф. - Воронеж: ВГАУ, 2003. - С. 120-124 (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г.В.).

41. Электромагнитные излучения в птицеводстве. Актуальные проблемы ветеринарной медицины. - Мат. междунар. научно-практич. конф. - Ульяновск: УГСХА, 2003. - С. 121-124 (соавторы: Кириллов ПК, Новикова Г.В., Шишкина Т.П.) Михайлова ЕМ.).

42. Электрооборудование в птицеводстве. Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений (допущено Учебно-методическим объединением вузов по агроинженерному образованию в качестве учебного пособия, для студентов высших учебных заведений, обучающихся по агроинженерным специальностям). - Чебоксары: ЧГСХА, 2003. -257 с (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г.В.).

43. Электрокоронирующее устройство для обеззараживания сыпучих яйцепродуктов. Достижения науки - агропромышленному производству. -Мат. ХЬШ междунар. научно-технич. конф. — Челябинск: ЧГАУ, 2004. -С. 282-286 (соавторы: Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Новикова М.В.).

44. Пастеризация яичной массы. Достижения науки - агпромышлен-ному производству. - Мат. ХЬШ междунар. научно-технич. конф. - Челябинск: ЧГАУ, 2004. - С. 286-289.

45. Перспективы использования электромагнитных излучений в технологических процессах птицеводства. Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. - Мат. 4-ой междунар. научно-технич. конф. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. - С. 24-25 (соавторы: Новикова Г.В, Кириллов Н.К.).

46. Методика'расчета длинноволнового электрокоронирующего уст-ройствадля обеззараживания яиц // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - М.: Машиностроение, № 6,2004. - С. 25-26.

47. Рациональный способ сопряжения электромагнитных излучений с сыпучей биологической средой. - Мат. VII Всероссийской научно-практич. конф. -Пенза: ПГСХА, 2004. - С. 13-18 (соавторы: Новикова Г.В., Богданов Н.М.).

48. Электромагнитные излучения в технологических процессах птицеводства. Монография. - Чебоксары: ЧГСХА, 2004. - 203 с.

49. Механизированная сортировка молодняка птицы по полу // Труды. ЧГСХА. Т. 19, Ч. 2. - Чебоксары: ЧГСХА, 2004. - С. 82-84.

50. Метод и техническое средство прижизненной ощипки пуха птицы // Труды ЧГСХА. Т. 19, Ч. 2. - Чебоксары: ЧГСХА, 2004. - С. 89-91 (соавторы: Кириллов Н.К., Новикова Г.В., Шишкина Т.П.).

51. Высокочастотный пастеризатор яиц // Труды ЧГСХА. Т. 19, Ч. 2 -Чебоксары: ЧГСХА, 2004. - С. 84-86.

52. Разработка технических средств с источниками электромагнитных излучений для технологических процессов птицеводства // Труды ЧГСХА. Т. 19, Ч. 2. - Чебоксары: ЧГСХА, 2004. - С. 87-89.

53. Электромагнитные излучения в технологических процессах птицеводства // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - М.: 2004, № 6. - С. 23-24.

54. Механизированное разделение молодняка птицы по полу // Сельский механизатор. - М.: 2004, № 8. - С. 21-23.

им 4 2 7 8

Подписано в печать 2.07.04 г. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2. Заказ № 125. Тираж 100 экз.

Полиграфический отдел ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 29. Лицензия ПЛД № 27-36

Введение.

1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКЦИИ ПТИЦЕВОДСТВА.

1.1. Воздействие физических факторов в процессе инкубации яиц, роста и развития птицы.

1.2. Использование энергии электромагнитных излучений в технологических процессах переработки яиц.

1.3. Цель и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДОЗИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ ПРИ ИХ КОМПЛЕКСНОМ ДЕЙСТВИИ НА БИООБЪЕКТ.

2.1. Структура исследования процесса воздействия ЭМИ на биообъект.

2.2 Обоснование частоты электрических полей при их комплексном действии на биообъект.

2.2.1. Исследование диэлектрического спектра компонентов яйца для определения резонансной частоты.

2.2.2. Теоретическое обоснование частоты источника питания коронирующего разряда.

2.3. Распределение электрических полей в биообъекте при их комплексном действии.

2.3.1. Распределение электрических полей в биообъекте.

2.3.2. Обоснование напряжения питания электрогазоразрядных электродов.

2.4. Сенсибилизирование радиоволнами эффекта воздействия УФ излучения на биообъект.1.

2.4.1. Биологическое действие на меланж УФ излучения на фоне радиоволн.

2.4.2. Биологическое действие на яичный порошок УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда.

2.4.3. Биологическое действие на инкубационные яйца УФ излучения на фоне электромагнитного поля надтональной частоты.

2.5. Силовое действие электрических полей на биообъект.

2.6. Определение предела прочности скорлупы яиц.

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА БИООБЪЕКТ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.

3.1. Материалы и методы исследований.

3.2. Общая методика проектирования установок с источниками электромагнитных излучений.

3.3. Согласование режимных и конструктивных параметров электромеханического оборудования для комплексного воздействия электромагнитного излучения на биообъект.

3.3.1. Методика согласования параметров воздействия электромагнитного излучения на биообъект.

3.3.2. Методика согласования режимно-конструктивных параметров радиоволновых электрокоронирующих устройств.

3.3.3. Согласование режимно-конструктивных параметров установки для электромеханизированного разделения молодняка птицы по полу.

3.3.4. Методика обоснования динамики живой массы птицы.

3.3.5. Методика согласования режимно-конструктивных параметров роторного высокочастотного пастеризатора яиц.

3.3.6. Методика согласования режимно-конструктивных параметров высокочастотного пастеризатора меланжа.

3.3.7. Расчет режимно-конструктивных параметров коротковолнового ультрафиолетового озонатора яичного порошка.

3.3.8. Согласование режимно-конструктивных параметров длинноволнового озонатора яичного порошка.

3.3.9. Согласование режимно-конструктивных параметров устройства для переработки яичной скорлупы.

4. РАДИОВОЛНОВЫЕ ИСТОЧНИКИ УФ ИЗЛУЧЕНИЯ.

4.1. Технические средства для воздействия электромагнитным излучением на биообъект при производстве молодняка птицы.

4.1.1. Использование электромагнитных излучений в технологии инкубации яиц.

4.1.2. Облучатели для дезинфекции яиц.

4.1.3. Облучатели для коррекции перинатального развития молодняка птицы.

4.1.4. Электрокоронирующие устройства для коррекции вывода молодняка птицы.

4.1.5. Электромеханизированное разделение молодняка птицы по полу.

4.1.6. Облучатель для обеспечения локального микроклимата суточным цыплятам.

4.1.7. Длинноволновый инъектор для молодняка птицы.

4.1.8. Электротехническое устройство для удаления оперения с живой птицы.

4.2. Установки для технологических процессов переработки яиц.

4.2.1. Высокочастотные пастеризаторы яйца.

