автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Комплекс технических средств для электротеплоснабжения сельскохозяйственного производства (на примере Казахстана)

РГ6 од

! 3 МАП 1993

ЧЕЛЯБИНСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОННЖЕПЕРИЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БАРАНОВ Леонид Афанасьевич

УДК 631.3:631.371:621.311

КОМПЛЕКС ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕИЛОСНАБЖЕШ1Я СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВА (ПА ПРИМЕРЕ КАЗАХСТАНА)

Специальность 0i5.20.02 — Электрификация сельскохозяйственного производства

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

\

Челябинск-1993

Работа выполнена в лаборатории применения электрической энергии ^ сельском хозяйстве Казахского научно-производственного объедине-¡•.,:л механизации и электрификации сельского хозяйства (НПО "Каз-сьльхозыеханизация").

Научный консультант Официальные оппоненты

Ведущая организация

- доктор технических наук, профессор В.Т.БЛАГИХ;

- академик РАСХН,доктор технических наук, профессор Л.Г.ПРИЩЕП;

- доктор технических наук, профессор Г.П.ЖМЕНЮ;

- доктор технических наук, профессор Л.С.ГЕРАСИМОВШ;

- Казахстанский научно-исследовательский проектно-изыскательский и конст-рукторско-технологический институт (Казсельэнергопроект).

Загнта диссертации состоится _1993 г.

с _ часов на заседании специализированного совета Д. 120.46.02 "челябинского Государственного агроинженерного университета (454030, г.Челябинск, просп.им.Ленина '75).

С док-ладом можно ознакомиться в библиотеке университета. Диссертация в форме научного доклада разослана

■ученнй секретарь специализированного совета, канд.техн.наук,

доцент Л.А.САПШШ

• ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА PAE01ÍI

^!!1Уал.ьчость_пЕоблемы. В современных условиях стабильное снабжение продовольствием и сырьем любой республики или государства является пажненЕОй народнохозяйственной проблемой. Эта проблема монет решаться лишь с применением более совершенной системы энергоснабжения сельского хозяйства, значительную часть которой занимает элоктротеплоси^бжение.

Кок показана практика, злекуротеплоснабиенне сельскохозяйственного' производства и быта села немыслимо без создания комплекса новых энергосберегающих систем н технических средств, оснащенных автоматикой .

Использование улоктрической онэргки в тепловых процессах в срав- -нении с топливными системами и средствами теплсснаб??;ения способствует увеличения производства продукции, попы-лшию культуры и технического уровня производства, а 8нач::т и производительности труда, екяиенгао расхода материальных и энергетических ресурсов, дает значительный эксяоыическйй и соц?!олький еффекг, улучсает экологическую сйствлопку.

В начале 70-х годов я Есзохстенч гложш;сь важные факторы, обусловившие целгсообрэлеста использования электронагревательных уст-ройехо о сельскохозяйственно:! производстве республики: опереяпщее (по срапнспкп с другккг роспубллкзг-я) развитие электрических' сетей 110/35 кВ,. стронтольстг.о и гзоя в строй годного Экибаетузского топ-лпзно-энергеглчоокого нопгшзкеа, способного обеспечить электротепло-сыз нагрузки- колхозов и совхозов Iu cliacrori Казахстана; разобщен-кость'и иебольсая плотность потребителей ояоятротеплозой нагрузки; огргашчкшя в Пр;И.!сясгсш ССЛЬСКПМ хозяйством ссртопого угля, жидкого •гопхизй н геза, деЬцп!? ребочей esmj.

К c::"3C:i!¡c:;y следует добавить, что з указешоо время (I97I...I9V3 гг.) в Казахстане олоиграчсскув энергии на тепловые цели использовали acero около 5% хозяйств. Потребность а теплоте колхозов и совхозов за счзг су^естзуп™:!:-: мелких котельных, ежнгащнх минеральное топливо, удовлетворялась на 20...25$, при очень низком к.п.д. установок. 8 то же время только в энергетической балансе животноводческих Jepu тепловая энергия должна была составлять около 60$, и потребность з ней нэ могла быть покрыта мелки mi неэкономичными котельными,

В республике остро недоставало электротермического оборудования. , На фермах в очень небольшом количестве использовались лишь электрокалориферы (Ж), СФОА и водонагреватели тип а ВэТ. Очень пало поступали электрокотлы типа ЭКВ и КЭВЗ.

Но и имеющееся оборудование часто использовалось без достаточного обоснования и выбора эффективных схем электротеплоснабжения, в результате чего строились центральные электрокотельные с внешними тепловыми сетями и теми же серьезными недостатками, которые присущи традиционными системами теплоснабжения. Многие технические средства не отвечали требованиям сельскохозяйственного производства, в частности по техническому уровню, параметрам, надежности, безопасности, комплектности поставок.

Все это значительно сдерживало развитие электронагрева в сельском хозяйстве Казахстана.

В связи с этим необходимо было решить задачи, связанные с обоснованием рационального применения электроэнергии на тепловые цели и разработкой комплекса технических средств для теплоснабжения'сельскохозяйственного производства и быта населения с учетом развития энергетики в республике, роста распределительных сетей, тенденций развития технологий, использующих электронагрев, а также вопросов социально-экономического характера и экологии.

Материалом написания данной диссертации послужили результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных автором самостоятельно и в соавторстве по следующим научным темам и заданиям: Р.сх.ОЗО "Изучить и обобщить опыт эксплуатации слектронаг-ревательных устройств в сельской хозяйстве и разработать рекомендации по их использованию в условиях республики" (1971...1973 гг.);0.51.329 п.а.), разд.5 "Разработать новые технологические процессы, определяющие системы машин для комплексной механизации процессов в овцеводстве на период с 1976 г." (1972....1973 гг.); Р.сх.054 "Разработать технические требования на электротепловые устройства сельскохозяйственного назначения и рекомендации по их применению" (1974...1978 гг.);Р.МСХ. 039 "Разработать способы и технические средства электрификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве (1979...1980 гг.); Р.МСХ.ОН "Разработать оборудование для теплоснабжения животноводческих комплексов с использованием электрической энергии" (1981 г.); Р.сх.102.01 "Исследовать эффективность действующей системы машин и разработать обоснованные предложения по ее уточнению и повышению экономической эффективности теплоснабжения ферм и комплексов, обучения животных в помещениях" (1982...1983 гг.) и "Разработать зональную систему машин для теплоснабжения ферм и комплексов, облучения животных в помещениях" (1934...1985 гг.); 0.51.21.02.20 "Разработать рекомендации по расчету и применению систем электротеплоснабжения животно-

водческих ферм и комплексов" (1932...1935 гг.); 0.сх.71.01 "Разработать и внедрить новые методы и автоматизированные энергосберегающие системы и средства электротеплоснабжения объектов сельскохозяйственного производства (1986...1990 гг.).

Цель_и_задачи исследований. Цель диссертационной работы - повышение эффективности использования электрической энергии на тепловые нужды сельского хозяйства Казахстана на основе разработанного комплекса- технических средств электротеплоснабжения.

, В соответствии с указанной целью необходимо было решить следующие задачи:

дать анализ существующего состояния электрификации тепловых процессов в сельском хозяйстве республики, определить основные направления работ по созданию, дальнейшему развитию и использованию технических средств электротеплоснабжения;

выполнить технико-экономическое обоснование применения электрической энергии на Тепловые цели в сельском хозяйстве;

определить требования сельскохозяйственного производства к электротермическим устройствам и установкам;

разработать комплекс технических средств для электротеплоснабге-ния животноводства, растениеводства, коммунально-бытовых целей с обоснованием их режимов и параметров, а также новые рабочие органы к ним;

разработать практические и методические рекомендации по рациональному использованию электронагревательных устройств в различных процессах сельскохозяйственного производства;

разработать научные основы расчета и проектирования электронагревательных устройств для сельского хозяйства, а также руководства по их применению;

оценить эффективность использования разработанного комплекса технических средств электротеплоснабжения в сельскохозяйственном производстве республики.

На^чнал новизна. Обоснована технико-экономическая целесообразность электротеплоснабжения сельскохозяйственного производства в условиях Казахстана.

Разработаны,методические основы расчета горячего водоснабжения и электрообогрева различных сельскохозяйственных объектов. Предложен метод комплексного подхода к расчету электротеплоснабжения животноводческих ферм.

Представлена экономико-математическая модель структуры приведенных

и удельных народнохозяйственных затрат, связанных с электроснабжение).!, установкой и эксплуатацией электротепловсго оборудования, аккумулирующего теплоту и использующего внепиковую онергиа. Опредэяс-но целесообразное соотношение злектротепловых установок аккумулирующего и прямого нагрева с целью минимизации указанных затрат.

Разработаны методики ¡энергетических и инженерша расчетов отдельных 'технических средств л систем элекгротеплоснабяемля, основашшх на теплофизических и математических моделях исследуемых объектов.

Обоснованы параметры отдельных технических средств и типоразмср-ных рядов электротермического оборудования, используемых в различных процессах сельского хозяйства Казахстана, Обоснованы рациональные схемы и режимы работы систем электротеплоснабжения.

Установлены технологические и общетехничоские требования к элепт-ротепловым установка.!. Разработаны исходные (зоотехнические) требования.

Разработаны и уточнены нормы расхода электрической ¡энергии на тепловые цели о ряде процессов сельскохозяйственного производства к быта.

Разработал комплекс технических средств олзктротеплоснабгшшп, обеспечивающий основные потребности сельхсзпроизводства в теплоте, а также рекомендации по расчету и применению оявктршагревателышх устройств. Рассмотрены возможные пути окоаспии электрической энергии, расходуемой на тепловые цели. Риэрг.5отгшыо устройства и способ защищены авторский:-: свидетельствами.

Обобщение результатов научных исследований, научно-технических разработок и рекомендаций, изло.аепш{ в опубликованных работах автора, в совокупности .продстазляеа' собой решении крупно!! научно-технической проблемы повышения еффшстшиюсш ивпояь&оодшя электрической онергии на тепловые кужду сельского хозяйство Кззахстша.'

ирактическшцщнноиь. Осущесжвяешшй на данном отапо комплекс работ является научно-технической базой, па основе которой ведущими Министерствами, организациями и проектными институш.«! реизвтел практические задачи .по созданию рационального комплекса технически средств для злектротеилоснабжешш сельскохозяйственного производства в Казахстане,

Реализация разработанных научных положений и практических рекомендаций, а также использование новой техники позволяют в рассматриваемой области повысить производительность труда в 2,3...3,2 раза, снизить энергозатраты и приведенные затраты на 17...32%, существенно увеличить производство продукции. В результате улучшения условий тру-

да н быта, а также уменьшения загрязнения окружающей среди получен . определенный социальный эффект. В различных отраслях сельского хозяйства высвобождено значительное количество рабочих, что очень валено в условиях Казахстана.

Практическое значение проведенного комплекса работ состоит: в определении области и перспектив использования электронагрева о сельском хозяйстве республики; определении требований сельскохозлйствен-. ■ кого производства к электротермическим устройствам и установкш.1,разработке исходных Сагро-зоогехнических) требований; разработке научных основ расчета и проектирования перспективных .электротермических устройств и систем; разработке методик инженерного расчета электротепловых установок, в том числе с вновь разработанными системами электродов, методики расчета основных параметров машины для электротермической ,обработки почш, методики оценки систем электротеплоснабжения животноводческих ферм и комплексов; разработке новых систем рамочных, стержнепых и кольцевых электродов; разработке способа рвтоматического регулирования работа электродного парового котла; разработке способов обеспечения электробезопасности электронагревателей пра работе их в различных условиях и режимах; разработке комплекса технических средств елактрснагрсза, рабочих органов к ими, а тапло устройств авгонатического управления ими; разработке практических и ксуодмчгсюс: рекомендаций по рациональному использованию элект-ронагреватсльних устройств в разли^нг-к процессах сельскохозяйственного производства.

Д'™сптся результаты теоретических и экспериментальных исследований, свя'сР-ннгк е обоснованием, разработкой и применением комплекса тохгючсскнх средств дся олектротеплоскабження сельскохозяйственного производства з Казахстане, а частности следующие положения:

псполмсвс::!10 ояоктрйзнергш! для теплоснабжения сельскохозяйственного производства в Казахстана обусловлено имеющимися благоприятны:-!!! фактории; для реализации прэниуцсстз влектрогеплоснабкения предложен обоснсзашиЯ комплекс технических средств н систем;

применение децентрализованного эяоктротеплосноб^ения с помозьга разработанных комплектов оборудования для сельхопобъектов тепловой" мощностью до 1000 рЁт приоритетно пзред централизованными огневым! системами и злектрокотельнаш, имевшими тепловые сети;'

наиболее эффективно по приведенным затратам злектротеплосиабкенио-при использовании 75^ внепиковой и базисной энергии;

выбор отдельных технических средств и систем, а такие их энергетических параметров следует вести на основе исходных (агро-зоотех-нических) требований с анализом математических и теплофизических моделей исследуемых объектов;

расчет средств и систем горячего водоснабжения, и электрообогрева сельхозобъектов целесообразно проводить на основе предлагаемых методических положений и методик с учетом возможного применения различных способов обогрева и улучшения теплозащиты;

разработанный комплекс технических средств для электротеплоснабжения сельскохозяйственного производства должен внедряться в практику не только в виде отдельных установок, но и в.виде комплектов оборудования, которые должны производиться в республике и закладываться в проекты.

Ремдзащя^ез2льтат£в_и£слев,0_вани_й. Разработанные научны о положения, методики расчета и рекомендации представляют научно-методическую основу решений проблемы повышения еффсктивности использования : электрической энергии в тепловых процессах сельскохозяйственного производства Казахстана.

Результаты-исследований использовоки np;s разработке заявок и ис-ходошх (arpo- и зоотехнических) требований как на отдельные электротепловые установки, так и на типоразиерные ряда. В союзную систему машин

на 1986...1995 гг. включено 5 позиций разработанной техники: парово-донагреватель электрический ЭПЗ-25 (поз. И 12Л.20); комплекты оборудования горячего водоснабжения КОГВ (поз. S 12.1.45 и Ж I2.I.46); комплект электрооборудования для обсушки новорожденных ягнят (Е 12 Л. 47); мобильная установка для У0-облучзшш £Е I2.I.53); агрегат для обеззараживания почвы в тешшцах (Р.65.IV), Б республиканскую систему мааин на 1936...1995 гг. включено 9 разработок оборудования для теплоснабжения сельскохозяйственного производства. В систему масин на 199I...2000 гг. дани предкоаашя из 13 позиций, в том число-2 ти-поразмерных ряда ц 3 комплекта оборудования. На ссиово разработанная исходных требований ШО "Коэсельхозыехпанзащт" совместно с iG, рядом организаций и заводами создано более 30 установок электротеплового оборудования, а такнэ оборудование для J'S-облучсния, тиристор-ные регуляторы мощности и электронные регуляторы температуры. Поставлено на производство и Передано заводам дня освоения 14 типов установок. Экономический эффект только от выпущенной уже продукции составил более 15,6 млн.руб. (в ценах 1991 года), минимальная величина общего народнохозяйственного эффекта оценивается в 80 млн.руб.

По результата;.) исследований изданы 7 методических и практических рекомендаций по расчету и применению систем и технических средств электротеплоснабжения и облучения рдя объектов сельскохозяйственного производства, Материалы работы нашли отражение в сборниках "Наука -производству" с рекомендациями по внедрению разработанных НИР и ОКР. В КазНИИНТИ по .материалам проведенных работ издано 8 аналитических обзоров. Результаты исследований нглли отражение в программах и методиках по испытаниям электротермического оборудования Казахской МИС, ' а такие в указаниях по его эксплуатации. На основании результатов исследований обновлены "Норма технологического проектирования овцеводческих ферм" (НТЛ.С.Х.5-74). Методика расчета систем и средств электронагрева используются при типовом и индивидуальном проектировании. Союзным и республиканским проектным институтам даны предложения по использования нового разработанного электротермического оборудования в типовых и экспериментальных проектах.

С учетом результатов исследований Кабинету министров Республики • Казахстан представлена "Концептуальная программа развития электрификации, теплоснабжения и использования возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производства" (1992 г.). Разработанные установки зключе*ш в "Перечень машин и оборудозэдил, которые необходимо производить на заводе; республик;! в первую очзредь" (Приложение б Республиканской комплексной программы "Региональное сельскохозяйст-венноо мвдшостроениз", 1992 г.).

Разрдбоголныэ сборудозешш и установки неоднократно экспонировались на ВДНХ, ВЦ![X Казахстана, на международных выставках ''Нивотно- _ водство - 89", "Сельхозтехника - 90", "Фермер - 91", выставке-ярмарке "Каркара - 92" (г.Алма-Ата) и отмечена дипломами.