4.2.2. Диэлектрический пастеризатор меланжа.

4.2.3. Радиоволновые устройства для обеззараживания сыпучих яйцепродуктов.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА БИООБЪЕКТ.

5.1. Результаты воздействия электромагнитных излучений в пери- ^^ натальный период развития молодняка птицы.

5.1.1. Исследование бактериальной обсемененности инкубационных яиц после ультрафиолетового длинноволнового озонирования.

5.1.2. Анализ результатов инкубации яиц облученных ультрафиолетовыми лучами на фоне радиоволн.

5.2. Результаты воздействия электромагнитных излучений на молодняк птицы в постнатальный период развития.

5.2.1. Результаты электромеханизированного разделения молодняка птицы по полу.

5.2.2. Сохранность молодняка птицы в первые дни жизни при комплексном действии энергии ЭМИ.

5.3. Результаты воздействия электромагнитных излучений на молодняк птицы в период выращивания.

5.3.1. Хозяйственно-полезные показатели птицы выращиваемой при воздействии электромагнитных излучений.

5.3.2. Результаты прижизненной ощипки пуха гусей с помощью электротехнического устройства.

5.4. Результаты переработки яиц с использованием электромагнитных излучений.

5.4.1. Результаты высокочастотной пастеризации яиц и яичной массы.

5.4.2. Результаты обеззараживания яичного порошка с использованием энергии электромагнитных излучений.

5.4.3. Результаты обеззараживания яичной скорлупы электромагнитным излучением.

6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЗИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВ В ТЕХНОЛОГИЮ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКЦИИ ПТИЦЕВОДСТВА.

6.1. Технико-экономическая оценка конструкторских разработок

6.2. Вопросы техники безопасности при работе установок с высокочастотными разрядами.

В развитии птицеводства важную роль играет получение высококачественной продукции с использованием прогрессивных технологий, высокопроизводительных средств и рациональных технологических решений.

Птицеводству нужны специализированные ресурсоэнергоматериало-сберегающие технические средства малой механизации небольших массогабари-тов, энергоемкостей, с помощью которых можно выполнять различные технологические процессы и операции.

Наиболее эффективными, рациональными и перспективными методами совершенствования технологических процессов в птицеводстве при сохранении ветеринарно-санитарного благополучия являются способы, основанные на применении энергии электромагнитных излучений. Целенаправленное комплексное воздействие физических факторов на биологический объект, синхронизированное с биологически активной частотой, с учетом особенностей структуры объекта позволяет эффективно решить ряд задач. Широкие возможности применения энергии электромагнитных колебаний в сельскохозяйственных технологических процессах обусловлены рядом причин, а именно: высоким качеством воздействия, гибкостью и высокой точностью управления процессом, а самое главное -электромагнитное поле обладает специфическими и лечебными свойствами [7, 14,20, 30,96, 128,132,133,135,208,214 и др.].

Перед нами поставлена проблема повышения производства и качества переработки продукции птицеводства воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ).

Научная концепция решения данной проблемы - получение высококачественной продукции птицеводства при минимальных энерго-, трудозатратах за счет применения методов и технических средств с источниками ЭМИ имеющих рациональные параметры, заложенные на стадии проектирования путем использования метода многокритериальной оптимизации.

Наиболее полное решение поставленной проблемы обеспечивается многоцелевыми техническими средствами с радиоволновыми источниками от которых подключены электрогазоразрядные лампы УФ излучения высокого или низкого давления. В связи с этим определены дальнейшие научные задачи в области создания средств электромеханизации различных технологических процессов в птицеводстве.

В настоящее время имеется много данных о положительном влиянии ряда физических факторов на различные биообъекты, к числу основных из них относятся следующие: электромагнитные излучения оптического и радиоволнового диапазонов, озон и аэроионизированный воздух.

Однако, из-за несовершенства технологии и технических средств, отсутствия научно обоснованных оптимальных методов воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) на биообъект, широкого распространения они в птицеводстве не нашли.

Исследования выполнены в соответствии с планами НИОКР Чувашской ГСХА (1997.2004 г.г.) и целевыми программами по заказу департамента кадровой политики и образования (ПНИЛ-3) Министерства сельского хозяйства Российской Федерации «Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве», № per.: 02980000107, 1997; 01990001509,1998; 01200001224, 1999; 02200200856, 2000, а также Министерства сельского хозяйства Чувашской Республики «Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве и птицеводстве» (2000.2004 г.г.).

Научно-методической основой настоящего исследования послужили труды ведущих ученых по фундаментальным и прикладным вопросам электрификации сельского хозяйства и другим отраслям знаний Басова А.М., Белова В.И., Бойко А.Я., Бондаренко Г.М., Бородина И.Ф., Будзко И.А., Возмилова А.Г., Воробьева В.А., Гришина И.И., Живописцева E.H., Изакова Ф.Я., Казинского В.А., Кодинец Г.А., Кудрявцева И.Я., Кожевниковой Н.Ф., Лебедева С.П., Листова П.Н., Мартынен-ко И.И., Мусина Д.С., Назарова Г.И., Новиковой Г.В., Овчуковой С.А., Прищеп Л.Г., Сторчевого В.Ф., Стребкова Д.С., Тареева Б.М., Тарушкина В.И., Третьякова Н.П., Цой И.Г., Цугленок Н.В., Шмигель В.Н. и др. [6, 13, 14, 22.26,

36,37,46,51,58, 84.86, 89, 132.135,139,169, 170, 173,174, 182, 199,200].

Целью настоящей работы является разработка научно обоснованного принципа создания многоцелевых технических средств с источниками электромагнитных излучений, обеспечивающих повышение производства и качества переработки продукции птицеводства за счет комплексного воздействия физических факторов на биообъект.

Объектом исследования являются технические средства с технологическими приемами усиления биологического действия УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда при минимальных энерго-, трудозатратах и отрицательных воздействиях на окружающую среду.

Предметом исследования является процесс взаимодействия электромагнитных излучений разных частот с биообъектом, обеспечивающий наибольшую эффективность производства и переработки продукции птицеводства.

Поставленные задачи решаются следующей методологией: основываясь на диэлектрический спектр компонентов биообъекта, на теории электронно-ионной технологии и оптического излучения, на закономерности воздействия электромагнитного поля, базируясь на системный подход к комплексу теоретических и экспериментальных результатов, полученных при помощи математических, физических, светотехнических, биометрических, статистических методов разрабатываются многоцелевые технические средства, состоящие из функционального модуля и радиоволнового генератора, предназначенные для технологических процессов птицеводства.

Разработка методологических основ расчетов и проектирования технических средств, базировалась на математическом моделировании процессов. Экспериментальные исследования, подтвержденные теоретическими результатами, выполнены с использованием теории многофакторного эксперимента, методов регрессионной статистики и биометрии с применением программы 81аЙБЙса 4.5.

Научная новизна:

1) предложен и теоретически обоснован принцип усиления биологического действия УФ излучения за счет радиоволн и коронного разряда, инициированных электрогазоразрядной лампой, подключенной через резонатор к генератору;

2) получены математические соотношения, позволяющие обосновать частоту и напряжение источника питания электрогазоразрядной лампы УФ излучения, являющейся одновременно радиоволновым электродом, обеспечивающим коронный разряд;

3) разработаны конструктивные схемы и созданы технические средства комплексного воздействия физических факторов на основе теоретических и экспериментальных обоснований оптимальных режимов взаимодействия параметров источника электромагнитных излучений с биообъектом;

4) определены принципы рационального использования энергии ЭМИ в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства.

Техническая новизна. Создание многофункциональных радиоволновых УФ излучателей для технологического воздействия на биообъекты в птицеводстве.

Практическая значимость. Полученные научные знания позволили разработать:

- электромагнитные излучатели эритемного и бактерицидного потоков УФ излучения на фоне электромагнитного поля надтональной частоты и коронного разряда, превосходящие существующие по технологическим эффектам, позволяющие повысить хозяйственно-полезные показатели птицы;

- электрокоронирующие устройства для коррекции перинатального и по-стнатального развития птицы;

- техническое средство для прижизненной ощипки оперения гусей;

- устройства для обеззараживания, стерилизации, пастеризации яиц и яйцепродуктов комплексным воздействием электромагнитных излучений радиоволнового и оптического диапазонов.

Достоверность выводов диссертации обеспечена:

- теоретическими исследованиями, опирающимися на законы и методы математики, физики, механики и электротехники;

- современными методами исследований на действующем оборудовании с применением компьютерных технологий;

- лабораторными и хозяйственными испытаниями приемов и технических средств комплексного воздействия ЭМИ на биообъект в птицеводстве, проведенными в соответствии с действующими ГОСТами и разработанными методиками, подтвержденными документально.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Способ усиления биологического действия УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда для создания высокоэффективных методов и технических средств производства и переработки продукции птицеводства.

2. Теоретическое обоснование частоты и напряжения радиоволновых источников питания разрядного блока с учетом обоснованного предела прочности скорлупы яйца и релаксационных частот его составных частей. Аналитические зависимости, характеризующие распределение электрических полей в компонентах биообъекта при комплексном воздействии ЭМИ.

3. Выведенные математические выражения, позволяющие согласовать:

- режимно-конструктивные параметры механизированного радиоволнового УФ облучателя биообъекта, применяемого в технологическом процессе инкубации молодняка птицы и при переработке яиц, яйцепродуктов;

- время воздействия ЭМИ, частоту вращения и диаметр поворотной платформы с производительностью электрокоронирующего устройства для коррекции перинатального и постнатального развития молодняка птицы;

- частоту вращения и диаметр поворотной платформы, размеры арки и склиза с возрастом молодняка и производительностью электромеханизированного устройства для разделения молодняка птицы по полу;

- силу удерживаемости пера в коже с температурой экзо-, эндогенного нагрева при использовании устройства для прижизненной ощипки оперения птицы;

- удельную мощность, время воздействия, частоту вращения ротора и транспортирующего барабана с производительностью высокочастотного пастеризатора яиц;

- время наполнения и истечения меланжа из рабочей камеры с производительностью высокочастотного пастеризатора.

4. Математические модели частных энерготехнологических процессов воздействия на биообъект, описывающие:

- выводимость и сохранность молодняка птицы в зависимости от энергетической нагрузки при комплексном воздействии физических факторов в перинатальный период развития;

- изменение количества пор, выводимости и сохранности молодняка птицы в зависимости от напряжения электрического поля, времени воздействия и разрядного промежутка;

- процент разделения молодняка птицы по полу в зависимости от их возраста, напряжения на электроде, высоты подвеса облучателя и скважности коронного разряда;

- динамику среднесуточного прироста живой массы птицы;

- изменение силы удерживаемости оперения в коже тушки от времени воздействия, напряженности электрического поля;

- изменение температуры яичной массы, температуры стабилизации и толщины тонкого наружного слоя примыкающего к подскорлупной пленке в зависимости от времени воздействия, анодного тока, напряженности и частоты электрического поля;

- скорость нагрева меланжа в зависимости от напряженности электрического поля и времени воздействия;

- изменение бактериальной обсемененности яичного порошка в зависимости от времени воздействия, удельной мощности бактерицидной лампы и высоты подвеса функционального модуля.

5. Результаты исследования влияния комплексного воздействия ЭМИ на биообъект в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства, проведенные для многокритериальной оптимизации режим-но-конструктивных параметров разработанных и созданных образцов радиоволновых УФ излучателей.

Методики, алгоритмы и программа согласования на ЭВМ конструктивных элементов функционального модуля и режимов технологического процесса воздействия ЭМИ на биообъект.

Реализация результатов исследования. Разработанные методы и технические средства с источниками ЭМИ апробированы в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства двух птицефабрик Чувашской республики, таких как: РГУП ПФ «Моргаушская», ГУП ПФ «Чебоксарская».

Материалы экспериментальных исследований и описание разработанных технических средств используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА», ФГОУ ВПО «Московский ГАУ им. В.П. Горячкина», ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», ФГОУ ВПО «Казанская ГСХА», ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», ФГОУ ВПО «Челябинский агроинженерный университет». Применение результатов исследований в учебном процессе других вузов подтверждается соответствующим реестром по рассылке учебного пособия «Электрооборудование в птицеводстве» и монографии «Электромагнитные излучения в технологических процессах птицеводства».

Материалы исследований технологического процесса воздействия ЭМИ на биообъекты переданы в отдел механизации Министерства сельского хозяйства Чувашской Республики. Они составили научную базу для разработки технического задания и проектно-конструкторской документации, необходимой для изготовления радиоволновых УФ излучателей для технологических процессов производства и переработки продукции птицеводства.

Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами, приложенными к диссертации.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты исследования по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава:

- ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» (1998. 2004 г.г.);

- НИИ Северо-Востока (г. Киров, 1998 г.);

- ФГОУ ВПО «Челябинский агроинженерный университет» (2003,2004 г.г.);

- ФГОУ ВПО «Московский агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» (2002 г.);

- ФГОУ ВПО «Казанская государственная сельскохозяйственная академия» (2000, 2004 г.г.);

- ФГОУ ВПО «Казанская ветеринарная академия» (2000 г.);

- ФГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (институт механики и энергетики)» (2002 г.);

- ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» (2003 г.);

- ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» (2004 г.);

- ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (2004 г.).