Аппобшпт осбоггк Основные научнце положения и результаты исследований по *еио доложен«, обсуждена и одобрено: на Зональном семинаре по применения электрической энергии в сельском хозяйстве (Целиноград. 1971); Всессязно.'.! научно-техническом совещании по разработке систем электротехнических средстп для создания микроклимата, теплоснабжения и водоснабжения голзотнозодческих ферм (Запорожье, Тирасполь, 1973); перзой региональной научно-производственной конференции "Проблемы управления и электрификации в сельском хозяйстве Сибири" (Новосибирск, 1974); Всесоюзном научно-техническом семинаре "Электрификация сельского хозяйства районов интенсивного орошаемого земледелия" (Ташкент, 1976); научно-технической конференции "Пути повышения эффективно-{и и рационального использования эл.энергии в сельском хозяйствовало-

рожьс, 1977); Всесоюзном координационном совещании по электрификации сельского хозяйства (Орджоникидзе, 1980); Всесоюзном научно-техническом совещании на тему "О дальнейшем развития электрификации сельского хозяйства" (Владимир-Суздаль, 1980); республиканском семинаре-совещании "Состояние и перспективы электрификации сельского хозяйства и задачи объединений "Сельхозэнерго" {Щучинсв, 2931); научно-техническом совещании НТОЭ и ЭП "Пути рационального использования и экономии трудовых, материальных и топливно-энергетических ресурс-' ,сов в сельской электроэнергетике" (Целиноград, 1982); координационном совещании по проблеме 0.51.21 "Разработать и внедрить новые ые. тоды и технические средства электрификации сельского хозяйетва"(Вер-ховина, 1983); Всесоюзном научно-техническом семинаре "Рациональное и экономное использование электроэнергии в сельском хозяйстве" (Москва, 1933); республиканском семинаре-совоцании сельских эноргетиков (Павлодар, 1985); Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы электрификации,' автоматизации и теплоснабжения сельскохозпйствен-ного производства" (Смоленск, 1935); научно-технической конференции научных сотрудников и аспирантов НПО "Назсельуозмишшоация" "Вопросы комплексной механизации процессов сельскохозяйственного производства и повышения эффективности использования техники" (Алма-Ата, 1937); координационном совете по научно-технической прогрзыыо 0. с;:. 71 на 1936... 1990 гг. (Челябинск, 1939); Всесоюзной.недчно-тесничссг кой конференции "Перспектив!! развития энергетики и олекярифийодаи агропромышленного производства" (Москва, 1930); координационной совещании по научнот-техпичеокиы' программам 0.51.21 и 0.сх.71 и задачей по электрификации и энергообеспечению АПК на 1991...1925 гг.)(1£иев, ' 1990); республиканском семинаре-совещашш по вопросам развития энергетики и электрификации сельского хозяйства республики н электрификации тепловых процессов на селе (Павлодар, 1991).

• Материалы диссертации отражена в •

120 печатных работах, в числе которых 14 авторских свидетельств и две монографии "Электронагреватели в сельском хозяйстве" к "Электронагрев в животноводстве и растениеводство". Вспашиано из работ приведены в конца диссертации.

' основное содержание работы i. тшико-эконошчешш анализ использования электротепло-

снашшя в СЕДьскоа хозяйстве Казахстана

Состояние. Развитие электрификации сельского хозяйства Казахстана, в особенности после 1965 года, определило рост потребления элек-

троэнергии на тепловые цели /1,3,5/. Если в 1970 г. па них было израсходовано 0,15 илрд.кВт.ч, то в 1975 г. - 1,2 млрд.кВт.ч, п 1980г. - 1,6, 1985 г. - 2,0, 1990 г. -4,1; а перспективе к 1995 г. намечается 5,6...5,8, а к 2000 г. - 7,5...8 млрд.кВт.ч /3,7,9/,

Однако, несмотря на развитие в 70-е годы электрических сетей 110/35 кВ, a ?№г.о мое;кого Зкибястузского топливно-энергетического -комплекса, обеспечивши централизованное электроснабжение и 1975 г. почти 75% всех колхозов и сопхозег?, доля использования электроэнергии з тепловых процессах была срашитеяглш невелика: в 1970 г. она составила Ю%; а 1980 г. - 27Л; в 1930, г. - около 34%; к 2000 году ожидается, что она соотапит 28...433. Число хозяйств, активно использующих эяоктрическуг» снерию на теплозиз 1'оли, было «ucte небольшим: 5% - з 1973 г., 15,7$ с К32 г.; з ISS0 г. электронагреватели имелись практически в гсоядо-Ч хезяйстгэ /2,7,9/. Однако дожо в 1990 году доля кс-польаодашш элоктрпчезкоЛ сизргпн на теплоснабжение в яипотноводстез сссмяпла 353, а в р&»ошгеподе?во - около 25$, хотя потребность в tfBftecsott.снергия за ече? су^естдусцих котельных, работящих на'мино-рпяьном геяливз, удоглсгзорлсгся на 50% /70/.

Й!0/:рснн0 ояоктр"*!Сзкой oíispriíft з tmr.oT.Ko процессы сехьскохозяЯ-стзкяюго прещводстга срлрпиямось прлтлпе::;! научного и органйзпцпен-ио-?зхшч?>с::ого гаретесг». üxsuso пракгипсского отсутствия ¡злзктронЕг-pasaa'cssur.':: устрой«.*? прс::;:глс::;гого паготоэлеппл, но. отвечглещих к топу г.а ?р'£оз!ж;яп ceaексашЯзгдсзик»о производства, но 6í*nrt pücpa-ботеш сЗосиозгпино аз с^йспгвмгсчу использорсиия вявк?-

роопергг.п из, 7еп5С"?:з яз ргяякюяыяге схемам и рсят'он ркботи систем и srai.rpovc.'Tsscrrcfc^:.'':/?, раечету и вмбору оборудовал

для онсргосбергга^гц: епе;см оасйгрэтсялогкебкашя. В результате на ипзком урогио рс-гаясь вопрос,! пр:п*снсивя и аксплуакщни рлеки-ротеп-'лопого оборудования, кэдлпсь знж"тедышо ограничении на его подклачз-• ииз, по прозод^лоеь необходимого прогзтиросания с использованием сродста элсктропагрзза и рзко:гс;ндаг;:й /2,4,6/,

В 1973 г. и 1982 р. НПО ■"Кязсельхсзнехгнизация" совместно с института!'.:! КазШШЭ, Сснтсхпрсзкт, КгсСЗШ, i'GX КгзССР и др. организациями проводилось обслздсзанно хсзлПегз различных областей республики с целью использования полученного материала в разработке основных направлений развития электрификации и эяектротеплоснабженил сельскохозяйственного производства на различные периоды до 2000 г. В результате бнли определена: область использования электрического нагрева, определены зоны к масштабы использования электрической анергии в тепло-'

вых процессах на основе выбора энергоносителей; дан прогноз возможного роста электротеплового оборудования на перспективу; определено состояние дела с целью разработки новых экономически целесообразных устройств, отвечающих требованиям сельскохозяйственного-производства /1,3,4,7,9/.

В сельском хозяйстве Казахстана электрическая энергия на тепловые цели применяется на животноводческих фермах и комплексах, птицефабриках; на предприятиях по сушке и переработке зерновых, технических культур и трав, в теплично парниковых хозяйствах; на подсобных предприятиях и в коммунально-бытовом секторе /6...8/. Исходя из этого, был обоснован комплекс технических средств для .электротеплоснаблсения -сельскохозяйственного производства и быта сельского населения (табл. I). При разработке электронагревательных устройств уточнялись нормы расхода электрической энергия в различных отраслях сельхозпроизводс-тва /7,9,11,18/. При статистическом анализе материалов обследования хозяйств- в 1973 году было установлено, что в .Казахстане электронагреватели мощностью до 30 кВт составляют 79% общего количества нагревателей, имеющихся в хозяйствах. Вероятность использования электронагревателей мощностью 10...30 кВт оказалась равна 0,665, а мощностью

- 40...60 кВт - 0,15. Процент самодельных нагревателей от общего их количества составил 80%. На основании результатов анализа в республике было принято решение о разработке в первую очередь водонагревателей сельскохозяйственного назначения мощностью 25 и 63 кВт. В целом ке, как это видно из табл.1 для сельскохозяйственного производства" необходимо было разработать комплекс олектротеаловьк устройств и установок: для овцеводства, .молочных форм, растениеводства и быта -тштораэмерний ряд электрических водонагревателей мощность» от 1,8 до 25 кВт (1,8; 3; 4; 4,3; Б; 7,5; 9,45; 10,5; 16; 25); для лроизводст-ва-д первую очередь нагреватели общего назначения 25 и 63 кВт; для ферм КРС, мастерских.и подсобных предприятий - тииоразиерньШ ряд комплектов оборудования горячего водоснабжения с одновременным обогревом помещений (например, молочных блоков) я аккумулировтишм теплоты в провалах графиков электрических: нагрузок - 25 , 63,. 100 кВт (параллельно ставилась задача разработать устшовш с аккумулированием теплоты при поыоащ твердых заполнителей и комбинированных алек-тротепловых установок, работающих на топливе электроэнергии, а также с использованием солнечной энергии); типоразмерный ряд парогенераторов (пароводонагревателей) 25,40,60,100 кВт; для овцеводства

- комплект электрообогревателей ягнят, обеспечивающий сохранность ко-

Таблица I

Область использования электронагревательных устройств в сельском хозяйстве Казахстана

Отрасль ! I '

или об- , .Нормы расхода [ Мощность (кВт), тип

ласть при-' Процесс эл.энергии установки, кол-во

менения I ! (шт.)

электро- ! { !

нагрева- !____ ___]________(____________

i 1111111с i ~ 1111 i3! 111'1___11-1-1--

Овцевод- Подогрев води при 8,7...11,8 50

ство поении овец ' (кВт.ч/гол. Водонагреватель

(8.. Л2-С) год) ЗВЯ-10/20-0,4; 2

Подогрев зоды на ' 80

технологические ' Водонагреватель

нужды (ветеонме- ЭВН-бЗ/0,4; I

роприптия,кормо-

лриготовление и

др.),40.,.70 С 16...19

Купка сзец 0,45 200

•Водонагреватель 3113-100 И2; 2

Отопление и вен- 100

.тиляция в период Приточно-вытят.ное

ягнения: вентн- устройство ПВУ-10; 10

ляция и подогрев или

. воздуха 65...95 Электрокалорифер ЗКВ-28

(СФ0Ц-25); 4 "

Обогрез нопороя- 0,5.-..1,5

денных ягнят 0,05...0,1 Электрогрелка для ягнят

'или

Электрообогреватель ягнят ЭОЯ-О,15-220; 10

Локальный обог- 7

рев ягнят ' 6,3...6,6 Обогреваемый ковео

ЭК-5; 20

Тоже • 7,4...7,8 10,8

Обогреваемый манеж ЭМ-0,36-220; 30

То же' 18...20 50

Обогреваемые полы -водонагреватель ЭВЯ-63/6,4; I

Обогрев, вспомо- 3

гательных при- Настенные обогреваемые

фермских служб, панели 11БЭ-1,5/220

на 1 м6 70...115 . (2 на 18 м2)

Продолжение -таблицы I

Фермы КРС Горячее водоснаб-молочного жение: подогрев нлправле- вош при поении нип (107. Л2°С); 95...125

подмывание вымени (40°С); 48

мытье фляг,доильных аппаратов, промывка молоко-проводов

(70..775) 100...150

- Отопление и вентиляция животноводческих помещений 18...145

Обогрев родильного

отделения на 50

мест 250...930

Ветсанмероприятия 70...85

Обогрев вспомогательных помещений молочного блока, на I мз

Электроподограв воздуха для сушки зерна

Сушка сена методом активного вентилирования с подогревом воздуха

Сушка табака

Растениеводство

Обогрев парника В5...150о (почвы) (кВт.ч/и)

Обогрев теплица , (воздуха) " 520...620

25 на 200 гол. Комплект оборудования К0ГВ-Ю00/25; I

63 на 400 гол. Комплект оборудования К0ГВ-2500/63 (100); I

Электрокалоркферныз установкиСФ01Н0; 2...3 (в коровнике 200 гол.): ■ СФОЦ-60; 3...4 (в коровнике 400 гол.)

Водонагреватель

водонагрева ЭВН-63/0,4;

25

75...120

85...ео (кВг.ч/т)

ПО.. .149

200...400

Водонагреватель 8ВИ-Ю/20-0,4 (ЭВЙ-25); I или

Нароводонагреватоль ЭШ-2511; I

Комплекты К0ГВ-Ю00/25

ИД1!

ШГВ-2500/63

63

Эяоктрокало^ифер 1ШЭ-бЗ;1 цкщккорцфор НВЭ-63;

100

Элекгрокалорифер HB3-I0Q;! 33

Иароводонатрзватель CIB-1

Элементная или овектродоал система нагрева,подогрев воды водонагреватели,! ЗВН-10/20-0,4

25.'..60 Электродные водонагреватели ЭВН-16/20-0,4; ЭЕН-ьЗ/0,4 или эл.калорифер 1ШЭ-63;I

Продолжение таблицы I

•1

Обеззараживание почвы в парниках и теплицах б,2...7,5

Еилицно- Килой сектор коммуналь- Подогрев вода 20...25 ное хозяйство

Обогрев помещений 40...100.

Общественный сектор (тепловые процессы) 50...105

7о на I м ширины захвата Машина для электротермической обработки почвы МЭ011-1

Водонагреватель ВЭБ-2/0,22 ЭВМ мощностью 3...25 кВт, комплекты КОГВ-1000/25, комбинированные электро-гепловые установки с аккумулированием теплоты НЗТУ-1800/12,5

То же

То же и панели ПБЭ-1,5/ 220

лодняка до 20 оут., а такие отдельные средства локального обогрева животных (грелки, ковры, пололи, манежи)» средства, обеспечивающие об^ий фон псмешения (микроклимат) - электрокалориферы, ультрафиолетовые и бактерицидные установки; для растениеводства - ткпораэмерныЯ ряд олектрояалорифероа к устолозкам досушивания сена УВС-Ю и 0BG-I6 мощностью 63,100,120 кВт, а такте электрический обеэзараживатель почвы; непосредственно для быта - типоразмерний ряд электрических бистродеЯстпуицнх водонагревателей, установок для обогрева жилья, а том числе комбинированных с использованием топлива и электроэнергии. Указанная программа разработки комплекса технических средств для злектротзплоснйбгения-сельскохозяйственного производства п республике была согласована с IJCX КазССР и Казахской академией.сельскохозяйственных наук и принята к поэтапной реализации.

Для обеспечения рациональных способов злектротеплоснабиения необходимо разрабатывать ногкэ электронагревательные устройства, бо-лео полно отвечакщие обчотехническим и технологическим требованиям ■ сольского хозяйства. Обследование хозяйств показало, что такими требованиям! являлтея: экономичность, безопасность, надежность э работа, ■зозмо^ноегь автоматического регулирования, простота конструкции, де-иевязна, комплектность, возмозноеть ремонта в условиях мастерских хозяйств и обслуживания неквалифицированным персоналом, обеспечено высоких санитарных требоэгний. В 1973 г. КаэШШЭСХ (НПО "Казеельхоз-механизацш") впервые были разработаны и переданы во Всесоюзный науч-

но-исследовательский и проектно-технологический институт электротермического оборудования (ВНИИЭТО) "Требования сельскохозяйственного производства к конструкциям электродных водонагревателей общего назначения /12/, в 1975 г. впервые разработаны и переданы ВМЭСХ'у "Агрозоотехнические требования на электродный водонагреватель сельскохозяйственного назначения мощностью 25 кВт" /13/. В дальнейшем /14/ для различных отраслей были уточнены технологические требований, в результате чего разрабатываются исходные требования. '

Эффективность. Обследование хозяйств показали, что сельскохозяйственные потребители тепловой энергии в условиях Казахстана имеют специфические особенности: рассредоточенность и малую плотность тепловых нагрузок, которая колеблется в течение года. Часть потребителей значительно удалена от магистралей (авто-, железнодорожных, газовых), но имеет надежное электроснабжение. В указанных условиях предпочтительнее, так называемые децентрализованные системы электрогеплоснаб-женил (ДЭТС). Установлена эффективность электротешшсньбкения на животноводческих фермах, в мастерских и других объектах с расчетной тепловой нагрузкой ДЭТС до 1000 кВт, прежде всего по сравнению с котельными, работающими на твердом топливе. При. этом в 2...2,5 раза повышается производительность, труда,на 17...32& снижаются общие приведенные затраты, до 25% высвобождается рабочая сила /3,7,9/. Анализ обследованных хозяйств показал, что экономический эффект от использования олектротешшвого оборудования составляет 35...120 руб. на I кВт установленной мощности нагревателя (в ценах 199Г года) /7/. Выявлено, что главными составляющими эффективности при использовании электронагрева являются: снижение капитальных вложений, уменьшение фонда заработной платы при сокращении обслуживающего персонала и экономия энергоресурсов.