Публикации. Материалы диссертации отражены в [54 основных научных работах, в том числе учебном пособии «Электрооборудование в птицеводстве», объемом 25,7 п.л., монографии «Электромагнитные излучения в технологических процессах птицеводства», объемом 8,5 п.л., в двух поданных заявках на изобретение № 2004128827 «Устройство для удаления оперения с живой птицы», № 2004128828 «Устройство для разделения молодняка птицы по полу». За создание комплексной работы, включающей учебное пособие «Электрооборудование в птицеводстве» автору присуждена Государственная премия Чувашской Республики 2003 года в области естественных и технических наук. Диплом лауреата Государственной премии выдан на основании Указа Президента Чувашской Республики Н.В. Федорова от 17 июня 2004 года № 64.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и общих выводов, списка используемых источников и приложения. Основная часть содержит 396 страниц машинописного текста. В списке литературы указано 222 источников, в том числе 8 на иностранном языке. Приложение содержит материалы по внедрению, разработанные программы, полное обоснование параметров облучателей предназначенных для технологических процессов инкубации, матрицы и расчетные коэффициенты для построения поверхности отклика.

Выводы по главе

1. Возникшие в процессе исследований многочисленные новые технические решения конструирования функциональных модулей к генераторам определились большим многообразием технологических процессов и биообъектов с разными электро-, биофизическими свойствами. Большинство технологических процессов в птицеводстве требует учета не только теплового и специфического, но и силового воздействия электромагнитного поля. Поэтому проектирование установок с использованием энергии ЭМИ не укладывается в разработанные методики и требует знания физических явлений в электродных системах, методов их исследования и расчета.

2. Для достижения многокритериальной оптимизации процесса комплексного воздействия ЭМИ на биообъект, необходимо рассматривать все режимы функционирования разработанной конструкции при соблюдении множества ограничений по дозам отдельных физических факторов. С этой целью составлены функционально-структурные схемы на каждое техническое средство. Такой подход дает полное представление о принципе работы проектируемой установки и о возможностях регулирования ее параметров.

3. При проектировании оборудования для переработки продукции птицеводства с использованием энергии электромагнитных излучений необходимо соблюдать требования, учитывающие специфику биообъекта и технологии. Оно должно быть сконструировано таким образом, чтобы обеспечить минимальные потери продукта и сохранение его пищевой ценности. Процесс комплексного воздействия ЭМИ разных частот на биообъект происходящий в рабочем органе установки должен протекать с минимальными затратами энергии без деструкции продукции.

Например, при проектировании длинноволновых устройств необходимо выдержать рекомендуемую дозу эритемного или бактерицидного потоков УФ излучения, которые в свою очередь зависят от приложенного напряжения к электроду, межэлектродного расстояния, мощности лампы и времени воздействия. Необходимо также согласовать емкость конденсатора с параметрами электрического поля и электрофизическими свойствами биообъекта, ограничиваясь превышением эндогенной температуры в биообъекте.

Поддержание рекомендуемой концентрации отрицательных ионов 1,3 • 104 ион/см3 при производстве продукции птицеводства осуществляется согласованием тока коронного разряда, зависящего от приложенного напряжения на электроды, их конфигурации и системы расположения относительно биообъекта. Согласование всех режимно-конструктивных параметров и выдерживание рекомендуемых доз каждого физического фактора при комплексном воздействии необходимо проводить с помощью разработанного программного обеспечения.

4. При разработке радиоволновых источников УФ излучения важно базироваться на известных принципах технологии воздействия: от изучения диэлектрического спектра биообъекта до выбора источников УФ излучения и сенсибилизирующей энергии и на этой основе до разработки установки с ее кинетическим расчетом. Причем, методом оптимизации конфигурации и системы расположения электродов конденсатора колебательного контура генератора, а также режимов воздействия ЭМИ достигается рациональный технологический эффект, учитывая при этом физические законы и физико-биологические соотношения, которым подчиняются технологические процессы и, в частности, процессы обеззараживания и пастеризации яиц и яйцепродуктов, воздействия на живой объект. Результаты воздействия ЭМИ на биообъект являются необратимыми, поэтому расчет кинематики процесса представляет значительные трудности. В связи с этим оптимизацию частоты и напряженности электрического поля, продолжительности воздействия, конструктивных размеров рабочего органа проводили через результаты технологических эффектов, т.е. основными критериями оценки являлись значения ОМЧ и хозяйственно-полезные показатели биообъекта.

5. Разработаны методологические основы проектирования и технологические схемы радиоволновых УФ излучателей для соответствующих операций. Получены математические модели и соотношения, позволяющие:

- обосновать конструктивные параметры устройств, обеспечивающих частные энерготехнологические процессы воздействия на биообъект;

- оптимизировать режимы комплексного действия физических факторов на биообъект.

Определены принципы рационального использования энергии ЭМИ в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства.

6. Проектное размещение элементов диэлектрических установок предусматривает многомодульность для использования в различных технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства. Рекомендуется в соответствии со структурной схемой выбирать стандартный генератор НТЧ или ВЧ определенной мощности и к нему проектировать отдельные функциональные модули.

Целесообразно использование генератора килогерцового диапазона для процессов, требующих малых эндогенных тепловых эффектов, при этом главными элементами функционального модуля являются электрогазоразрядная лампа высокого или низкого давления и резонатор.

Генераторы высокой частоты (больше 106 Гц), рабочий конденсатор которых представляет неферромагнитные электроды и фидер, следует использовать в технологических процессах переработки продукции птицеводства, требующих значительных энергетических затрат на эндогенный нагрев.

7. Оптимизация режимно-конструктивных параметров радиоволновых устройств сводится к согласованию методик расчета:

- основной воздействующей энергии (УФ излучение) и сенсибилизирующих физических факторов таких как: коронный разряд и радиоволны;

- рабочих органов исполнительного механизма:

- механизированного УФ облучателя биообъекта на фоне радиоволн и коронного разряда при производстве (в технологическом процессе инкубации, в процессе роста и развития) и переработке (согласование времени воздействия отдельных физических факторов);

- электрокоронирующего устройства с целью коррекции вывода молодняка птицы (согласование времени воздействия энергии ЭМИ, частоты вращения и диаметра поворотной платформы с производительностью);

- электромеханизированного устройства для разделения молодняка птицы по полу (согласование частоты вращения и диаметра поворотной платформы, времени разделения молодняка, размеров арки, технической характеристики облучателя, обоснование склиза);

- устройства для прижизненной ощипки оперения птицы (согласование силы удерживаемости пера в коже с температурой экзо-, эндогенного нагрева);

- роторного ВЧ пастеризатора яиц (согласование удельной мощности, времени воздействия, частоты вращения ротора и транспортирующего барабана с производительностью; обоснование исключения разбивания яиц во время транспортирования);

- ВЧ пастеризатора меланжа (согласование времени наполнения и истечения меланжа из рабочей камеры, времени воздействия с производительностью).

1.1. Технические средства для воздействия электромагнитным излучением на биообъект при производстве молодняка птицы41.1. Использование электромагнитных излучений в технологии инкубации яиц

2. Анализируя имеющиеся технические средства, обеспечивающие в технологии производства продуктов птицеводства воздействие отдельных физических факторов, нами предложена операционно-технологическая схема инкубации яиц (рис. 4.1) 162.