Для повышения эффективности использования электроэнергии на тепловые цели сельскохозяйственных объектов следует: -повысить теплозащиту зданий до оптимального уровня с учетом требований экономии анергии на поддержание микроклимата; использовать децентрализованные системы теплоснабжения (ДЭТС) и обеспечить автоматическое поддержание необходимого теплового режима в помещениях; более широко применять средства локального обогрева, доводчики тепла и утилизаторы теплоты; выровнять графики электрических нагрузок за счет применения электронагревательных установок с аккумулированием теплоты и комбинированных электротепловых установок, работающих на топливе и электроэнергии (возобновляемых источниках энергии) и использования переменных темпе-

ратурно-влаотосгных режимов в предельно допустимых условиях.

01 \е!п;а_птов_Т£Пло£11 абдеиия. Одним из показателей в опенка вариантов теплоснабжения потребителей по расходу первичных энергоресурсов является коэффициент полезного использования топлива (КИИ), которым учитываются псе народюхоэпКственние затраты. Этот показатель ватсен при ограничениях на испрльзов&ние жидкого топлива и газа, как это 1<меет место в Казахстане, ^ак и в случаях требования жесткой экономии первичных энергоресурсов. Другим показателем является минимум приведенная расчетных: затрат (3МШ1), который пока остается основном критерием сравнительной оценки различных электротепловых схем.

Значения КПЙ для различных теплоносителей, полученные по Казахстану /16/, показывают,. что суммарный 1ЯИ электроэнергии мояет быть примерно одинаковым с топливными вариантами, в особенности при увеличении дальности транспортировки топлива, потерь при его хранении, в тепловых сетях и системах регулирования (табл.2).

Таблица 2

Коэффициента полезного использования энергоносителей

Элементы схемы олектротепло-снабяеиия

!___•___1ШИ_по элементам схемы ■_______

'твердое тсплнпо! газ, мазут !электроэнергия

ТЗС или опорная база Сети НО кВ и пю9 .Сети 35/10 кЗ

Транспортировка и хранение топлива в сельском хозяйство

Теп л о г е!! ер иру ю", л о установки

Теаловыа сети

Система регулирования

Суммарный ИИ Среднее значение

0,93

0,8...0,9

0,4. 0,9.

, .0,55 ,.0,65

0,9...0,85 '0,25...0,35

0,3

0,98

О,90...О,95

О,4...О,6 0,9...0,85

О,9...О,85 0,23...0,45

0,34

0,32...0,37 0,95 ■ 0,98

О,97...О,98

О,26...0,3 0,28

■ Коэффициенты полезного действия котлоагрегатов, используемых в сельском хозяйстве,значительно ниже паспортных из-за значительного химического и механического недожога. Наряду с потерями теплоты в котельном агрегате имеют место расходы в распределительных тспловк

сетях, составляющие 6..ЛЪ% /15/. Расчеты удельных приведенных затрат на теплоснабжение сельскохозяйственных потребителей при пличных способах тепло- и электротеплоснабжения показали /7,9,15/,что только крупные котельные на сортовом угле с расходом 4,5.,.8 ГДж/ч (1,25...2,2 МВт) окономичнее электротеплового оборудования, а использование внепиковой электроэнергии на тепловые цели экономичнее в условиях Казахстана в большинстве случаев (см.рис.1). При удалении сельскохозяйственных объектов от топливных баз более чем на 150 км внепиковая энергия для получения теплоты предпочтительнее по сравнении с крупной котельной; базисная онергия при ДЭТС экономичнее мелких котельных.

Проведен анализ условий использования электротелловьк установок (ЭТУ) в качестве внепикового потребителя /16,19/. Допустимая среднестатистическая мощность таких потребителей, подключаемых в ВД-0,4 кВ для средних условий республики составляет 24,7 кВЛ, т.е. от PHI средней мощностьюЛ200 кВА можно питать одновременно до 30 таких установок. Использование для работы ЭТУ внепиковой энергии только с гливотноводстве даст возможность освободить напряженную часть графика нагрузок энергосистем в масштабе республики на 14,7...20,5 тис. кВт.ч, окономить рв.счэтны0 э&тр&ты d р ос) м op о I,2...I,4 руб/гол/год (d ценах 1991 г.), улучшить режим работа и. акономлческие показатели энергосистем, не' увеличивая генерируют«:; ноэиостей. Исследования суточных графиков потребления тепловой и электрической энергии при работе ЭТУ с аккумулированием теплоты и без него дало возможность проследить изменение тепловой и электрической нагрузок и определить число часов использования максимума графика энергосистемы в суточном (Тсут) и годовом (Гг0„) разрезах и долю электроэнергии, потребляемой с 24 до 6 ч (Кноц) (тебя.З).

Таблица 3

Число часов использования максимума графика энергосистемы и доля энергии, потребляемой в ночные часы при различных режимах ЭТУ

Режимы работы оборудования для' ™ ! • К ^

горячего водоснабжения .j сут,ч , Тро„,ч , 7юч"°

Без аккумулирования теплоты

С аккумулированием теплоты в ночное и дневное время

Со. 100$ аккумулированием теплоты в ночное время

17,5 1440 .20

б 494 . 63...73

"75 15 55 Ж" 5'о~ Но а.о гг-р РисЛ. Удельные приведенные затраты на теплоснабжение сельскохозяйственных потребителей:

— - - централизованное теплоснабжение (котельные на твердом топ-йи5е)тпР!1 часовой производительности: I - 4,5...8 ГЛж/ч (Г<й

- природшй гвз при объемах расхода: 4 - 1,3 млн.м3; 5-2,3 шн.м3;^«.

—- - электроснабжение: 6 - внепиковое (пои стоимости электри-

энергии н<3 боле(3 . .3,9 к/кВт.ч); 7 -комбинированное

- то ко при

при отояитольно-пентиляциониоЛ нагрузке менее СОъ; отопительно-вентиляционной нагрузке более 50,»; 9 -ротсялоснабяенке (ДЭТС при стоимости электроэнергии 4",2...4.8 к/к13т.ч); 10 - внепиковое при стоимости 4,2...4,8 к/кВт.ч; II зисное^(крупные алектрокотольнио при стоимости электроэнергии

Р.ИВт

ба-

' Д^йлнлЛиздага

т, Ч

Рис.2. Оценка провалов графиков электрических нагрузок онергосистем

Целанэнерго и Алма-Атаэнерго: I и 2 декабрьский график;3 и 4-июльский график (1,3 - Целинэнерго: ¿,4 - Алма-Атаэнерго); 5 и 6 - уровни выработки базисной энергии соответственно Алма-Атаэнерго л Целинэнерго; Т„ - продолжительность пиковой нагрузки; у - коэффициент заполнения графика; й - коэффициент неравномерности. * V3

Анализ графиков нагрузки энергосистем республики позволил определить длительность минимума, в течение которого можно использовать внепиковую электроэнергию: в зимний период - 7...8 ч, летний -5,6...9,2 ч (рис.2). Наиболее эффективным по приведенным затратам является использование ЧЬ% внепиковой и 2Ь% базисной электроэнергии. Частичное использование электроэнергии в максимуме нагрузки энергосистемы дает возможность сократить количество установок на животноводческих комплексах, что снижает капвложения в электрификацию горячего водоснабжения на 25...27$. В целом же использование внепиковой энергии позволяет снизить затраты на теплоснабжение на 12...25$.

Энергосистемами Казахстана в настоящее время может быть отпущено около 3,5 млрд.кВт.ч внепиковой электроэнергии, а к 2000 году ее отпуск может возрасти до 6 млрд.кВт.ч.

Для определения суммарных удельных затрат на электротепловоз оборудование и передачу электрической энергии, расходуемой на тепловые нудды животноводческих ферм 200 и 400 гол. КРС проведены соответствующие расчеты при различных вариантах электротеплоснабкения*/17/, Суммарные приведенные затраты по вариантам записываются в виде:

Зу'з '=За + Зртп -1-3вл +3ИЛ +30$- /гДхк} <1 >

где Зэ- зашкажщие затраты на электроэнергию; Зртп- приведенные затраты на трансформаторные подстанции;; Зил ~ приведенные затраты на линии высокого и низкого напряжения; 3Ct>~ приведенные затраты на электроприемники нетеплового назначения; Зэту- затраты на электротепловые установки, Р/ГД>;с.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы: Зуд- зависят от объемов расхода теплоты, способа электротеплоснаб-кения, типа оборудования; при злектротеплеснабжении по свободному графику половина затрат приходится в энергосистему, а по режимному графику (с использованием аккумулирования) - на электротепдовое оборудование (до 45%). Зуд- при установке ЭТУ непосредственно у потребителя на 20% ниае по сравнению с электрокотельными.

2. ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ, МЕТОДИКИ* РАСЧЕТОВ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ТЕШЧЕШ1Х СРЕДСТВ ДЛЯ ЭЛЕК1Р0ТЕШ1 ОСНАЩЕНИЯ

Методика о^осн_ования_парам_ет£о_в систем_элект£о-2еплоснаЗжения_с~акк^ьщлир_овэнием теплмы для ~ ~ _ !и£0тн]5в_0ще£К^х_ферм и комплексов_ ~

В отличие от существующих предлагаемая методика учитывает динамику

теплопотребления животноводческого комплекса, степень аккумулирования теплоты и децентрализации теплоснабжения.

Расчет системы электротеплоснабжения (Э1С) состоит из следующих этапов: выбор и обоснование схемы теплоснабжения, исследование математической модели процессов теплопотребления, расчет динамики расхода электроэнергии с учетом типа регулирующих элементов АСУ, выбор способа аккумулирования теплоты и степени децентрализации теплоснабжения, расчет параметров теплогенерирующего оборудования.

В общем вида система регулирования теплопотребления животноводческого комплекса монет быть представлена системой из шести уравнений: , и А •

А се

(§•*'*•> ■

где поток теплоты к теплоносителю, Вт; А - средний расход

электроэнергии 2НУ, кВт.ч, причем А » Р'ГС , гдъ Р-2Рс ~ суммарная установленная мощность ЭНУ, кВт; время работы тепловой установки, ч; /<х, А'л - коэффициенты пропорциональности, причем

" л^зд '/¡г,00 . -а Кх ; в коэффициенты К]_) Ад входят -

коэффициент запаса; к.п. д. нагревателя; - водяной окпива-

лент аккумулирующей системы, гсД?я/0С; фа - поток теплоты, расходуемой на охлаждение системы, Вт; - коэффициент теплотдачи, Зт/м^°С;

температура окрулокудего воздуха,°С; фсг- объем теплопотребления, Вт; фу - количество теплоты, запасенное в аккумуляторе электротепловой установки, Вт;Р - площадь аккумулирующей емкости, м^;

~Ь- параметр теплоносителя (температура),°С.

Функции Л (У и ¿с ) определяются типом и конструкцией

регулирующих элементов. Для случая плавного регулирования можно записать:

¿'¿о+ХзА, О)

гДе параметр теплоносителя при нулевой производительности

ЭНУ,°С; М3~ коэффициент статической характеристики ЭНУ,°С/кВт.ч.

Решение системы уравнений (2) позволяет получить общее уравнение

- 20 -

динамики расхода электроэнергии:

Kj.' К2.

Ai (Фы (4)

На основе уравнения (4) можно получить выражения для расхода, электроэнергии,.идущей на горячее водоснабжение Агд~ 11 обогрев производственных помещений Аот.

Степень аккумулирования теплоты

\/ 4 Ф<Ы

Vbкк - /ООО с (i'l -1^). J(uj (5)

гДе SQ^TBt ~ суммарный поток теплоты, расходуемый на горяче водоснабжение, Вт; и - начальная и конечная температуры воды, °С; Kucrj - коэффициент использования аккумуляторов теплоты в течение суток.

Средняя мощность электрического водонагревателя (ЭВН) в течение суток при работе с периодическим нагревом аккумулятора теплоты (кВт) / . £ л л?

где фог- поток теплоты, расходуемый на обогрев помещений, Вт. Поминальная мощность ЭВН Рном ~ /?/> • ^см} ,

где Kay- коэффициент средней мощности. В свою очередь/<см~—^^> где максимальный расход электроэнергии при работе ЭВН в

номинальном режиме; А - расход электроэнергии с учетом колебаний значений потребляемой мощности в зависимости от режима работы. Если ^Сус}— время достижения установившегося значения мощности ЭВН, то ^Wc""^-.^Принимается, что Рус7 ^ ~ время цикла работы., ч. .

Мощность ЭВН при начальной температуре воды на входе-■ —^

где G- - нагреваемая масса; С - теплоемкость. ^

По уравнению (4) определялся расход электроэнергиидля тепловых установок с различными емкостями аккумулирования теплоты Уакк и по данным вычислений строился суточный график потребления электроэнергии. Из графика определялся диапазон регулирования ЭНУ кок по расходу теплоты, так и по расходу электроэнергии^ = , с/- AHqiC- m

При рассмотрении системы электротеплоснабжения как объекта регулирования определялись аналитические зависимости динамики элементов объекта, исходя из экспериментальных данных /20,21/. Как оказалось,' передатсшая функция ЭНУ, системы отопления и бойлера-теплоаккумуля-

тора имеет вид функции второго порядка /22/. При разработке Э11У и устройств автоматического регулирования it ним лередаточнал функция использовалась для оценки стабильности работы системы регулирования и объекта.

Анализ теплопотребленил животноводческих комплексов показал, что суммарная производительность электронагревательных установок должна регулироваться в пределах 1,4...2 раза. Такой диапазон регулирования обусловлен гшкообразним характером тепловой нагрузки на технологические нуядн в течение суток. Если иметь централизованную систему теплоснабжения комплекса, то длз реализации требуемого диапазона регулирования производительности ЭНУ потребовалось бы создание специальной системы автоматического регулирования, что привело бы к увеличению капитальных затрат на теплоснабжение и удельных затрат на единицу продукции животноводства. Поэтому, чтобы уменьшить диапазон регулирования ЭРУ, следует их включать в ночные часы провалов графиков нагрузки энергосистемы совместно с аккумуляторами теплоты.

В общем виде технико-экономическая модель сравнения уровней децентрализации и аккумулирования теплоты мокет оцениваться условием 3 = &K-t- И—г мин.

Технико-экономический анализ составляющих удельных приведенных затрат в системы ЭТС показал, что оптимальные уровни децентрализации и аккумулирования теплоты зависят от объема теплопотребленил

способа элсктротеллоснабленил и типа электротепловых установок. Оптимальным уровнем является использование электрической энергии в провалах графиков электрических нагрузок энергосистем. В этом режиме затраты на единицу теплоты няне, чем при базисном элзктротеплосноб-пении на 1,6...3,1 руб/СДд. Оптимальный уровень комбинированного ЭТС - потребление 75% внепиковой и 25£ базисной электроэнергии.

• Системы и технические средства электронагрева води и получения пара в животноводстве

Комплекты обор^дования_для__наг£ева_П2Щ 11 обог£ева_помецений «1Вотноводческих_ферм и компле£Сов_КСГВ-МОО/25 и К0ГЗ-2500/бЗ__(Ю0).

Для создания децентрализованных систем электротеплосчабдения животноводческих комплексов, ферм и других сельскохозяйственны:: предприятий разработаны два типоразмера комплектов оборудования для горячего водоснабжения и одновременного обогрева помещений - К0Г8-1000/25 и КОГВ-2500/63 (100). Комплекты включены в "Систему ыашшГ для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на

1986...1995 гг., ч.П.Животноводство, поз.К 12.1.45 и Ж 12.1.46

Комплекты КОГВ предназначены для нагрева воды с разовым расходом 1000 и 2500 л на технологические нужды коровников 200 и 400 голов с одновременным обогревом в зимний период подсобных помещений молочного блока. Они могут использоваться в различных других технологических процессах, связанных с потреблением горячей воды и обогревом помещений в зимний период года /23...23/.

Комплекты оборудования состоят из электродного водонагревателя, бойлера-теплоаккумулятора и шкафа управления и автоматики. Радиаторы отопления устанавливаются в обогреваемых помещениях заказчиком (см. рис.3).

Рис.3. Принципиальная схема комплекта оборудования КОГВ-2500/63(100): I - бойлер-теплоаккумулятор; 2 электродный водонагреватель; 3 - шкаф управления и автоматики; 4 - расширительный бак; 5 - циркуляционный насос; 6 - подставка; 7 - трубопроводы; 0 - радиаторы отопления.

Таблица 4

Основные характеристики комплектов оборудования горячего водоснабжения

_ Показатели ШчГ^^-Г-Г^ _____________________МГВ-Ш0/25 _!_ К0ГВ-2500/63_ _

________11,11___11 _ 11___с _ 11____с i _ i

Номинальная мощность; кВт - 25 63

Номинальное напряжение, кВ 0,4 . 0,4 Номинальное удельное сопротивление

воды в водонагревателе, Ом.м 30 10...50

Рабочий объем бойлера-теплоаккумулятора,л 1000 2500

Расчетное давление воды в бойлере, кПа 250 250

Температура греющего теплоносителя,°С 95 * 3 95 £ 3

Температура воды в бойлере,°С начальная 12 ± 2 12 ± 2

конечная 70 ± 2 70 1 2

Время разогрева воды в бойлере,не более 6 6

Продолжение таблицы 4

I !

2 ! 3

4000 10000

2000 5000

¿00 400

250 550

18 1 2 18 ± 2

2500 3000

Суточная производительность, л

свободный режим принудительный режим Количество обслуживаемых животных,гол. Объем обогреваемых помещений, м3 Температура воздуха в ооогреваемых помещениях,°С Стоимость, руб.

Греющим теплоносителем служит горячая пода с температурой +95 ^ 3°С, которая поступает из электродного водонагревателя и циркулирует в первичном контуре: водонагреватель-теплообменник - радиаторы'. Летом контур "водонагреватель-радиаторы" отключен. В качестве источника теплоты п комплекте когв-юоо/25 могут использоваться электродные водонагреватели ЭВН-10/20-0,4, ЭВН-25, (разработанные НПО "Казсельхозмеханизация") и ЭПЗ-25, а в К0ГВ-2500/53 (100) -ЭВН-63/0,4, 0ВИ-60 (разработки НЛО "Казсельхозмеханизация") и 3113100. Вода в бойлере-теплоаккумуляторе (ВТ) нагревается за счет теплоотдачи горячего теплоносителя, протекающего через теплообменник, который установлен на дне корпуса. К водопроводной сети Б'Г подключается через трубопровод холодной воды с помощью запорного вентиля и обратного клапана. При разборе горячей поды холодная подастся под напором по трубопроводу п бойлер. С целью уменьиения потерь ВТ покрыт теплоизоляцией.

Для регулирования температуры води в бойлере и автоматического управления комплектом (отключение установки при достижении номинальной температуры воды в ВТ или з помещении и включении ее при снижении температуры) п крышки ВТ и ЗВН оставлены датчики терморегуляторов, размещенных в пклфу управления ШУЛ. Шкаф управления ШУА обеспечивает следующие рекимы работы комплектов: принудительный, свободный, летний и зиший.. Комплекты могут работать только на отопление, горячее водоснабжение и на отопление ^и горячее водоснабжение одновременно. Предусмотрено ручное управление. Комплекты работают в автоматическом режиме согласно программы, задаваемой реле времени. Имеется защита от пропажи напряжения одной из фаз.

Анализ графиков электропотребления на МТФ позволил обосновать принудительный режим работы комплекта: в зимнее время включение ЗВ" продолжается 20 часов, в летнее - 12 ч. Таким образом обеспечивается 2-х кратный 6-ти часовой цикл нагрева воды.

Ме20ди^а_опр^дел^ния_т^е^окюй_кющност21 _волоиа_грепателя КОГВ. При определении потребной мощности водонагревателя, входящего в КОГЙ, необходимо провести расчет общего погребного количества теплоты.

Общий тепловой поток (Вт), необходимый для технологических нукд и обогрева помещений молочного блока с учетом теплопотерь

Ф^Фгв+Фог+Фо,

где фг&- тепловой поток, расходуемый на горячее водоснабжение; фог- поток теплоты, расходуемый на обогрев помещений, Вт; фо- поток теплоты, расходуемый на потери ВТ, Вт.

сА -0^r&Va^.n-p-c(tr~tH)

V^s ~ ^ ' t0)

где Vitt« - вместимость бойлера-теплоаккумулятора, ы°; /7 - число циклов расхода води; кг/ы3; С - удельная теплоемкость воды С= 4,19-Ю3 Д>й/кг.°С; — температура холодной и горячей

воды, °С;J> плотность вод'а.кг/м3.

ф ~ 0Лт[Уп/3в св (te -in) + Vn for it в-tn)] t (g)

L/

где Vn - объем помещения, и3; ^yO - плотность воздуха при ~t&= I8°C, кг/м3; Ca- удельная изобарная теплоемкость воздуха; С0- 1'103 Дтк/ кг.°С; сраг~ удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3.°С.

Ф ~ ОЯГ&[К1 £(£rtBh-kzF2(tl-L)+

+ (i'rta ) i-KzF, (b'x-ta)+^Fs {ta-&)J / (I0)

гДе K_t коэффициенты теплопередачи or горячей воды к поверхности слоя изоляции в бойлере и трубопроводах соответственно,

- площадь поверхности слоя изоляции БТ, м^; - площади

входящих и выходящих трубопроводов, м^; температура горячего

теплоносителя,°С; 2^- температура вода в БТ,°С.

Мощность электродного водонагревателя в кВт определяется по выражению _ Ф&и;

1000. ¿,вн>

где ¿эцц- к.п.д. водонагревателя.

Поверхность нагрева теплообменника определится

р _ о,т 14* с. (i"- t'z)Uг '¿di)

(¿l-éD-v ' ( }

где \/аю< - вместимость бойлера-теплоаккумулятора, м3; J3 - плотность воды, шум3; С- удельная теплоемкость, кДж/кг?С; -температура воды в ВТ в начале и в конце нагрева,°С; ti, ~ тем~ пература греющего теплоносителя на входе в БТ и на выходе из БТ,°С; c¿± - коэффициент теплоотдачи рг греющего теплоносителя к стенкам трубок, Bt/m*\°C;g¿, - коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде, Вг/м^.°С; — толщина стенок трубок, м; теплопроводность труб, Вт/м.°С; -'наружный диаметр труб пучка теплообменника, и; dgH~ внутренний диаметр труб теплообменника, м; "V- время одного цикла нагрева воды в бойлере до заданной температуры, ч.

Определение оснокшх^параметроп и ií^rB-1000/25.

Для улучшения технико-экономических показателей ШГВ определялся оптимальный реяии его работы в лабораторных и производственны;: условиях (в молочном блоке коровника на 200 голов). Для исследований садраб_отана метопдка, позволяющая с помощью специально изготовленного набора измерительных преобразователей (Ш), преобразующих различные физические параметры К0ГВ в электрический выходной сигнал, регистрировать ice показания на светолучевсм осциллографе. В результате испытаний определены факторы, оказывающие наибольшее влияние на работу К0ГВ и прежде псего, на величину мощности ЭВН /29/. Ис-еледовение вариантов яокотрукции ЭВН показало, что размещение входного патрубка у дна, а вькодоого - на крышке SBH значительно сни-иазт гидравлическое сопротивление воды. Благодаря этому скорость естественной циркуляции вода увеличивается и расход ее возрастает до 504 л/ч (при расположении патрубка в боковой поверхности он равен 41? л/ч), а время' нагрева воды в ВТ до 70°С снижается с 6,6 до 5,3ч, Била найдена оптимальная точка размещения датчика (ИП) САР (п центре нагрева К0ГВ - на кршкэ ЭВН), в результате чего работа системы САР и К0ГВ стала устойчивой.

Определены факторы, влияющие на мощность ЭВН. Как видно из рис.4> при работе ШГВ в реаше естественной циркуляции поды мощность ЭВН достигает 96^ номинального значения через О,9...1,1 ч после включения, а при работе с циркуляционным насосом - к концу разогрева в БТ

(6,1...6,3). Кривая I имеет экспоненциальный характер и апроксими-руется выражением ^

Ра)=Рн-еЛ+ГРу*гО-е ), (12)

где - начальная мощность ЭВН, кВт; Т- постоянная времени, Т = 1030 с; ТГ- время нагрева, с; коэффициент, учитывавший чистое время работы ЭВН в установившемся режиме, определяется экспериментально ( У = 0,66); Русг - установившаяся мощность ЭВН, кВт.

Зависимость '5 имеет степенной характер

РСЗ)^РН + 0,00237Г%. (13) '

Влияние расхода воды через ЭВН на его мощность носит обратный зависимостям ^ и 3 характер: мощность тем ниже, чем вше расход. Вид зависимости несколько изменяется с изменением удельного сопротивления воды. Кривые 2 и 4 показывают, что г.ри одной и тойаэ температуре воды мощность ЭВН значительно различается в реглмах естественной и принудительной циркуляции.

Полученные донные свидетельствуют о том, что работе», КОГВ-ЮОО/25 в режиме естественной циркуляции воды позволяет быстрее, развить номинальную мощность ЭВН и, следовательно, увеличить его'тепловую ыоц-ность ¡1 ускорить процесс разогрева воды в БТ. .

При исследовании зависимости температуры нагреваемой воды в БТ от времени при различных режимах работы КОГВ (рис.5) установлено, что терыосифоншле экраны (13), расположенные над теплообменником в Б'Г, интенсифицируют теплообмен в условиях свободной конвекции в большом еобъеме кидкости. Термосифонные экраны изогнуты, таким сбраэоы, что охватывают теплообменник сверху. Это создаст более интенсивную направленную циркуляции воды, так кап ускоряется свободное движение вверх нагретых ее частиц, обусловленное разностью плотностей нагретых и холодных слоев. Скорость циркуляции теи вкса, чем больше разность плотностей.Наибольшая разность - казду верхними (холо$пл:л) и . нижними (горячими) слоям! вода в БТ, каэду которыми и установлены термосифонные экраны»

Эффект от применения термоейфиаш экранов, как иидцо из рис.5 наблюдается при естественной и принудительной циркуляции воды с контуре ЭВН-БТ (кривые I и 3). При параллельной работе ЭВН ¡¡а БТ и систему отопления (кривые 5...8) как при естественной, так и принудительной циркуляции воды эффекта от применения терлосифошшх экранов нет. Это обусловлено снижением температуры греадего' теплоносителя в этих режимах работы и, следовательно, интенсивности теплообмена.

7 2

Г Л 3

и > ^ ■ ■ л

JL

О i—

О

I—

а

по

'¿':-П 360 х, мин

200 _i_

ISO 600 G.S.j'!

га

40

so

tü'c

Рис.4. Зависимость мощности ЭВН(Р) от времени работы НОГВ (■£"), расхода воды через ЭВИ (О ) и ее температуры на выходе ( ) при естественной и принудительной циркуляции: 1,3 - от времени (2г) соотв. при естеств.и принуд.циркуля-,, цин; 2,4 - от температуры ( ) - соотв.при той же циркуляции; 5 - от расхода воды через ЭВН (С ) при = 35 Ом.м; б -то же при /р0 = 47 Ом.м.

f., 'С,

4//

-///

?->р

HU Z'tU 350 t,HUH

Рис.5. Залисиносгь температуры ногсезаомой воды tz в бойлера при установке тепмосп^онньк экранов (Té) и без них для"*разлнчных условий от прсменп ('£"):

1,2 - при естествен .циркуляции в системе соответстз.с '13 к без них; 3,4 - пр:< прлнуд.ц^ркуляцк'! соотв.с W и без них; 5,6 - пои естеств. цнр;;уллц:п и параялельц.роботе па отопление с 1Э и без них; 7,8 -при принуд,циркуляции я пасалло.чьн.работе на отопление с 'ГЭ и без ш:з; I - горлус БГ; Ii - тергселфонные окраны; Ш - теплообменник.

Энергетические показатели режимов работы КОГВ подтверждают целесообразность применения термосифоккых экранов в БТ и работу комплекта оборудования в условиях естественной циркуляции воды. При естественной циркуляции время нагрева ворд в радиаторах систе-m отспяенил помещений сокращается на 2,5 ч.

Таким образом, з оптимальном реяимэ роботы циркуляция воды в контуре КОГВ долгяа быть естественной, над теплообменником в БТ рекомендуется устанавливать термосифонные экраны; ЯП системы автоматического регулирования и выходной патрубок необходимо располагать в крышке SEH /27,29/.

С помощью метода активного планирования многофакторного эксперимента определены оптимальные значения факторов, оказывающих наибольшее влияние на режимы работы КОГВ /30,31/: мощность электродного водонагревателя - 25 кВт, площадь теплоотдачи теплообменника - 3,32 м2, скорость циркуляции греющей воды - 0,28...О,32 м/с. Указанный метод использовался при разработке, исследовании и проектировании типоразмерного ряда электротеплового оборудования типа КОГВ и может быть применен для аналогичных разработок.

Многолетняя эксплуатация комплектов оборудования в хозяйствах, зоотехническая оценка и Государственные испытания КОГВ-ЮОО/25 показали, что количества воды в бойлере-теплоаккумуляторе, нагретого до температуры +70°С, достаточно для технологических нужд коровников (промывка доильной установки АДМ-8, молочного оборудования АД-МОА, подмыв вымени и др.), т.е. полностью обеспечивает нужды молочного блока в.горячем водоснабжении.

В оптимальном режиме удельный расход электроэнергии на горячее . водоснабжение составляет 1,2...1,4 кВт.ч/гол, в летний период и 1,8...2,1 кВт.ч/гол в зимний период, учитывая, одновременный обогрев помещений молочного блока. Время разогрева ворд в бойлере в летний период 4,3...5,3 ч, а в зимний с системой обогрева 7,7... 7,9 ч. Средняя температура воздуха в подсобных помещениях +18°С при влажности 70...75%, то есть обеспечиваются нормальные условия работы обслуживающего персонала.

В последние года в Казахстане решается вопрос об использовании возобновляемых источников энергии, в частности солнца, на тепловые нужды сельскохозяйственного производства, что может дать значительную экономию энергетических ресурсов /32,33,35/.

На базе комплекта ГОГВ-1000/25 разработана установка КОГВ-ЭС дли использования солнечной энергии с электрическим дублером. Она предназначена для горячего водоснабжения коровника 200 гол. с апреля по ноябрь и смонтирована на ШЗг J? 4 колхоза "40 лет Казахстана" Илийского района Алма-Атинской области /34/. Гелионагреватель установки ГН имеет общую площадь 25 м^ и состоит из 30 термоизолированных радиаторов типа РСГ2-1-8. Теплоноситель (вода); проходя через ГН, в зависимости от количества поступающей солнечной радиации нагревается на Ю...35°С. Для аккумулирования нагретой жидкости служит бак-накопитель (БН), позволяющий 2 раза в сутки заполнять бойлер-теплоакк^мулятор (БТ) теплой водой,которая догревается затем электродным водонагревателем (ЭВН) до 70°С и расходуется на технологи-

ческие нужды. Средняя температура воды, поступающей в БТ, рапна 30...55°С. Средняя мощность гелиснагревателя - 4,4 кВт (в ясные дни 5,3...5,8 кВт при к.п.д. 0,32). Заполнение БТ водой, нагретой в 0JJ, лозволяс-г сократить время работы на 2,0...2,7 ч в ясные дни и па 1,5,.Л,8 ч б пасмурные по сравнению с режимом нагрева БТ,заполненного водсй ''из водопроводной сети с температурой 12 - 2°С.

Экономия электрической энергии составляет 40^, что при ногрево поды на технологические пул дм коровника 200 гол. позволяет сэкономить около 14 тыс.лСг.ч в год.

Ъщовгщк^рный пяд ¡эл^ктрпдццх водонагриател^й^ЭШ{-6/9;

,4 iZbjBH^I6ЭВН^25 ;_ЭБ! 1-63/0,4

Электродные водонагреватели указанного -хнпоразмерного ряда били разработаны в разные го^-i в соответствии с егрозоотребовшиями (ис-ходнши требованиями) по заданию Г.'.СХ Республики Казахстан. Номинальная мощность нагревателей соответственно равна 9; 16/25; 16;25 • и 63 кВт. Все нагреватели трехфазные и шлею? следукцио основные элементы: корпус, герметически звкритый крызксй, комплект рабочих ЗЛСКТрОДОЗ О tok03b<)£«J2l, входной н бпходйоЯ патрубки, механизм для рсгулпроггдая ковкости, прздохрЕнигелыкЯ ктапан, нссто для установки ратчика тзрчорггулятсра. Водон8грев&';зли уогут иметь различив •:сполнс;шя а устаказлягаться в защитные кожуха.

Наиболее простой п толшяопгагый в изготовлении тадзматдл^ ¿SH-10/20-0,4 /26/ общего незначения нонет использоваться как самостоятельно, так и п комплекте К0ГВ. Он имеет комплект отгреватеяыаг. аяеаентоэ, состояний из трех изогнута под углом 120° пяасти! из стали Ш8П9Т (аналогично рис.6). Начальная мощность Ri ЗОН, имещего классическуэ группу электродов, была определена рряеэ (В.И.&мриоэ, 11.А.Рубцов и pp.). Однако при многократном использовании выражения для ,{о в практические расчетах, оказалось, что найденная расчетная величина значительно отличается от экспериментальной , так, что потребовалось определение поправочного коэффициента сС -fo'/fo> Найденная величина ctcp = 1,73. Тогда начальная мощность нагревателя

f /о ¿м

где —1— ~4. ( -в- I -5-1 - отноаение полных эллиптических

H(Kj) Л \ 6 6 /

интегралов первого рода в функции от диаметра бака нагревателя (О)', расстояния между электродами (¿> ) и ширины электродов, приходящейся на фазу (а); К('/<!,) / /£_ \ ; А - высота электродов;

К (К,) \ о ' о I

¿Г - удельная электрическая проводимость вода при 20°С; 11 - линейное напряжение сети; предполагается, что ^ — Ц - высоте активного слоя воды (проточный водонагреватель). Конечная мощность нагревателя Р - а' 20+ ¿н , где Ьи Т- начальная и конечная теыперату-20+~Ьн ' Н

ры воды.