3. Если использовать в период роста и развития молодняка птицы радиоволновые облучатели с лампой ДРТ, то роль сенсибилизирующих факторов незначительна.

4. Что касается обоснования конкретных значений частоты килогерцового и мегагерцового диапазонов, то они зависят не только от электрофизических свойств биообъекта и их релаксационных частот, но и разрешенных министерством связи определенных частот.

5. В соответствии с нормами радиопомех для установок, выполняющих технологические процессы, выделены следующие полосы частот: 22; 44; 66; 110; 440; 880 кГц и 1,76; 5,28; 13,56; 27,12; 40,68; 81,36 МГц 44.

6. Передача в цех выращивания

7. Аэрозольная прививка (витамины)

8. Облучение суточных цыплят КДО (УФ, ИК, ЭМП НТЧ)

9. Прививка против болезни Марека (длинноволновый инъектор)1. Курочки1. Петушки1. Реализация1. Сортировка по полу

10. Дезинфекция транспортного средства1. Транспортировка яиц1. Закладка в выводные шкафыт

11. Выемка лотков из выводных шкафов I1. Вывод цыплят

12. Переработка на мясокостную муку1. Выдержка 1 1. Дезинфекция лотков1 Укладка в лотки

13. Закладка в дезкамеру Дезинфекция яиц с помощью КДО1 Дезинфекция яиц

14. Дезинфекция инкубационных шкафов

15. Закладка в инкубационные шкафы -1-:. -1

16. Инкубация яиц ---1- Воздействие КДО («В») •

17. Просмотр на овоскопе Отходы инкубации

18. Перекладка в выводные лотки -1- Дезинфекция выводных шкафов

19. Воздействие электрокоронирующим устройством Предварительная подготовка микроклимата1. Отходы инкубации1. Скорлупа1. Измельчение в порошок1. Стерилизация КДО («С»)1. Упаковка порошка

20. Рис. 4.1. Операционно-технологическая схема инкубации яиц и сортировки молодняка птицы

21. Примечание. Выделенные технологические операции следует осуществлять с применением разработанных электротехнических средств на базе источников ЭМИ.

22. В технологии инкубации предлагается использовать комплексное воздействие энергии ЭМИ по циклам.41.2. Облучатели для дезинфекции яиц

23. Предлагаются радиоволновые УФ облучатели для:- коррекции перинатального развития;- обеспечения микроклимата суточному молодняку птицы;- профилактики в процессе роста и развития молодняка птицы.

24. Описание устройств и принцип их действия приведены ниже.1. Стационарные.

25. Другая лампа загорается от источника переменного тока через ПРА (рис. 4.2). При этом воздействующими факторами являются ультрафиолетовый бактерицидный поток, озон, а также ЭМП НТЧ (110 кГц), т.к. генератор

26. ИСКРА-1» является источников энергии НТЧ (рис. 4.3,2 13 4.4).* / ■ / (Гыь—--1 |Г7г-ггг<- ({<'('('((( ггггГЛШ1. И ч .А—

27. Рис. 4.3. Расположение основных элементов длинноволнового облучателя внутри отражателя: 1 отражатель;2 электрогазоразрядная лампа;3 сепарирующая сетка; 4 - резонатор; 5 - подэлектродник

28. За счет высокого напряжения поданного на бактерицидную лампу ДБ-15, между ней и сепарирующей сеткой возникает коронный разряд, способствующий озонированию воздуха.

29. Рис. 4.4. Реальное исполнение облучателей для дезинфекционной камеры, разработанных на базе: 1 ОБУ-ЗО; 2 - ВЛМ-12

30. Принцип работы лампы, подключенной через генератор

31. Устройство для двухстороннего обеззараживания яиц включает: два горизонтально расположенных транспортера 1, 3 и неподвижный склиз 2. Над и под склизом установлены электрокоронирующие длинноволновые облучатели

32. При проектировании электрокоронирующих устройств с использованием УФ излучения возникают вопросы, связанные с равномерным распределением бактерицидного потока по всей поверхности яйца.

33. УФ излучение, обладая малой проникающей способностью, практически полностью поглощается скорлупой яиц со стороны поверхности облучения.

34. Противоположная поверхность скорлупы яиц продолжает содержать достаточное количество патогенных микроорганизмов.

35. Рассмотрим методику приближенного расчета подобных установок 3.

36. Рис. 4.6. Подвесной механизированный передвижной длинноволновый облучатель: 1 длинноволновый облучатель; 2 - кабель; 3 - трос; 4 - регулятор высоты; 5 - резонатор; 6 - генератор НТЧ; 7 — электрогазоразрядная лампа; 8 — экран-отражатель

37. Рис. 4.7. Подвесной механизированный передвижной коротковолновый УФ облучатель: 1 — коротковолновый облучатель; 2 генератор ВЧ; 3 — трос; 4 - кабель; 5 - регулятор высоты; 6 - электрогазоразрядная лампа; 7 - экран-отражатель

38. Пользуясь этим выражением можно подсчитать дозу облучения яиц, получающуюся за один проход облучателя при заданной высоте его подвеса, скорости передвижения и облученности.

39. Если заданы необходимая доза эритемного потока и конструктивные параметры (табл. 4.1) можно определить скорость движения облучателя 158. 2 • К„ • h • Е. • sin а, м- "о "1. Д ч

40. Исходные данные для расчета4.2)

41. Дневная доза эритемного потока для суточных цыплят Д= 20.25мэр • ч/мг

42. Высота подвеса облучателя h = 1,5 м

43. Коэффициент отражения К0= 1,3

44. Лампа УФ излучения ДРТ-240

45. Облученность на высоте один метр Е. 1335 мэр/м1

46. Угол, характеризирующий место нахождения облучателя а, = 60°

47. Определяем облученность на заданной высоте1. Ел=4 = 1^5 = 592^. (4.1)к2 1,5 м2

48. Тогда необходимая скорость движения облучателя над биообъектом составляета 2-1,3-1,5-592-0,87 л«=-ж 50 —.40 ч

49. Итак, при проектировании облучателей необходимо соблюдать требования, учитывающие специфику обрабатываемого биообъекта и технологию обработки.41.3. Облучатели для коррекции перинатального развития молодняка птицы

50. Облучатель разработан на базе существующего генератора «АНТЧ-22-1» и шести электрогазоразрядных ламп ЛЭ-8 (рис. 4.7) 14, 20, 32, 38, 48, 214 и др..

51. В связи с тем, что функциональный модуль подключен к источнику энергии надтональной частоты, между лампами и яйцами в лотках возникает коронный разряд, позволяющий ионизировать воздух. Эти лампы работают в последовательном режиме до 30 мин.

52. Принцип работы облучателя (рис. 4.8 4.10).