На основе метода электростатической аналогии получено выражение для определения геометрического коэффициента ЭВН с угловыми электродами в виде сплошных пластин и проводящим корпусом

6(И+с/) ' (15)

где В - расстояние между электродами; / - ширина пластин электродов; с/ = -^ --расстояние между корпусом ЭВН и эквивалентным электродом радиус корпуса; - радиус эквивалентного элект-

рода).

Геометрический коэффициентЛ является вашим параметром, характеризующим конструкцию электродной группы, электрическое сопротивление фазы нагревателя и мощность применительно к данной конструкции электродного водонагревателя.

В разработанной конструкции электродного водонагревателя ЭВН-Ю/ 20-0,4 электрода иыезог значительную активную поверхность, что обуславливает существенный расход металла на их изготовление. Кроме того, ухудшается теплообмен между частями воды, находящейся в объема между сплошными' пластинами электродов и частями воды в объеме корпуса, что приводит к перегреву вода в ыежэлектродном пространстве при получении заданной температура воды на выходе из водонагревателя. Сказанное способствует интенсивному образованию накипи. Качество воды ухудшается из-за электротермической коррозии значительного количества железа. Указанные причины ухудшают условия работы электродной группы, что сказывается на ее надежности в работе. Изменение мощности нагревателя производится ступенчато (16 и 25 кВт) сменой комплектов электродов, имеющих разную активную поверхность.

В результате совершенствования нагревателя, выпускаемого с 1972 года, был разработан Длектр_ощый водонагреватель ЭВН-16 номинальной

мощностью 16 кВт. Нагреватель предназначен для сельскохозяйственных и коммунально-битовых объектов, в частности для обогрева жилья.

В новом водонагревателе ЭВН-16 сплошные углообразные электроды заменены углообразными рамками (рис.б). Для регулирования мощности нагревателя меяду электродами установлен комбинированный экран в виде трехлучевой звезды. Верхняя часть экрана выполнена из металла, нижняя - из диэлектрического материала. Высота каждой части равна сысотэ электродов. Для анализа работы рамочных электродов были рассмотрены электрические псля рамки и сплошного электрода (рис.7). Напряженность электрического поли на осп рамки и сплошной пластины равна

РЮо СО.1,1

где С1а- заряд, равномерно распределенный по поверхности;

Со*,{. - £/%; /? У'о -I- " ; - расстояние между электродами; . /7 - высота электродов.

После интегрирования получим зависимость изменения напряженности поля пдоль оси ^ £

' С17)

Максиму?.! напргксенност!: поля для рамки наступает при £ =0,707^/2, а для сплошной пластины при £ = 0. Следовательно, для ¿> 0,707/7/2 при ор/юн к гон ко значении заряда поверхности, заменяя сплошную ПЛаСТШУ рамкой, «скяю пол.у<«'.ть пел9, подобное пол» сплошной пластины. На рассгопнии о > -И/?- линии поля рамгш направлены по радиусам, проведении5.! па его центра тяжести, а эквипотенциальные поверхности - сфорпчзскко. Нгпшиолыгао рассгояиио между рамочными электродам:! определится: б-нин~%- 0,707&/2. > при п&о.

Для углообразних электродов в виде рамок с помощью метода электростатической аналогии было найдено выражение для геометрического коэффициента: .•

2

г до Я - радиус стороны рамки; ~ расстояние до зеркаль-

ного отображения 1-й стороны электрода (рис.8); радиус корпу-

са; Ну расстояние от центра межэлектродного пространства до 4-й -стороны электрода.

Сопротивление фазы водонагреватели равно

(19)

Рис.6. Поперечное- сочение водонагревателя с углообраэными электродами в виде рамок

тде X - геометрический коэффициент (18);$ - высота электродов;р - удельное сопротивление нагреваемой жидкости.

При регулировании мощности водонагревателя максимальная его мощность обеспечивается при введении в ыежэлектроднос пространство металлической части экрана, а минимальная - диэлектрической части, Отметим, что при _отсутствии комбинированного экрана, электродная группа электрически соединяется через нагреваемую ., • проводящую среду по схеме "треугольник" (рис.8), а мощность нагревателя определяется по формуле

Рис.7. Электрическое поле рамки и сплошюй пластины: а, б - основные соотношения рамки и сплошной пластины; в,г - характер

ш

(20)

Яфо

где С//1 - линейное

напряжение,

^ „ /.,„. фазное сопротивление электрического поля; 1,2 - зависимость^/^ прй отсутстаии зкрана.

Фазные электроды взаимодействуют между собой половиной своих поверхностей. При введении в межэлектродное*пространство.металлической части экрана эквивалентной схемой соединения электродов

опаяется "звезда" (рис.0).причем во взаимодействии фазных электродов между собой участвует вся их активная поверхность. Это обуславливает 4-х кратное уменьшение фазного сопротивления. Нз эквивалентной схемы следует, что фазное сопротивление з этом случае будет равно Кфн . Тогда мощ-

ность определится как

Ж

(21;

Рис.8. Эквивалентные электрические схемы соединения электродов: а) - без экрана; б) - пот металлической части экрана в'нгкэлект-родном пространстве; в) - при диэлектрической части экрана

Кфо

То сеть, мощность увеличивается по сравнению со схемой "треугольник" на 33%, чем достигается .расширение диапазона регулирования." При диэлектрической части экрана значение минимальной мощности определяется взаимодействием электродов меэду собой через слои воды, находящиеся шив и вьпа электродов. На эквивалентной схеме (рис.бв) это взаимодействие характеризуется сопротивлениями Я^ц и

Как показали испытания, применение рамочных электродов для ЭВН ыощнсстыз до 25 кВт позволит снизить металлоемкость электродной группы с 0,065 кг/кВт для сплошных электродов до 0,05 кг/кВт для электродов в виде решетчатой поверхности и до 0,03 кг/кВт - для электродов в виде рауо;: {рис.9). Следует отметить, что при использовании электродной группы с рамочными электродами в ЭВН обеспечивается хорошая циркуляция воды. Скорость ионизации или растворения яелеза в иоде снижается за счет уменьшения в 1,5...9. раза площади электродов, подвергающейся коррозии, что приводит к повп-пешго качества нагретой воды. Использование комбинированного экрана в водонагревателе ЗВН-16 позволяет регулировать его мощность в пределах от 40 до 100% (рис.Ю).

Электродный водонагреватель ЭВН-25 имеет принципиально новую конструкцию (рис.11). Благодаря использованию многоэлеыентннх электродов и поперечной схемы их расположения в корпусе, достига-

р.кй

1,6.

о,<?

о,»

Рис.9. Зависимость мощности и металлоемкости двух.прямоугольных электродов от их площади: 1,4 - электроды в виде сплошной пластины; 2,5 - электроды в виде решетчатой поверхности^ 3,6 троды в

1той поверхности: 3,6 - ялек-! виде рамок; 1,2,3 -Р=£,(ЛЬ

ется повышение эксплуатационной надежности и снижение металлоемкости. Предложенный комбинированный способ регулирования мощности (раздвиганием электродов, и схемным переключением с "треугольника" на. "звезду") обеспечивает работоспособность водонагревателя при изменении удельного сопротивления воды в ыироком диапазоне. Техничес-' кая новизна конструкции ЭВВ-25 задащена авторским свидетельством /38/.

Разработана общая методика расчета электрической проводимости между шогоэлеыенг-ныш электродш.н!, получены аналитические выражения для проводимости между дугообразными электродами круглого сечения и оптимизации их параметров, исследовано распределение плотности тока по элемента:.; электродов.

Ыногоэлементный электрод водонагревателя (рис.11) представляет собой набор цилиндрических элементов (стер-

Рис. 10. Кривая регулирования ыощ- кней), имеющих дугообразную ности водонагревателя ЭВИ-16.

форму, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и электрически соединенных между собой. Такая конструкция электродов обеспечивает более развитую активную поверхность и снижает их металлоемкость по сравнению с пластинчатой не менее чем в 1,3 раза. .

\

\

к1 у

ч.

Ори исследовании электрического поля между многоэлементными электродами использовался метод электростатической аналогии. Решением системы потенциальных уравнений, ■связывающих 'заряды элементов электрода с его потенциалом,.получено общее выражение для емкости (проводимости) меяду многоэлементными электродами, в которые входят потенциальные коэффициенты. Однако расчет проводимости меяду электродами, кандыЯ из которых состоит из четырех и более элементов, по донной мегс;ике трудоемок. Исследования показали, что плотность' ■тока распределяется по элементам электрода неравномерно, причем сна возрастает при переходе от центральных элементов к крайним. С учетом этого обстоятельства предложена упрощенная методика расчета проводимости между много-злементнкми электродами, в соответствии с которой

где С - проводимость между электродами; £ - общая мина элементов электрода; с±,ст- длина первого (крайнего) и центрального элементов соответственно;

~ представляют собой комплексные выражения, составленные относительно крайнего и цент-

hic.II. Конструкция электродного водонагревателя 8ВН-25: I - корпус; 2 - ирыака; 3 -выходной патрубо?;; 4 - штурвал привода регулятора мощности; 5 - ехгок регулятора; ■ Б - изолятор; 7 - гоковвод;

8 - неподвижные электроды;

9 - гибкий провод; 10 - под-видные электроды; II - диэлектрическая груба; 12 -диэлектрический экран; 13 -входной патрубок.

рольного элементов электрода и содержащие собственные и взаимные

потенциальные коэффициенты, имеющие вид:

Л = -¿М вп] )

где о^а^еСпт - собственные потенциальные коэффициенты первого (крайнего) и центрального элементов соответствепно;^/^^,^^ ¿1П,сСлп',сСтл,сСш,..*сСтп, оСт*' " взаимные потенциальные коэффициенты.

Сравнительный анализ показывает, что при использовании данной методики достигается значительное упрощение расчета, а погрешность не превышает 2,5%.

Для определения собственного потенциального коэффициента цилиндра, изогнутого по дуге, ранее уже предложена довольно известная формула. Нами получено аналитическое выражение для расчета взаимного потенциального коэффициента в системе двух цилиндров дугообразной формы (рис.12), которое имеет вид:

Л - я (к-л/) т)

гДе /2,/д - радиусы кривизны геометрических осей рассматриваемых электродов; $ - центральный угол сектора многоэлементного электрода; - текущее значение угла 0 ; удельная проводимость среды;

Г у &

] -у /-кЧш^ У у^к'йпЪ

о О

- представляют собой полный и неполный эллиптические интегралы первого рода. Они являются функциями модуля /{ , который определяется по выражению

где % - проекция межэлектр'оддого расстояния Р на ось ¿2 ; угол а ф-об

При В <

180 молно пользоваться приближенной формулой

где отсутствуют эллиптические интегралы, что облегчает расчет. Здесь ^ лГШШЕИГ '

"V а-ц

Рис.12. Расчетная схема для определения взаимного потенциального коэффициента . -------

о

рцсЛЗ. ЗазиспкоетьС/$з£(*с/а) ' f, при в = 2-0 *rgQ°i 3 -

При выводе формул (24), и (25) использован метод Хоу, основанный на допущении, что заряд распределяется равномерно по поверхности и по длине электродов. Это равносильно пренебрежению эффектом близости, который значительно проявляется лишь при малом расстоянии между элелтродаыи. На основании допущений, что заряд сосредоточен только на определенной (активной) частл поверхности электрода и распределен по ней равномерно, причем величина площади активной по-веряности зависит от мея-электродного расстояния, получена формула, учитывавшая сф$ект близости

где а - радиус поперечного сочекип дугообразного электрода.

На рис.13 представлены графики зависимости ~

при различных 8 , которые 'ПОЗВОЛЯЮТ судить о характере влккния конструктивных размеров на зе-

(25)

I ■- " с учетом сффзпта близости; -----без его учзгане-х- экспэр.

личину проводимости. В диапазоне малых значений Z/q существенно проявляется эффект близости, что вызывает резкое увеличение про-

- за -

водимости. Для создания условий равномерного распределения плотности тока на поверхности одноэлементных цилиндрических электродов необходимо их располагать на расстоянии, определяемом £10 а.

Установлено, что величина проводимости между многоэлементными электродами зависит не только от межэлектродного расстояния, но и от расстояния между элементами одного и того же электрода. Оптимальные размеры ыежэлементного расстояния определяются из соотношения

Получены эмпирические формулы для поправочных коэффициентов, учитывающих условия нахождения электродов в ограниченном объеме и взаимодействие между собой электродов, которые расположены в одаой плоскости и разделены радиальными перегородками.

Теоретически и экспериментально определено, что при поперечной схеме расположения электродов в корпусе ЭВН неравномерное температурное поле не вызывает неравномерного распределения плотности тока по элементам. Небольшая неравномерность, возрастающая при переходе от центральных элементов к крайним, обусловлена эффектом близости и краевым эффектом. Благодаря этому электродная группа работает при благоприятных условиях, способствующих повышению надежности водонагревателя.

При выборе способа регулирования мощности ЭВН были определены следующие основные требования: а) способ должен обеспечивать регулирование мощности без ухудшения работы электродной группы и б) должно быть обеспечено равномерное распределение электрической нагрузки по всей поверхности электрода. Исходя из этого должны соблюдаться следующие важные условия, учитывающие характер решаемых задач и определяющих безопасную и надежную работу водонагревателя:

а)стабилизация номинальной мощности % при изменении удельного сопротивления вода р„0 ,

¿опт.* ^¿п^^опт.В ^^

Е Едоп ,

б) регулирование мощности с целью приведения ее величины в соответствие с потребной мощностью объекта

2-ю

м

12

10 а б 4 2

Ч]

ГАР,

,г

300 200 100

ЛА»

1,73

5 10 15 20 25 30 35 40р20,ол.м

Рис.14. Стабилизация номинальной мощности при изменении 1.1' -Уф-'ЬСЯю) при схемах А и X \ 2,2' ПР

схемах £ и Д ; 3 - зависимость Р/Р« ; 4,4 -Щтм -

Д ; 3 - зависимость Р/РИ =£3 (Д0) при схемах Л и А соответственно,

Р.кЗЙ 21

20

v ^

12

\

n

\

X,

Ч л

: 0 2 ч б 8 ю 12 2-ю:,м

Рис.15. Кривая регулирования мощности:

I и 2 - при схемах А иХ соответственно.

в

- 40 -f>e = con si

" 1 <i ¿ ¡ (29)

don/».н ^Jn — fjcnm. a ~ Egrrtj

где Jc„miH , jchm.B ~ нижнее и верхнее значения оптимальной плотности тока; - допустимая напряженность электрического поля.

Анализ режимов работы водонагревателя показал, что определенный комбинированный способ регулирования мощности обеспечивает поддержание номинальной мощности при изменении^ в диапазоне от 6 до 40 Ом.м, а также глубокое регулирование мощности в пределах от 14 до 100$ от номинального значения при J* = 40 Ом.м (рис.14,15). Благодаря предложенному способу регулирования, затраты труда на операции, связанные с регулированием удельного сопротивления вода, снижаются в 3,3 раза /39/.

Электродный водод8гр_еватель ЭЗИ-бЗ/0,4 имеет электродную группу, состоящую из трех однопластпнчатьк фазных электродов и шести нулевых электродов (рис.16). Мощность водонагревателя-изменяется экранированием фазных электродов с по;;сщьа диэлектрических пластин, находящихся на общей траверсе, при ее повороте на угол от 0° до 60°. Водонагреватель развивает ноишальиуо мощность 63 кВт в пределах J*Q = I0...50 Ом.м при температуре шходацей вода +93°С-и производительности 1500.. .1700 л/ч. Диапазон -плавного изменения мощности - I5...I00rt¡ номинального значения. При разработке ЭВИ-бЗ/0,4 использован опыт конструирования и испытаний созданных реное водонагревателя ЭВН-50/35 ( /Й:м-с = 50 кВт)-я теплообменника Т0-500 ( & = 500 л/ч). ЭВН-63/0,4 моиет работать ките самостоятельно, так и в комплекте с К0ГЗ-2500/63 (100). При исследованиях SBH-63/0f4 уточнялись методики расчета и определения основных параметров нагревателя'/40/. Для определения ¡.кшкыального допуста:ого расстояния мсгздг олектро-дами определялась напряженность 'электрического поля £доа к фактическая плотность тока,- которая долгла быть /ф^хт ^ (I...2)-I0i ■ /ы ' Расчет велся для = 10 0илкЕз-йф^^ ,

, е, jO ~рга. ¿,'0/(6/i + Ûh) - Применительно к выбранной конструкции при о ="з,7 Ом.м, SSan ~ 13 кВ/ы. При ¿4= Ю°С, Гн-90°С; £э = 0,017 м.

По конструктивным особенности.! расстояние между электродами принято = 3

см, т.е. > • Фактическая плотность тока

(11=

^Яо ¿ц

>

9-

где /{„■= 1,15...1,4 - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение тока по поверхности электрода. При /{ц = 1,2; ^ = 0,26* Ю4 Л/м*\ т.е. • ^ <<; следовательно исключает

образование гремучего гази и пробой.

Высота электродов определяется по выражению

1 - 1* п, а

/р Г 4.

где - радиус фазного электрода (0,13 м); /2 - радиус внутреннего нулевого электрода (0,145 м>; /2 - радиус внешнего нулевого электрода (0,21 м); ¿э - длина дуги фазного электрода (0,18 м); А.- коэффициент, учитывающий влияние материала корпуса нагревате-_ ля; для металлического корпуса = 1,12...1,2; Дф - фазное сопротивление водонагрезатэля , ж(/#/(() Р > Ом.

Для определения значения была создана физическая модель нагревателя, определены се расчетные параметры и проведено их сравнение с экспериментальными данными. При ¿С = 1,15, Яф = 2,2 Ом и указанных вша радиусах электродов, высота электродов .- 0,55 п. Производительность нагревателя

Одной из главных задач при разработке электронагревательных устройств является обеспечение безопасности людей и животных. Для выявления воз!.:о;?;нь"с потенциалов на/корпусе и кожухе ЗВН и ЗТ проводились исследования различных аварийных режимов работы водонагрева—* телей ЗВН-Ю/20-0,4 я ЭВ!1-63/0,4 /40,41/. Исследовалось шесть режимов их включения. Наиболее опасный случай - обрыв фазного провода. 3 этом реято разность потенциалов на корпусе ЭВН-63/0,4 составила о среднем 115 3, а на кожухе не превышала 0,26 В, Наши исследования показали /41,42/, что наиболее надежным способом защиты при подключении ЭЕН на животноводческих фермах в сетях с глухозаземленной нейтралью является применение защитного металлического кодуха и изолирующих вставок с зояулением кожуха и трубопроводов.

. Передвижной электродный пароводонагреватель ЭПВ-25П Передвижной паро'зодонагрёватёль ШШ-25П радработан~для нужд ни-вотноводства, но может использоваться лак пароводонагреватель обще-

го назначения /43/. Его созданию предшествовали работы по парообразователю ЭППЖ-40, парогенератору ЭПВ-25 и установке для дезинфекции УДЙ-1 /44,45,46/. Пароводо-нагреватель (рис.17) имеет раму на колесах, электрический котел, струйный водонагреватель, ак кумулирующую емкость, бачок с постоянным уровнем воды, щит управления, икефы для укладки кабеля и шланга разбора пара или горячей вода. Аккумулирующая емкость дает возможность рабо- '

тать пароводонагревателю в нулевые электроды; автономном режиме в течение 1...2'ч. Мощность и паропро-изводительность могут плавно меняться соответственно от 10

Рис.16. Поперечный разрез электродного водонагревателя ЭВН-63/0,4

I - корпус; 2 - патрубок; 3 - изолированный защитный кожух; 4 - фазный электрод; 5 - нулевые олектро~-6 - изолятор: 7 - шпильки нулевых электродов; о - траверса; 9 - диэлектрические пластины; Ю - вертикальная диэлектрическая пластина;

II - теплоизоляция.

до 30 кВт и от 12 до 42 кг/ч. Максимальная производительность по горячей воде с температурой 65...85°С - 480 л/ч. Давление пара -до 0,07 МПа. Температура - Ю7°С. Удельное сопротивление воды -10...60 Ом.м.

В пароводонагрезателе применена система .электродов в виде концентрических колец. Она обладает большой объемной мощностью при высокой равномерности электрического поля по поперечному сечеииа электродного котла (ЭК) и является одной из наиболее эффективных с точки зрения скорости выхода котла на рабочий режим. Указанные возможности системы весьма важны при использовании ее в котле с малыми габаритами в передвижных установках. Установлено, что сни-кение габаритов и металлоемкости парогенератора может быть достигнуто путем обеспечения соотношения

где //- высота электродов; - расстояние между ними.

12.00

Рис.17. Пароводонагреватель ЭЯВ-25П: 'I —. рагла; 2 электродный котел; 3 - струйный водонагреватель; 4 - аккумулирующая емкость; 5 - икаф для укладки кабеля.

Рис.18. Схема расположения цилиндрических электродов в объеме воды, ограниченном плоскостью: I - объем воды; 2 - электроды; 3 - выводы к источнику напряжения.

При условии (31) исключается также слияние пузырьков пара,приводящее к образованию полостей между электродами.

Одним из недостатков ЭК является его "засаливание" при ра- . боте. Поэтому разработка способа контроля проводимости воды в малогабаритном ЭК определяет принципиальную возможность разработки передвижного пароводснагревате-дя. Еыбор параметров контролирующих электродов является важным этапом проектирования ЭК.

Проведен анализ проводимости между электродами в ограниченном объеме воды и в процессе кипения воды на электродах, обоснована принципиальная возможность снижения влияния уровня воды в котле и парообразования на контролирующих электродах до величин, обеспечивающих контроль проводимости воды с заданной точностью,

разработан метод расчета электродов ограниченных размеров в ограниченном объеме вода /47/.

Обоснован принцип действия системы автоматического регулирования режима работы ЭК, в котором проводимость воды контролируется независимо от мощности котла по величине тока между контролирующими электродами.

При исследовании зависимости величины тока ыезду стержневыми цилиндрическими электродами от глубины их погружения (рис.18) рассмотрены трубки тока между линиями напряженности поля и получено дифференциальное уравнение, связывающее высоту элемента объема с величиной протекающего в нем тока.

. (32)

где /?<>- сопротивление электродов в бесконечно большом объеме воды; ток,•протекающий во всем объеме; £ - величина тока,

протекающего в объеме, исключая элементарный объем высотой (/А ; с/1 - ток, протекающий в элементарной трубке;уэ - удельное сопротивление воды; £ - расстояние мег.ду электродами; - длина электродов.

Решение уравнения (32) представляет собой зависимость силы то:-:а, протекающего б объеме воды, ограничзнком плоскостью, параллельной плоскости расположения осей ¡электродов, на которой находится начало отсчета высоты этого объема:

'А '33>

где /и (»^Щ^к) , р п - -9йтусы ОЙексродой;.

п Г1 * - * '

Ни,На - расстояние от геометрических .осей електродов до плоскости симметрии поля; Л = 0,5 Е- - расстояние от плоскости сишетрш до электрических осей электродов.

Полученная зависимость носит экспоненциальный характер. Если глубина погружения контролирующих электродов удовлетворяет условно

чМ

-СТА' (34)

то можно практически, исключить влияние уровня воды з котле на ток между электродами. I

Контролирующие электроды в реальном ЭК пароводонагревателя

необходимо размещать ниже минимально-допустимого уровня води п котле на глубину■/)> 0,5 ^ , где - расстояние между осями электродов .

Теоретический анализ процессов, происходящих при кипении на контролирующих электродах, позволил получить выражение для определения силы тока меаду г-:ш:и. В этом случае

у _ 1к_

" ~~ О-А. (1 + <}'/3 /л /п V) ' (ЗЬ)

гдо соотпегственно токи меяду стержневыми цилиндричес-

кими электродами при температуре кипения и парообразовании на них;

мощность на сечение маг.электродюго пространства при температуре кипения; , Гп - соответственно плотность пара и удельная теплота парообразования; V- средняя скорость подъема группы пузырьков пара; с^»- коэффициент пропорциональности, учитывающий распределение пара для данного типа электродов; >± .

Заменив удельную мощность через параметры электродной системы

мкгно определить их значения для заданной погрешности контроля по току в условиях кипения и закипания вода на контролирующих электродах

с(-11п (36)

где и - напряжение на контролирующих электродах; С - геометрический коэффициент системы электродов; £ - площадь сечения межэлектродного пространства; ^ - минимально-допустимое удельное сопротивление поды п котле при температуре гашения.

Исследованиями установлено, что допустимую величину погрешности контроля прозодошости по току в условиях кипения и закипания воды в зоне контролирующих электродов «окно принять равной 10%. Исходя из этого, параметры контролирующих электродов ЭК при давлении до 0,07 131а ограничиваются значением удельной мощности, не превышающим Ср < Ю5 Вт/м2.

Наибольшая разница значений токов между контролирующими электродами при и ЗК зафиксирована при отсутствии экрана вокруг эяих электродов. При проводимости вода У = 0,1 См/м она

составляет ¿tp = ~ Это''связано с тем,

что свежая вода, поступающая в зону контролирующих электродов, в особенности при , снижает общую проводимость и температуру. Конусный экран с разрезом в сторону, противоположную направлению патрубка подачи вору обеспечивает большую стабилизацию проводимости и температуры воды. В этом случае разница значений токов составляет - В,6$, что вполне приемлемо для передвижной установки (рис. 19). На рис.20 приведены кривые ¿Ге -) > характеризующие работу струйного водонагревателя при различной мощности парогенератора.

Шщюклимат и £р_едст£а_л_окального об_ог£е_ва_м_олодняка

В связи с дефицитом ТЭР предъявляются повышенные требования к вентиляционно-отопительным установкам (ВОУ), создающим микроклимат. Б условиях Южной зоны Казахстана при электротеплоснабжении МГ$ в случае низких температур наружного воздуха целесообразен.: переменный температурно-вла-кностный режим (ГОР), существенно (до Ъ0%) сникающий тепловую нагрузку систем микроклимата и заметно уменьшающий расход энергии.

Предложена методика, позволяющая определить потребление теплота и выбрать параметры ВОУ для обеспечения указанного режима /43/. Суть ее заключается в том, что в отопительный период на расчетном уровне поддерживается постоянной не температура внутреннего возру-ха ¿д , а относительная влажность . Это делается путем ступенчатого регулирования подача воздуха и в соответствии с изменением температуры плавно изменяют тепловую мощность 0СГ. Как видно из рис.21, если повышается от -25°С до -19,5°С возрастает до +3°С, % снижается от 83 до ЧЪ%. При. постоянной объемной подаче воздуха ¿а вентиляционной установки поддержание % на расчетной уровне при дальнейшем повышении ~tH до -9°С обеспечивается с изменением te от 3 до 12°С плавны!.! регулированием тепловой мощности установки. Если <£л продолжает повышаться, то для поддевания Ye и • "La в допустимых пределах следует перейти на более высокую ступень подачи воздуха, а систему обогрева отключить. Как видно из рисунка в переходный период ^ поддерживается в пределах 71...75%, a Zc в пределах 8,5...17°С.

Поскольку в большей части отопительного периода YB будет поддерживаться на расчетном уровне (75%), а средняя температура tc. за этот промежуток будет равна 10,6°С, т.е. отличается от расчетной (Ю°С) незначительно, перерасход энергии, обусловленный ступек-

12

З'Ю'см/м

Рис.19. Зависимость тока мелду контролирующими электродами от проводимости воды в ЭК при его различной мощности:

а - с прямым цилиндрическим экраном; б - с конусным; экспериментальные точки соответствует мощностям 0~р~ 33 кВт; 21,5 кВ-' ■ п тл

¿г; +-Р= 10 кВт.

й

¡9

(О

Ш

'С

о

* ч

ч V __

аг

о}

аг

О* <и

Рис.20. Зависимость температуры воды струйного водонагревателя от расхода при различной мощности парогенератора:

х - 30 кВт; Л - 23,5 кВт; 0 - 18,5 кВт;

- 16 кВт.

чатым регулированием по сравнению с плавным регулированием климата, составляет лишь 3,6$. Стоимость самой установки при этом снижается на 17...23%, а перерасход энергии по сравнению с стрехступенчатым регулированием снижается в 3. раза.

Для выбора па- ■ раметров ВОУ и определения расхода энергии предложена следующая методика расчета /48,49/. Тепловой поток, который должен подаваться ВОУ может быть определен из уравнения теплового баланса помещения: Фог~фв + фотр±

+ Фосп -гДе Фя, ~ тепловой поток, теряемый с удаляемым воздухом, Вт; фи,,,- поток теплоты, затрачиваемый. на испарение влаги с мокрых поверхностей, Вт;

(37)

тепловой поток, выделяемый животными, Вт. После подстановки в формулу (37) значений ее составляющих и некоторых преобразований получим выражение для расчета теплового потока, идущего на подогрев приточного воздуха.

Фот- ( ^Ф^АЫШ^-ф^ (38)

х vio -С'?// '

где U/¿> - количество влаги, выделяемое животным, кг/ч; cía > с/ц ~ влагосодеряание внутре-ннего и наружного воздуха, кг в I кг воздуха; m - коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты, определяемые местными условиями; Л- тепловая характеристика здания, Вт/°С. Мощность ВОУ определится

Р -

(39)

гдо и Т^ - продолжительность соответственно ночных и дневных разрешенных "внепиковых" часов; Д - к.п.д. установки.

Необходимый об-ьзм теплоаккумулятора для аккумулирования теплоты за время и и расходуемой затем па поддержание кикроклимата может быть определен

V/ - _^т _(40)

где к.п.д. теплоаккумулягооа; /> - плотность воды/Йсг/и3;

С - удельная теплоемкость води, 4,2-/0^|д/:а-°С; минималь-

ная температура воды в конце "разрядки" тепяоаккуиулигора, °С;

„- максимальная температура воды а конце "зарядки" тгпяоакку-мулятора, °С; ±-,.= 95°С.

Как видно из выражений (39) и (40), тепловая мощность ВОУ и необходимый объем теплоаккумулятора будут значительны и во многом определятся тепловой нагрузкой систем микроклимата.'При выбранном способе лоддерж&чия микроклимата они могут быть уменьшены почти в 2 раза.

Наибольшее практическое воплощение наши разработки комплектов общего и локального обогрева молодняка в овцеводстве /6,8,11/. Опыт передовых хозяйств республики, а также наши разработки определили целесообразность использования локального и комбинированного обогрева в овцеводческих помещениях /11,50/: сохранность молодняка по-

Г 0я 1?, и

цуе. 4,'ГЗ к'А 9-Ф г*"'К' 'А 'С

3,5 а 2/3 1-Я-

3 ■ и 11 •м а- ¿с

2,5 а- 13' ст- СО- 25

!Г а- т ТО' СО

15 а 15- 6Т 11

1 !Л а 10 Л?' ¡3

№ и - сз- 0 3

0 3 2 £

)\ > Аг

n71 • —

1л ! v у

-

1 ■и

У

м ч ч 1/

ч) x \

-7*

5 0-5 -гз -а -£0 -2$ №

Рис.21.Дарактер изменения тепловой мощности Фаг. массовой и объемной поддчн ВО?, температуру -¿а и относительной влолшсети У?) внутреннего воздуха, а таггаз продолжительности 7" колотого периода з зависимости от тсмпеоатуры -¿н .нацупного поз духа.

выдается почти до 100^ прирост увеличивается

на 10...18$, сокращается удельный расход кормов, улучшается .микроклимат в зоне нахождения животных, снижается потребность р подстилочных материалах, уменьшаются . затраты на технологическое обслуживание. Сложность разработки комплектов для создания общего и локального микроклимата заключается в том,что одновременно необходимо решать несколько задач. Так система

или комплект дожай/ обеспечить обсупнзшше и последующий обогрев з келаре, рассчитшплЯ на 600...800 гол. молочного поголовья. Яг-' ¡пята, появляясь на свет, долглш быстро (в течение 40...60 мин.) .высушиваться от амниопЛческой слизи и одновременно вылизываться 'оБцепаткоП. Кзи позшзалл испытания, проводимые в хозяйствах, оптимальная температура высушивания ленит в пределах +39 - 2°С.Поело выскхаи'.ш ягнята доля!ял содержаться на теплом доле или обогреваемом полу с температурой' +20...25°С, где могут находиться до •20...40-ддошюго возраста. В то яо время температура воздуха в помещении по нермзм проектирования долгла быть не выше +16°С и .но шшз +4°С при отиоагельноП плагностл но более 82$. Оптимальной расчетной температурой воздуха в помещении овчарни принято "стщтать температуру +Ю°С /II/, что определяется длительностью содержания а козаро овцематок. Для ягнят комфортные условия должны создаваться средствам локального обогрева. В разные годы падай были опробованы следующие системы, комплекты и средства локального обогрева /6,8,51/. В овчарне 600 гол. 011Х "Аксенгерское" ¡Дкамбулского района Алма-Атинской области была опробована система микроклимата, состоящая из 4-х электрокалориферов ЭКВ-28 мощностью

28 кВт, полиэтиленовых распределительных воздуховодов и 16 грелок для ягнят типа ЭГЯ-1 и ЭГЯ-2 мощностью 70 Вт. С помощью электрока- • лориферов создавался общий фон (микроклимат) в овчарне, и грелками обсушивались ягнята, которые затем помещались под теплиа* > струи воздуха. Указанная система имела однако значительные потери теплоты и расход электроэнергии /50,52/. В дальнейшем для овчарни 800 гол. была разработана система, включающая в себя 32 электрогрелки для ягнят типа ЭГЯ-ЗМ, 2 обогреваемые полосы пола и инфракрасные облучатели типа ССП01-250 в количестве 32 шт. Для обогрева полос пола использовался электродный водонагреватель ЭВН-63/0,4, развивавший мощность 56 кВт. Удельная мощность пела - 300 Вт/м ; температура на поверхности - 20 - 2°С, время разогрева - 20.,.22 ч; скорость естественного охлаждения - 1...1,5°С/ч. Указанная система использовалась в период ранневесепнего ягнения в 1979...1933 гг. п совхозе им.Калинина Чуйского района Дкамбулской области и в 1934...1985 гг. в совхозе "Ноламьнскнй" Кербулокекого района Талда-Курганской области /53,54/.