53. Рис. 4.8. Длниноволиовыи облучатель для инкубационного шкафа: 1 генератор «АНТЧ-22-1»; 2 - кабель; 3 - подэлектродники; 4 - лампа ЛЭ-8: 5 - контактные сегменты; 6 - скользящий контакт: 7 - резонатор; 8 - корпус; 9 - кабель; 10 ■ ! 1РА

54. Рис. 4.9. Облучатель (реальное исполнение) содержит:корпус отражатель; эритемные о ; лампы ЛЭ-8; резонатор; генератор «АТИЧ-22-1»; ПРА; кабель; электродвигатель

55. Под действием ЭМИ в биообъекте происходят сложные процессы трансформации энергии этих факторов в биологические процессы, в результате поглощения которой образуются биологически активные вещества, возбуждающие рецепторы организма.

56. В связи с рефлекторной вегетососудистой реакцией на электрический разряд и ток, а также вследствие прямого действия ЭМП НТЧ расширяются капилляры и артериолы, повышается тонус вен, улучшается крово- и лимфообращение.

57. Второй вариант облучателя выполнен на базе «Солярия» (рис. 4.10).

58. Рис. 4.10. Длинноволновые облучатели для коррекции перинатального развития молодняка птицы:а) а реальное исполнение; б - схематическое изображение: I - зеркальный отражатель; 2 - электрогазоразрядная лампа; 3 - источник энергии надтональной частоты

59. Молодняк с пониженной биологической полноценностью имеет недостаточный «запас прочности» на длительное голодание после вывода.

60. Общий вид электрокоронирующего устройства : а) вид спереди; 6) вид све? Разрез короннрующего блока

61. Рис. 4.12. Второй вариант расположения элементов электрокоронирующего устройства транспортерного типа: 1 резонатор; 2 — электрогазоразрядная лампа; 3 - яйцо; 4 - лоток с яйцами; 5 - транспортер; 6 - генераторный блок

62. Рис. 4.13. Электрокоронирующее устройство поточной линии в виде круглого стола: 1 — стол для транспортирования лотка с яйцами; 2 — электропривод стола; 3 -лоток с яйцами; 4 — электрокоронирующий блок

63. Основными узлами электрокоронирующего устройства являются ленточный транспортер и электрокоронирующий блок (рис. 4.14).

64. Лоток с яйцами после извлечения из инкубационного шкафа помещают на приемный стол, расположенный впереди транспортера.

65. Коронный разряд, воздействуя на яйца, увеличивает количество и размеры пор в скорлупе, ионизирует молекулы воды, образуя кислород, который необходим цыплятам.

66. Последовательность операций, проводимых в сортировочном цехе, в том числе с использованием электротехнологии, представлена на рис. 4.15.

67. Предопределить пол в яйце до инкубации актуальная задача. Известен способ (АС № 1044250 А) определения пола цыплят, включающий измерение наибольшей основной частоты и продолжительности звука крика бедствия цыплят.

68. Существует устройство АС № 1503719 А1, Оно содержит микрофон в звукоизоляционной камере, соединенный через усилитель низкой частоты с входами цепи наибольшей основной частоты и продолжительности крика бедствия цыпленка (рис. 4.16).

69. Известные способы разделения молодняка птицы по полу путем визуального осмотра клоаки с последующей сортировкой имеют низкую производительность и травмируют молоднякрис. 4.17).

70. Рис. 4,17. Определение пола по бугоркам клоаки

71. Метод и техническое средство для электромеханизированного разделения молодняка птицы по полу. Существует способ (АС № 291692) разделения молодняка птицы по ориентации их в поле инфракрасного излучения.

72. Рис. 4.18. Определение пола суточного молодняка «чиктесте-ром»: а общий вид прибора; б - введение стеклянного наконечника в прямую кишку цыпленка1. Анализ показывает, что

73. Рис. 4.19, Функциональный модуль для разделения молодняка птицы полу: 1 экранирующая сетка; 2 - лампа ИКЗК 220-250; 3 - корпус отражателя; 4 - патрон лампы; 5 - резонатор; 6 - патрон облучателя; 7 - электрогазоразрядная лампа

74. Рис. 4.20. Реальное исполнение тех» нического средства для разделении молодняка птицы но полу

75. Между экранирующей сеткой и лампой происходит коронный разряд, величина тока которого и скважность подбирается экспериментально при разделении молодняка птиц по полу.

76. Женские особи в возрасте 12. 14 час устремляются к потоку инфракрасного излучения на фоне звука коронного разряда, а мужские остаются на месте.

77. Последовательность операций при сортировке цыплят по полу представлена на рис. 4.21.

78. Рис. 4.21. Операцнонно-технологическая схема разделении цыплнг по полу по ориентации на электромагнитное излучение

79. Внутри каждой арки установлены функциональные модули с регулируемой высотой подвеса.

80. Источник энергии надтональной частоты (генератор НТЧ), от которого запитана электрогазоразрядная лампа через резонатор, расположен в пульте управления (рис. 4.23). Резонаторы вмонтированы в функциональный модуль.

81. Рис. 4.23. Блок-схема энергопередачи

82. Причем, женские особи выпадают через окна под арками, а мужские — через окна на периферии платформы. Рассортированные в разные коробки цыплята отправляются на дальнейшие операции, предусмотренные технологической линией.

83. Для повышения температуры в арке до 34 °С при комнатной температуре26 °С, необходимо обеспечить облученность ИК лучами равную 200 Вт/м2, лампой ИКЗК 220-250.41.6. Облучатель для обеспечения локального микроклимата суточным цыплятам

84. Рис. 4.24. Длинноволновый облучатель разработанный на базе «Луч»: . генератор «АНТЧ-22-1»; 2 - резонатор; 3 - корпус отражателя; 4 - лампа ЛЭ-15; 5 - лампа ДБ-15; 6-сепарирующая сетка; 7 - лампа ИКЗК 220-250

85. Такое размещение высоковольтного транс

86. Под действием высокого напряжения в баллоне лампы газ ионизируется и приобретает за счет тлеющего разряда свойства проводника (рис. 4.25).

87. Рис. 4.26. Механизированный передвижной облучатель: 1 — резонатор; 2 кабель; 3 - трос; 4 — регулятор высоты; 5 - электрогазоразрядная лампа; 6 - генератор НТЧ; 7 — лампа ИКЗК 220-250; 8 - экран-отражатель

88. Если для облучения яиц и цыплят используется механизированная установка (рис. 4.26), то длинноволновый облучатель в соответствующих арматурах подвешивается. Установка передвигается с равномерной скоростью и поочередно облучает биообъект.

89. Рис. 4.27. Технология инъектирова-ния ЦЫПЛЯТ

90. Сверху на рабочей крышке расположена фиксирующая плата с микропереключателем. Откидывающиеся рабочая крышка и передняя стенка крепятся на петлях и обеспечивают свободный доступ к соленоиду и шприцу.

91. Внутри корпуса функционального блока размещен соленоид и шприц, который крепится на штоке соленоида и свободно перемещается в зажиме. На внешней стороне лицевой панели электронного блока расположены тумблер — сеть, сигнальная лампочка, счетчик.