Рассмотренная система обогрева надежно защищает ягнят от простудных заболеваний. Однако она характеризуется значительными капитальными затратами и сложностью к эксплуатации. В целой не она применима при строительстве или монтаже новых зданий для овчарен. В существующих уже овчарнях вместо обогреваемых полос могут быть предложены резь-новые элекарзобогровае:.2ло коьра типа 8К-4, ЭК-5 мощностью 260...350 Р- с температурой на поверхности 24...22°С. Это значительно (в 1,5...2 раза) снижает кашггальнпо затрат.'* по реализации обсушивания и обогрева новорожденны:: япшт.

В результате дальнейших работ в НПО "Наосельхог1-'4;.':онкзсцяя"раз-работона установка с рекуперацией тепла и допокштедыш:,! подогревов воздуха с помощью ТЭН'ов, предназначенная для овчарен. Забираемый снаружи чистый воздух подогревается в специальном алюминиевом ра-куператоре и поступает в помещение. Часть воздуха с дополнительным подогревом направляется в специальные пусготолпо панели для ягнят, расположенные на полу. Другая система состоит из бетонных панелей ПБЭ-220/1,5 (мощность 1,5 кВт; 0,8 м^), установленных вдоль стен помещения с температурой на поверхности 60...70°С и аналогичные бо-' тонных панелей БП, размещенных на полу, но имеющих более низкую температуру (25...27°С). В разработке различных конструкций обогрева и схем установки бетонных панелей принимает участие Казахский государственный сельскохозяйственный институт.

Анализ всех рассмотренных систем и дальнейшие работы /55,56/ дали возможность предложить наиболее эффективный в настоящее время комплект электрообогревателей ягнят КЭЯ-12,3-220 /63,64/. Комплект разработан совместно с Всесоюзным научно-исследовательским институтом олектроугольных изделий (ВНИИЭИ) и включает в себя 10 электрообогревателей ягнят ЭОЯ-О,15-220 и 30 электросбогреваемых манежей ЭМ-0,36-220 (см.табл.5). Нагревательным элементом в электрообогревателях служит уголыюграфитовая нить, запрессованная в Змм .. стеклотекстолитовую пластину.

Пеле высушивания в обогревателях 30Я-0,15-220 ягнята переводятся на электрообогреваекые манежи, на которых может быть создан дифференцированный режим для различных возрастных групп животных: 1...5 дней - 30 ± 3°С; 6...10 даей - 25 ± 3°С; II...15 дней - 20 - 3°С; 16...20 даей - 15 - 3°С; 21...30 дней - 5..Л0°С. Манежи расставляются в помещении кошары по оцаркам, а электрообогреватели размещаются в специальном помещении для окота. Температурные режимы устанавливаются регуляторами температуры РТЭ-3 (нашей разработки) или ТЭЗПЗ.

Таблица 5

Техническая характеристика комплекта электрообогревателей ягнят КЭЯ-12,3-220

Показатели

ТБлектро'обогре !ватель ягнят !ЭОЯ-О,15-220

:Шлектроо()ог-.реваекый ма-!нея ЭМ-0,36-1220

Напряжение питания, В Потребляемая мощность, Вт Температура на поверхности'настила, С Электрическая прочность изоляции, В Электрическое сопротивление изоляции,

НОм

Реготм работы

Количество одновременно обсушиваемых ягнят, гол., до

Время обсусивания ягнят, при темпе- . ратуро окруиовдей среды 0...+5°С, мин. ■Зремя тзазогреаа до рабочей температуры,

мин.

Габаритные размеры, мм Количество единиц в комплекте Суммарная установленная мощность в комплекте, кВт

Суточный расход электроэнергии комплектом, кВт.ч

Удельный расход электроэнергии,Вт.ч/гол

220 ± 22 160 | 10 39 ± 2 3750 50

10

Продолжит. 2(20) 40...60 20

- 490x476x400 10

220 х 22 350 - 20 5...33 (рег) 3750 ± 50

10

Продолжит. 15(450) до 20 сут. 25

1600x760x800 30

12,3

174,6 15|5

Хозяйственные испытания проводились в 011Х "Аксенгерское" Казахского научно-исследовательского и технологического института овцеводства (КазКИТИО) в 1988 году. В качестве сравниваемого (базового) объекта испытивались установки для комбинированного обогрева ягнят ЭИС-0.37И1 "Руно". По итогам испытаний были разработаны исходные требования, утвержденные Гссигропроыом СССР 20.05.83 г. (п.Н.121.47). Государственные приемочные испытания комплекта проводились там,же в 1990 году. В результате испытаний было установлено, что по сращению с электрообогревателями "Руно" новый комплект повышает сохранность ягнят на 6,8.?, а среднесуточный прирост массы тела животного увеличивается на 17,Суммарный годоьой экономический эффект на комплект составил 2260,9 руб. (и ценах , 1991 года).

Важным моментом при разработки ноъых средств я систем локального обогрева является определение необходимой пол&зноЯ площади обогрева и мощности источника, иагршш, обсспечиаах^уи ^¿шотиыл «гашель- ' нуш "ощущаемую"' температуру. Оирзделенкю полезной площе!/пг и требуемой мощности обогревателей предиостссвала разработка теплофкзнчес-кой и математической моделей системы "кивотпыа - обогреватель", учитывающих физиологические особенности ягненка и специфику теплообмена с окруаалцзй средой. На основе от »к моделей разработана ш,-тодика расчета энергетических параметров средств для обогрева ягнят. Без их учета существующие рзяео методики, не могут быть использованы с достаточной точностью /53/.

Для определения необходимой величины греадзй площадки, пошшо результатов насих исследований, воспользуемся прааедеклой в работах Акатова К.С. экспериментально установленной зезисв^остьэ.

3 ~0,5ЪПЙ (0,^02. + 0,029пя),

о

где 8 - площадь, занимаемая группой ягнят, м ; - количество ягнят; живая масса ягнят, кг.

Отметим, что площадь обогреваемого малега 8'!-0,35-220 удовлетворяет зависимости (41), 1,2 м*" при живой массе ягнят /и,-, "5кг и их числе в 15 . В конце периода выращивания, когда заполняем ость манежей уменьшается из-за меньшей потребности организма ягнят в обогреве, на манеже свободно разместится 8 ягнят еивой массой до 11,5 кг.

Для определения необходимой мощности источника нагрева воспользуемся уравнением теплового баланса для установившегося режима манежа

где Фмач~ тепловой поток, который следует подвести к обогревателям манежа для поддержания на нем определенной температуры,Вт; . фц - тепловой поток, поступающий от тела ягненка, Вт; ,

Ф)%.ч ~ теплоты, характеризующие удельные потери верс-

ией, свободной от ягнят поверхностью манежа путем конвекции и лучеиспускания, Вт/.ч'"; - площадь контакта тела лежащего ягненка с поверхностью калека, I?; 0ЛСТ - тепловой поток, характеризующий теплспотери нижней поверхности манежа, Вт..

Поскольку на ианеко 311-0,36-220 используются два греющих элемента (электрооо'огревателя. - коврика), БОЯК-О,18-220, то тепловая мощность каждого из них определится

Г/)' - (^ю^Фл™)^™* + ~ '/?я

тма.ч 2 •

Для определения мощности злектросушигеля ягнят ЭОЯ-О,15-220 рассматривалась расчетная схема с перфорированным электронагревателем (панелью) (рис.22) ифизическая модель. Принято, что корпус нагревателя разделен панелью по высоте на 2 части /ц и г/л • При этом ■ЬL = (Ъшт.+ £с)/£ 1Г 4 = + ± 1Д0 "4 ; 4 -

среднее аначеннэ температуры воздуха соответственно в нижней и верхней областях корпуса; 6о.и,"¿¿их ~ средняя температура-зоздуха соответственно з районе панели и на выходе из корпуса обогревателя. Принято, что нагрев воздуха внутри электросушателя происходит за счет конвекции, причем величина коэффициента теплоотдачи верхней и нижней поверхности одинакова. Тогда

(43)

гдз - конвективный I згффициент теплообмена; 3 - площадь поверхности панели; ¿/х - расход воздуха через нижние отверстия и перфорированный поддон; С - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении.

Второе уравнение (44) получено из условия, что тепловая энергия, передаваемая конвекцией воздуху от верхней поверхности панели и нагретого воздуха идет на повышение теплосодержания.поступающего из верхней части корпуса наружного воздуха с расходом Ьн

±с Ц

¿¿ЫХ

¿г

Ша | Ы

11 В1П 1I гггта

±и ц -

С/

Рис.22. Расчетная схема олектросуш-теля ЭОЯ-О,15-220 с перфорированной панелью.

Из выражений (43) и (44) получено

Ьг^Ьл-в, (45)

где Ьг ~ ЬI расход воздуха из верхней части корпуса нагревателя; 0 - отношение разностей участвующих температур.

Связь между расходом воздуха /-/<£ «про-

ходящего в единицу премсни через нижние отверстия корпуса с суммарной площадью и перепадом давлений лР^ снаружи и внутри корпуса выразится

(45)

где - коэффициент расхода (при наличии только отверстий = 0,65); \'с - плотность воздуха при температуре £с .

Потребная тепловая мощность панели определяется как

= (47)

Полученные выражения позволяют при заданной температуре панели Ьп опре делить все необходимые параметры локального микроклимата и потребную мощность панели.

С учетом теплоотдачи глвотного тепловой'баланс электрообогревателя будет выглядеть

фп + +Ф,КГ~ </\ ,

где фп - ¿и.(н±-НаУ, ~ энтальпия воздуха на выходе из щелей панели; Н0 - энтальпия окружающего воздуха;" фщп- поток теплоты, расходуемый на испарение емниотической жидкости ягненка;

(рис, =1/£ Нц - энтальпия воздуха на выходе из обогре-

вателя.

Отметим, что разработанные электронагревательные перфорированные панели имеют высокие энергетические показатели вследствие участия в теплообыенном процессе не только верхней, но и нгшшй поверхности панели. Наличие щелей (перфораций) улучшает такие эксплуатационные показатели.

Таким образом, п данном разделе предложена методика, позволяющая определить потребление теплоты и выбрать параметры ВОУ для обеспечения оптимального реиима при создании общего микроклимата в животноводческих помещениях. Разработаны различные комбинированное системы микроклимата для овцеводческих помещений, а также средства локального обогрева (электрогрелки, электрообогреватели, мане-ки, панели). Приведены методики расчетов и основные энергетические показатели.

Исследование подог_пева_воздуха пди_с^шке_с_ена

■ В Казахстане большое распространение получил.метод заготовки сена с досушкой активным вентилированием. В НПО "Каэсельхозмеханиза-ция" предложена технология,-по которой трава провяливается на поле до 40...45^ влажности, а затем с помощью установок для активного вентилирования УВС-10 и 0ВС-16 досушивается в скирдах до 15...17% влажности, допустимой при хранении сена. При использовании этой технологии увеличивается выход сена с I га н повышается питательная ценность корма.

Наиболее зффетпгаиш методом определения окончания сушки является намерение разности платности воздуха, выходящего из сена и вхс-'ущего в него. Интенсивность удаления влаги определяется по выражении ^^

. (49)

где - рос;;од воздуха, нг/ч; , \д/д - влажность входящего и гчход/пцего. поз духа, кг/кг сухого воздуха.

Как следует из вира-жшя (49), при ~ \'/.>_ 0 интенсив-

ность влегообнена равна нулю, то есть супка сена не происходит. Следовательно, супку модно прекращать при достижении некоторого заданного значения ,Л V/ ~ , которое соответствует кондиционной влажности сена <175). .

Исследования показали, что досушивать сено целесообразно продуванием воздуха с относительной вяоансстыэ У/д я 75...8055. В условиях северных областей республики ото требование часто ие выполняется, и в южных областях, где болео благоприятные для супки климатические условия, наблюдаются' периода, когда приходится прекращать вентилирование из-за высокой влажности воздуха (табл.6).

Таблица 6

Результаты статистической обработки суточных записей влажности и температуры воздуха за время 1...Ш укосов люцерны в совхозе "Алма-Атинский" Алма-Атинской области

Укосы ¡Среднее 'Коэффициент 'Средняя влажность [Средняя темпера-люцерны! кол-во чиспбльзова- ! воздуха за указан-(тура воздуха за !часои в 'ния Бремени |Ное сиемя сутан, ¡время суток при

I 14,5 0,60 60% 23,5

11 20,5 0,85 55,4$? 23,5

ш 23 0,95 53,6;? 25,3

Примечание '¿С - время вентилирования, '¿X. - полное врамя суток. ' "*■ .

В табл.6 в качестве критической принята влажность воздуха = 80;5. Но если в период третьего укоса = 0,95, т.е. вентилирование допустимо в течение 95$ времени суток, то при ^ Чо% имеем

¿^ ~ 0,85. Это значит, что да*в в августе в течение 15$ времени по более жесткому критерий следует отключать вентилирование (в ночное время). Изложенное сооОрааешге, а также тот факт, что установки УЕС-Ю и.ОВС-16 используются во всех климатических зонах-страны, определили целесообразность разработки электрокалориферов для предварительного подогрева воздуха, подаваемого в скирды /59/. Калорифер монтируется между вентилятором и решетчатой фермой подстежного канала, на которой формируется скигда (рис.23).

Таблица 7

Техническая характеристика олсктрокалоркфероз для сушки сена

Основные параметры к показатели ^ип_юм£ркфера__

! ~нвэ-бз Т шэ-юо

Использование с установкой сутки сена (тип) Мощность, кВт Номинальное напряжение, В Число нагревателей, шт. Количество секций

Разница температур на выходе н входе калорифер Продолжительность разогрева; мин. Тип вентилятора

Объемная подача воздуха, тыс.м3/ч Стоимость, руб.

Дополнительный эффект при использовании калорифера, руб/год

УЕС-Ю 0ВС-16

63 100

380 330

42 48

2

°С 6,5 7,0

7 8

Ц4-70, МО В0-6-2Ш-

II

30. 50...55

250 350

360 450

При лабораторных и хозяйств венных испытаниях тепловой по-'ток (Вт), необходимый для нагрева воздуха определялся по выражению

ф^гчЦ/я^к-Ц, <50>

где - объемный расход нагреваемого воздуха, м3/ч; уО - плотность воздуха при температуре ~ЬК (кг/м3), определяется по выражению: р^(зчь/г73 (р/99,3),где р - расчетное барометрическое давление в данном районе, яПа; 99,3 - расчетное барометрическое давление для северного района Казахстана, кПа; С - массовая изобарная теплоемкость воздуха, равная I кДж/кг°С; температура1

наружного воздуха на входе в калорифер; £;Л - температура воздуха после калорифера.

Установлено, что электрический калорифер НВЭ-63 нагревает воздушный поток при включении одной из его ступеней на 3,25°С, а при включении обеих ступеней - 6,5°С. Установившейся режим наступает через 7 мин.

Для определения изменения относительной влажности сена было принято, что возиух, соприкасаясь с сеном в невентилируемой части скирды, насыщается влагой до величины, соответствующей влажности сена. Поэтому в ниие сбгку' скирды помещались сухой и мокрый термометры, самописец-гигрограф и стрелочный гигрометр М-1. В результате обработки полученных данных построен график (рис.24), из которого видно, чт.о время сушки сена с -работающим калорифером НВЭ-63 может быть снижено на 30% (36 час. - сравнение кривых 25° и 31,5°).

Исходя из (50), а также полученных величин = 31,5°С, = 25°С и средней скорости воздуха на выходе из вентилятора V= 23 м/с уточнялась объемная подача нагреваемого воздуха: при0 =63*Ю3 Вт, ♦ ¿¿* 30-Ю3 м3/ч. •

Рис.23, Установка для досушивания сена в скирдах с электрическим калорифером:

I - вентилятор; 2 - ферма подстежного канала; 3 - калорифер; 4 - трубчатые электрические нагреватели с оребрением (расшифровка других обозначений - в тексте).

и/, у.