92. Техническая характеристика

93. Питание инъектора от сети однофазного переменного тока напряжением, В 220

94. Мощность, потребляемая инъектором, не более, ВА 2001. Частота ЭМП, кГц 22

95. Напряжение на электроде, кВ 11,5

96. Другие технологические операции. Основные технологические процессы, проводимые в сортировочном цехе, представлены в табл. 4.3.

97. Последовательность технологических процессов в сортировочном цехе

98. Ощипка недозрелого пера вызывает беспокойство у гусей, к тому же недозрелые перья не представляют ценности. Они хрупкие, пуховая часть опахала не развита, а кровь, находящаяся в очине, будет способствовать появлению неприятного запаха.

99. Анализ технических средств для прижизненной ощипки гусей, Ощипку живой птицы, как правило, проводят вручную, т.к. отсутствуют технические средства по снятию оперения с живых гусей. Разработка таких механизмов очень актуальная задача.

100. Для удаления оперения с тушек птицы созданы разные машины, использующие вальцовые, пластинчатые, гребенчатые, пальцевые и бильные рабочие органы. Разнообразие машин вызвано различием в силах удержания оперения у птицы 57.

101. Современная технология предусматривает предварительную тепловую обработку тушек. Что касается снятия оперения с живых гусей, разработанные перосъемные машины почти отсутствуют.

102. Прибор обладает широким спектром излучения, основную часть которого составляют ИК, видимые и УФ лучи области А и В на фоне электромагнитного поля надтональной частоты.

103. Электро-, свето-, вибромассирующий эпилятор предназначен для вибрационного воздействия с одновременным или предварительным прогревом массируемого участка за счет эндогенной и лучистой энергии.

104. Рабочей поверхностью эпилятора является катафот красного цвета, на котором установлены вальцы.

105. Рабочая головка имеет две поверхности:- для тепловых процедур с вибровоздействием и без него;- для вибромассажа.

106. В основу разрабатываемого электро-, свето-, вибромассирующего эпилятора (рис. 4.29, 4.30) заложен принцип действия медицинского прибора «Ко-ралл-2000» с инфракрасным излучением.

107. Генерация свободных форм веществ (ионов, витаминов, гормонов и др.) приводит к стимуляции физиологических процессов, способствуя противовоспалительному эффекту, улучшению деятельности органов.

108. Нами поставлена следующая задача обосновать технологические режимы получения качественного перо-пухового сырья методом прижизненной ощипки птицы с помощью электро-, свето-, вибромассирующего эпилятора.

109. Удаление пуха происходит под действием сил трения, возникающего между рабочим органом машины и объектом. Для удаления пуха с птицы можно применять способы одностороннего и двухстороннего контакта (рис. 4.32).1. Я:

110. Рис. 4.32, Схема процесса удаления оперения: 1.2.валики; 3-удаляемый объект 57.

111. Нами предлагается ослабить силы удерживаемости оперения за счет эндогенного тепла в процессе воздействия электромагнитным полем надтональ-ной частоты.

112. Экспериментально получено, что сила удерживаемости махового пера составляет 1.10 Н/шт, пера остальных видов 0,5. 1 Н/шт.

113. Возможность резкого повышения температуры поверхностного слоя кожи позволяет уменьшить удерживаемость основного оперения без нанесения травмы.

114. Режим тепловой обработки зависит от вида птицы и состояния оперения. Водоплавающая птица имеет трехслойное оперение. Нижний слой составляет пух, поэтому продолжительность обработки необходима несколько большая, чем другой птицы.

115. Путь изъятия /м больше глубины залегания объекта / из-за деформациикожи:1и=К-1,м, (4.5)где: К= 2.5 коэффициент, учитывающий деформацию кожи. 1и =5 -4,84 -10"3 =0,024 л*.

116. Удаление объекта возможно при соотношении сил

117. Гз-1 + Г3-2 > Руд + Рин ИЛИ Я-р > Ко (Руд + Ри,) • 71 4, (4.6)где: Ко- коэффициент запаса; Ко = 1,2.1,3;2 число удаляемых объектов, приходящихся на 1 м длины валика;1в— длина валика, м.

118. Отсюда сила прижатия валиков 57.11 = ^-(Руд+ртуг.1в, н. (4.7)№

119. При движении пуха появляется сила трения его поверхности биообъектаргЯ, Н, (4.9)где ¡Л1~ соответствующий коэффициент трения скольжения.

120. Условие, при котором возможно удаление пуха, запишется в виде 57.

121. Рг-х^<Р<Руь+Ри») + Рг-2> (4.10)где <р= 1,1.1,3 коэффициент, учитывающий дополнительные силы трения на участке перегиба пуха.

122. Тогда минимально необходимая сила прижатия определяется как 57.я = (р-(рх-—-, (4.11)где: Рш — сила инерции, Н/шт.;

123. Руд сила удержания, Н/шт.;1,2. 1,3 — коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления, связанные с деформацией поверхности тела птицы.

124. Из формулы следует, что удаление возможно, если р> р.

125. Удаление пуха происходит при перемещении ротодиска путем захвата пуха вращающимися вальцами. Режим воздействия ЭМП зависит от вида птицы и состояния оперения.

126. Техническая характеристика эпилятора и рекомендуемые сроки прижизненной ощипки приведены ниже.

127. Техническая характеристика эпилятора

128. Частота электромагнитных колебаний, кГц 22 или 110

129. Эффективная интенсивность УФ излучения, Вт/см'г 0,05.0,5

130. Рабочая площадь эпилятора, смг 64

131. Потребляемая мощность, Вт 150.250

132. Рекомендуемые циклы воздействия комплексным электромагнитным излучением на биообъект, недели 22 или 34

133. Установки для технологических процессов переработки яиц 4.2.1. Высокочастотные пастеризаторы яйца

134. Конфигурация электродов должно обеспечить скорость эндогенного нагрева подскорлупной оболочки превышающую в несколько раз, скорость нагрева других компонентов яйца.

135. Устройство состоит из ВЧ генератора 1, функционального модуля, подающего 2 и приемного 3 лотков. В свою очередь функциональный модульпредставлен в виде рабочего колеса 4 и диска 5 внутри рабочего конденсатора с плоско-параллельными электродами.

136. Техническая характеристика ВЧ пастеризатора яиц1. Анодное напряжение, кВ 2

137. Рабочая частота, МГц 40,68

138. Колебательная мощность, кВт 0,63

139. Площадь высоко потенциального электрода, см2 225

140. Межэлектродное расстояние, м 0,02. 0,08

141. Производительность установки, шт./ч 200. 500

142. Роторный высокочастотный пастеризатор яиц. Нами предлагается использовать ВЧ генератор для пастеризации яиц (рис. 4.34).

143. Устройство состоит из ВЧ генератора, роторного функционального модуля и подающего барабана.

144. Продолжительность воздействия в зависимости от напряженности электрического поля регулируется частотой вращения ротора и барабана.

145. Барабан и звездочка 5 вращаются с разной скоростью. Внутри корпуса функционального модуля имеется ячеистый ротор 2. Он вращается между высокопотенциальными электродами 1. Электроды выполнены в виде кольца.

146. Рис. 4.36. Высокочастотный пастеризатор яиц: 1 .- корпус; 2 ротор; 3 - транспортирующий барабан; 4 - вал; 5 - звездочка-толкатель; 6 - корпус; 7 - разделитель; 8 - станина; 9, 10 - болты; 11 - электродвигатель; 12 - корпус1. Рис. 4.37. Ротор

147. Рис. 4.39. Транспортирующий барабан

148. Расчет удельной мощности по физическим параметрам биообъектам

149. АТ/Лг скорость нагрева, °С/с; — = ^ = 0,66—; (4.13)г} термический КПД; у = 0,7.1100.3.^.^ = 2750^. (4 14)60 0,8 мъ К >

150. Мощность генерируемая в одном яйце:

151. Ря = руд . уя = 2750-1,13 • Ю-4 = 0,31 кВщ (4.15)где Уя объем яйца, м3; Уя = 1,13 • 10"4 м3.

152. Если принять толщину тонкого наружного слоя примыкающего к под-скорлупной оболочке после стабилизации равной 3 мм, мощность генерируемая в ней составляет 10 % от мощности генерируемой в яйце:1. Р 310

153. Расчет удельной мощности по электрическим параметрам яйца

154. Удельная мощность 41, 44, 89, 95 и др.:

155. Ря = 0,55 • 10"10 • • & • Е2 • /, ^, (4.17)мгде:/- частота электромагнитного поля, Гц\/= 40,68 • 106 Гц;еп0 — относительная диэлектрическая проницаемость наружного слоя;п.о = 6. 8;tgд — тангенс угла диэлектрических потерь; = 0,2. .0,4;

156. Ем — напряженность электрического поля в яйце, В/м; Ем = (13. .30) кВ/м.

157. Руд = 0,55 • 10"10 • 8 • 0,3 • (20 • 103 )2 • 40,68 • 106 = 2150м

158. Мощность генератора, необходимая для нагрева одного яйца:

159. Ря = руд. уя = 2150 • 1,13 • 10-4 = 0,243 кВт. (4.18)

160. Мощность генератора, необходимая для стабилизации наружного слоя:4.19)

161. Р 243 Рпс = —^ — -— = 24,3 Вт. пс 10 10

162. Согласование расчетной мощности с емкостью проектируемого конденсатора

163. R — радиус сечения кольца, м;Я = 0,005 м; d — межэлектродное расстояние, м.d = lsi+k3 = 0,06 + 0,02 = 0,08 м, (4.21)где: 1Я длина яйца, м; 1Я = 0,06 м; к3 — коэффициент запаса; к3 = 0,02.с = 2.ЗЛ4-8,85-10=01 =10W1.0,08 0,080,005 V 0,005

164. Общие потери мощности в биообъекте, найдем через емкость конденсатора:

165. Ря =2-Я'/-С-иг-г%8,Вт, где и напряжение на электродах, В; и = 1,5 кВ. Ря = 2• 3,14 • 40,68 • 106 • 10,69 • Ю-12 • (1,5 • 103)2 • 0,3 = 1,84 кВт. 3. Потери мощности в наружном слое составляют; 18404.22)р=р>10 10184 Вт.4.23)

166. Согласование времени воздействия

167. Рп.ск мощность генерируемая в наружном слое, определенная через емкость конденсатора.

168. Тогда время воздействия составляет:1. Дг 60г=т=т=10с- <4-25>

169. Скорость нагрева: А Т 40 °С1. Т=й = 4Т' <4-26>

170. Для увеличения толщины тонкого наружного слоя, процесс воздействия осуществляется последовательно в трех кольцевых конденсаторах.

171. Общее время воздействия в трех отсеках составляет 30 с.

172. Если параллельно подсоединить три конденсатора (К) с кольцевыми электродами, расположенными в параллельных плоскостях, то общая генерируемая мощность составляет:р = К'рп,к =3-300« 0,9кВт. (4.27)

173. Согласование параметров ротора

174. Производительность транспортирующего ротора:1 шт. ф ^ шт. ^~ Юс ~ '2. V Яр-а),—. (4.28)С1 610"2 А ППЛ М

175. Ъ.У = = —— = 0,006 —. (4.29)г 10 соб л-п 3,14-14. к = 1-; со =мин. 30 300,1 с .4.30)

176. Радиус ротора: К V 0,006р~ со ~ 0,10,0 6 м.

177. Длина окружности ротора: Ь = 2 • п • Яр = 2 • 3,14 • 0,06 = 0,3 8 м.

178. Линейная скорость ротора: Ь 0,38 м1. V = — =-= 0,006 —.г 60 с

179. Найдем линейную скорость ротора через средний радиус яйца:я- • (Д, + к,) ^ 3,14 • (0,025 + 0,005) ^ ' м У т 10 ' с'где к3 промежуток между яйцами; к3 ~ 0,5 см. со ~ 14.31)4.32)4.33)4.34)

180. К6ар= — = -^ = 0,1л* = 10сл*.4.35)

181. Техническая характеристика установки

182. Напряжение на электродах, кВ 1,5 Количество конденсаторов с кольцевыми электродами, шт. 3

183. Колебательная мощность генератора, кВт 1 Размеры кольцевого электрода:

184. Потребляемая мощность генератора, кВА 1,5 диаметр, м 0,045

185. Частота электромагнитного поля, МГц 40,68 радиус сечения кольца, м 0,005

186. Напряженность электрического поля, кВ/м 20 Мощность электропривода ротора, Вт 150.200

187. Время воздействия, с 30 Радиус ротора, м 0,142.2. Диэлектрический пастеризатор меланжа

188. Содержимое свежих куриных яиц обычно не содержат микроорганизмов. Но в процессе переработки, сразу после разбивания яиц, бактериальная обсеме-ненность его быстро увеличивается, особенно если не выдерживаются оптимальные условия переработки.

189. Диэлектрический пастеризатор яичной массы. Чтобы меланж и яичный порошок не содержали сальмонелла, бактерии группы кишечной палочки илидругие патогенные микроорганизмы, яичную массу после извлечения из скорлупы необходимо пастеризовать.

190. Яичную массу пастеризуют на автоматизированных пластинчатых пастери-зационно-охладительных установках А1-ФП2-В или А1-ФПВ 21,36, 37, 66 и др..

191. Нами предлагается высокочастотный (ВЧ) пастеризатор яичной массы 135. Он состоит из корпуса с загрузочной емкостью и рабочим конденсатором. В нижней части наклонного накопителя установлен дозатор, через который выходит обработанная яичная масса.м*