40 X

10

о

Рнс.24. Изменение влажности сена в скирде при различной температуре подаваемого воздуха*

При определении расхода электрической энергии показания приборог» сверялись с результатами расчетов. Расход электроэнергии расчетным путем определялся как = . Т = +%иг) ■ Т , где -

мощность нагревателей калорифера, кВт; - мощность двигателя

вентилятора; ^ - время в ч.

Как показала практика досушивания сена в хозяйствах, очень часто (в ночное время или в пасмурные дни) требуется'предварительный подогрев воздуха, а в теплые дни - необходимо выключать калорифер, но увеличивав при этом объемную подачу воздуха. Посяеднеэ можно обеспечить снижением аэродинамического сопротивления, создаваемого нагревательными элементами в'калорифере, что дает возможность увеличить скорость воздуха на выходе из него более, чс;.) в 2,5 раза. Для указанной цели в предлагаемой ааявне на изобретение /60/ трубчатые электрические нагреватели (рис.23) выполнены поворотными и убирающимися в боковые стенки. Поворот скоб 5 на осях 6 с установленными нагревателями 4 осуществляется секгорами 7 с помощью тяг 8 и 10 от рукояток 9.

Применение установок УЕС-Ю и 0ВС-16 дает возможность значительно сократить сроки досушивания сена (с включенным калорифером время досушивания уменьшается на 30%; при включенном калорифере с убранными ТЭН'ами на '18...20$). Эффективность использования установки повышается: затраты труда снижаются до 0,8 чел.ч/т сена, при увеличении его выхода с I га до 30...4055 и значительном повышении качества (увеличение содержания каротина в 3...4 раза).

25' / 28' / 515'

/ / / / У Г":=г

ю го зо 40 53 со то ¡о а ее ко т. г

Злек^от^рм11чес1сое_обепз^йживание_поч_вы_в

Электротермический (электродный) способ обеззараживания почеы защищенного грунта является наиболее эффективным с точки зрения воздействия на фигопатогенные организмы почвн. Работы Л.Г.Прицепа, а также других исследователей /61,62/ показали, что наряду с термическим действием на ¡¡итопатогенные организмы специфическое действие оказывает и величина электрического тока, проходящего через почву. При соответствующем выборе влажности почвы и плотности тока гибель основных вредителей и возбудителей болезней наступает при темперптурах, гораздо меньших (на 20...30°С), чем при термическом (например, паровом) обеззараживании, а время воздействия сокращет-ся в 10...20 раз. При этом увеличивается содержание подвижных элементов в почве, что способствует повышению ее плодородия /62/.

Указанный способ обеззараживания наиболее доступен для механизации и автоматизации /61,62/.

Разработан мобильный электротермический обеэзаражкватель почвы, М30П-1, в котором электрода, в виде вращающихся дисков/66/. Электрический ток, проходящий меяду заглубленными частями дисков, нагревает яочву до..требуемой, температуры.

Получено уравнение теплопроводности для данной задачи, имегщзв вид:

. Г)

+ 9» ' (51)

о

где а - температуропроводность почвы, м /с; удельная мощность внутреннего объемного источника теплоты, зависящего от координат (х;у) рассматриваемой точки, времени от начала процесса нагрева и Температуры почвы в рассматриваемой точке Т . кДд/г.^суС- объемная теплоемкость, кДя/М3.°С.

В виду небольшой величины первого члена правой части уравнения (51) в сравнении со вторым, им можно пренебречь. Тогда уравнение упрощается и принимает вид:

ЪПщг)^ ф.ц-уът) ъг ~ ср ' (5Г)

где скорость'движения злектрообеээараживателя, м/с.

Нагрев слоя почвы на глубине Я осуществляется от температуры То до необходимой температуры , определяемой из уравнения / гк _ г—5-т-ч

I ¿1.-1. 1 <52>

.т/9(тГС/- г ' ■ ■

- 60 -

где Я - радиус дискового электрода, м.

Решение выражения (52) принимает вид:

откуда скорость движения определяется выражением

Нагретый верхний слой почвы в процессе охлаждения играет роль нагревательного элемента по отношению к нижеследующему слою. С целью рационального расхода энергии и выявления оптимальных режимов работы различных агрегатов установлена закономерность формирования температурного поля почвы теплиц для указанных условий. Получены решения математической модели процесса теплообмена в почве. При этом найден коэффициент /( , характеризующий интенсивность охлаждения почвы (°С/й). Результаты экспериментов покаэывавт, что 11 находится в интервале О,ОЗ...0,28.

исследование переходного контактного электрического сопротивления выполнено на основе анализа физической и электрической модели контактной зоны электрода с почвой, с учетом влажности почвы и ее плотности, скорости движения электрода, напряженности и проводимости приэлектродоюй зоны. Для обеспечения равномерного нагрева всего мекэлектродного объема предложено следующее соотношение скорости нагрева приэлектродаой зоны и мекэлектродного объема почвы

где Кц- Рц/Рза - коэффициент влажности поверхности электрода;

11 1/2ц - скорости нагрева призлектроддой зоны и межэлектродного объема почвы,°С/с; у - плотность тока, А/ы^; ^ - удельное электрическое сопротивление почвенной влаги, Оим;/^^/? - ра-О'очач площадь элЕктрода</ покрытой влагой, м*\ Таким образом для ра-' венства интенсивности нагрева приэлектродоой зоны и ыежэлектродно-го объема почвы необходимо коэффициент влажности поверхности электрода Нб поддерживать близко и единице.

По результатам экспериментов изменение величины тока до температуры 70...80°С находится в линейной зависимости от повышения температуры и выражается следующей формулой

I =Л +С% -1о) • л ¿/¿¿к 1-лг, (55)

(52У) (53)

где _Га и Хц - значения токов (А) , соответствующие начальной То и конечной температуре почвы 7* = 70...80°С; = Тц - 75

конечное повышение температуры,°С; _ д /

" ~ 77 * ' 4 с,к

Решением уравнения теплового баланса межэлектродного объема почвы, нагреваемого трехфазным током, получено аналитическое выражение экспозиции:

при повторно-кратковременном режиме работы электрообезэаражива-теля

ШГо .

1 1 [ ь^и Х.Ч1

-щb:\tK -Л-^/х. '(56)

при непрерывном режиме работы электрообеззараживателя (движущемся)

тр Рэл ■ •

где 1/ - напряжение, В; Ь - расстояние между электродоли, м;

длина цуги участка электрода, находящегося в активной работе, м; Л - коэффициент теплопроводности почвы, Вт/м,0С; СС. -глубина слоя почвы, м.

Оптимальную скорость движения электрообеззараживателя с дисковыми электродами и экспозицию в зависимости от плотности тока и радиуса электрода модно определить по предложенной номограмме (рис,25).

В результата исследований потерь энергии при электродном обеззараживании в зависимости от напряженности электрического поля получена следующая фопмула оптимального значения напряженности

Э_-

Р =

где /С, — ; п. - плотность теплового потока через по-

<5 п /

верхность почвы г, Вт/м**; 0_ - необходимое количество теплоты для нагрева единицы объема почвы, кДж/м3; (эп- удельная проводимость почвы, 1/0м.м; !<р /8; Мх -¿ь/^ц ; ¡ц -плотность тока по

слоям почвы, А/м^.

Распределение плотности тока по глубине почвы обусловлено ее влажностью /63/. На основании экспериментальных данных предложена эмпирическая формула зависимости удельного электрического сопротивления почвы у? от влажности V/ и температуры Т , имеющая вид:

2/и

-елг у

_ £¿6 \\/~1, ¿3 Г+0, ¿31(58)

Анализ приэлектродной зойы показывает, что при системе электродов "нуль-фаза-нуль" за электродами опасных потенциалов не возникает /63/. При длине шага обслуживающего персонала до 0,4 ы шаговое напряжение на расстоянии I м от установки не превышает 10 В, что гарантирует безопасность работы.

Во время опытов через равные промежутки времени измерялась величина тока, проходящего через электроды и почву. В опыте без подачи воды, уменьшение величины тока наблюдается при достижении почвой температуры 40°С, что происходит через 45...50 с. Это сшже-ниа^ объясняется иссушением контактного слоя почоы. При подаче иор^л на поверхность электродов уменьшение величины тока наблюдалось после нагрева всего объема почвы до 90°С через 100...105 с.

Для определения оптимальных режимов разработанного обеззаратл-гзателя (рис.26) был использован метод активного планирования многофакторного эксперимента.

На основе результатов экспериментов и решения уравнения регрессии получены следующие оптимальные значения исследуемых параметров: влалшость почвы 39,5.%, напряженность- поля 2600 Б/м, продолжительность нагрева 106,6 с /64/.

Для выявления действия электродного нагреза на подвижные элементы почвы проводился агрохимический анализ образцов почвы совхоза "Гурьевский" и пригородной теплицу г.Гурьева до и после обработки. В результате установлено, что бо всех опытах наблюдался количественный рост нитратного азота, аммонийного азота, кельцпя и магния. Это обстоятельство положительно влияет на рост и развитие растений.

Опытные образцы мобильного электротермического обеззаршкивателя прошли производственную проверку в теплицах совхозах "Гурьевский" и "Первомайский" Гурьевской области и в тепличном хозяйстве города Новый Узень Мангыщлакской области. Основное назначение электротермического агрегата - предпосевная обработка почвы. Агрега"т¥пе-рестеновке электродов мокет проводить обработку на разлитую глубину. Рабочие органы обеззараживателя (диски) отдельно испытывались на работоспособность в теплице Казахского научно-исследовательско- . го института защиты растений. Результаты испытаний показали высо- . кую надежность и эффективность рабочих органов. Проведены агрохимические и микробиологические анализы в институте почвоведения АН Казахской ССР. Результаты микробиологического анализа показывают,

^■10, "Л

Рис.25. Номограмма для определения скорости движения обеззаралшвателя и экспозиции

200

Рис.26. Электротермический обезэара-живатель почвы:

I - электродная камера; 2 - электроды; 3 - рукоятка управления; 4 - токосъемное устройство; 5 - опорные подшипники ; 6 -водяной кран; 7 - ходовое колесо; 8 - пи тающий кабель; 9 - силовая часть; 10 -водораспределительный коллектор; II -цепная передача; 12 - инфракрасный натре ватель.

что наиболее благоприятным является режим крат. ковременного нагрева почвы до 80°С. Анализ экспериментальных .данных показывает, что б процессе подавления спор грибов играют роль не только температура и время, но и плотность электрического тока.

Техническая характеристика электротермического обеззаражива-' теля ©011-1 следующая: потребляемая мощность -20...55 кВт; напряжение питания.- 380/220 В; производительность -10,0...14,0 м2/ч; глубина обработки - 150...250 мм; расход электроэнергии - 4,2...5,6 кВт.ч/м^; ширина захвата - 500... 700 мм; температура -нагрева почвы - 80... 90°0; влажность подготовленной почвы -40%; напряженность поля - 2600 В/м; про-должительн-сть нагрева, не более 120 с; неравномерность нагрева межэлектродного объема почвы - 5...7°С; к.п.д. - 0,86; масса -

- 150 кг; количество обслуживающего персонала

- - I чел.

В результате проделанной работы разработаны математические модели процесса электротермической обработки с перемещающимися в почве дисковыми электродами, позволяющими установить закономерности формирования температурного поля, изыскать рациональную конструкцию обеззаражизателя и оптимизировать параметры обработки.

Выявлено, путем моделирования приэлектродной зоны, что переходное сопротивление является определяющим злемеатом электродного нагрева почвы. Разработал способ снижения переходного сопротивления путем подачи дозированного количества воды на поверхность электродов, что обеспечивает высокую интенсивность к равномерность нагрева. Неравномерность нагрева менэлектродного объема почвы составляет 5...7°С, а время нагрева до температуры 60...90°С при распространенной влажности почвы 35...-10% не превышает 120 с.

Подтверждена целесообразность применения дисковых электродов, как наиболее отвечающих требованиям технология обеззараживания почвы и обеспечивающих равномерность нагрева обеззараживаемого слоя. При работе с дисковыми электродами колебание температуры почвц по глубине обработки не превышает 3,2%.

Установлено, что напряженность электрического поля в пределвх 25x10*" - 30x10 В/и обеспечивасу минимальные энергозатраты электродного нагрева почеы.

После электродного ногреэа до температуры 85...90°С в обрабатываемом слое почвы сохраняется летальная для фитопатогенных организмов температура 60°0 в течение не менее 3600 с, что способствует повышению эффективности обеззараживания.

Электротермическая обработка оказывает положительное влияние на содержание питательных олементов и микроорганизмов в почве. Наибольший биологический эффект достигается при шюгиостя тока 700...I500 А/м^, температура нагрева 80°С и времени нагрзва в пределах 90...120 с.

Разработанный новый мобильный обеззараживатель обеспечивает аффективную обработку почьы. Новизна и полезность обеэзараживатела подтверждены авторскими свидетельствами /65,66/.

Оптимальными параметрами работы разработанного обеззароживателя являются: влажность почвы около 40$, напряженность электрического поля 26x10*" В/м.

Годовой экономический эффе11т от применения электротермического обеззараживателя по сравнению с паро-шатровым способом обеззараш-впния составляет 1630 руб.на 1000м защищенного грунта (в ценах .1991 г.).

3. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЗАКОНЧЕННЫХ РАЗРАБОТОК

Проведенный.компласс работ является научно-технической базой, на основе которой Казахской академией сельскохозяйственных наук, йшистерством сельского хозяйства, Государственным комитетом по экономике, Министерством снергетини и олектрификашш Республики Казахстан, а тагем другими министерствам«, организациями и проектными институтами решается практические задачи по созданию рационального комплекса технических средств для элсктротеплоснабженил сельскохозяйственного' производства в Казахстане.

Часть разработанного оборудования включена в Систему машин для комплексной мехшшппции сельскохозяйственного производства на 1936 .,.1595 гор,ы (чЛ растениеводство и ч.П животноводство). К ним относятся: Комплект оборудования для горячего водоснабжения КОГВ-ЮОО/ £5 (поз .51 12.1.45); Комплект оборудования для горячего водоснабжения 1ГОГВ~2500/60 (поз.Л 12.1.46); Комплект электрооборудования для обсушки нозоролденных ягнят (поз.Л 12.1.47); Пароводонагрева-тель олсктричзскяЦ 0ПВ-25П (перодзизиой) - иоз.Й 12.1.20; Мобильная установка для УЗ-обдучепия (псз.И 12Л.50); Панина для электротермической обработки почта обчищенного грунта (агрегат для обеззараживания почвы в теплицах) - поо.РЛб.17,

В Республиканскую Систолу мсски доя комплексной .механизации жп-зотнолодчестсс ферм 1Саясхско!1 ССР на 1086...1995 годы включены: Водонагреватель эле:<тр6дк1й 8ВН-Ю/20-0,4 (ЭВН-25) - поз .Ж 12.1.01; Пгрозодонагрсватеяь 9ПП-20 (поэ.П 12.1.23); Грелка для обсутаивания ягнят ВГЯ-ЗМ (электрообогреватель ЗОЯ-О,15-220) - поэ.ЖР 12.1.39; Электрокопрак ВК-5 - поэ.ЙР 12.1.40; Падеяь бетонная обогреваемая ПЕЗ-1,5/220 - поз.ДР 12.1.41; Комплект оборудования для горячего водоснабжения К0ГВ-1000/25 - поз Л 12.1,45; Комплект оборудования для горячего водоснабжения 1ШГВ-2500/60 - псз.П 12.1.46; Комплект оборудования р,чп обсушивания и локального обогрева новорожденных ягнят - ноз.}:{ 12.1,47; У.тгшошш, ультрафиолетового облучения УУЗ-1 - поз .Ж 12Л.76.

В систему г^ашип на 1991...2000 гг. дсны предложения из 13 позиций, в той число 2 типоразмерных ряда-и 3 комплекта оборудования.

На основе разработанных исходных требавг.ний НПО "Коэсольхозмеха-мизация" совместно с ¡СБ, рядом организаций и заводами созданы более 30 установок электротеплового оборудования, а также оборудование для УФ-облучешш, тиристорные регуляторы мощности и электронные ре-

гуляторы температуры типа Р1'Э, представлялие собою комплекс технических средств для злектротеплоснабяения сельскохозяйственного про- ■ изводства в Казахстане.

Значительная часть разработанного оборудования лроила Государственные приемочные или широкие хозяйственные испытания и поставлена на производство-по рекомендациям научно-технического совета (HÎC) в соответствии с приказами Министерства сельского хозяйства Казах-скоп ССР, КазГоскомсельхозтехнкки и Госагропрома Казахской ССР в разные годы (табл.7). Некоторые из установок осваиваются за пределами Казахстана. Так промышленные предприятия г.Ижевска (Удмуртская республика) по заданию УдмуртГ'осагропрома и при участии Объединения Удмуртсельхозэнерго выпустили более 150 комплектов КОГВ-1000/25. Рассматривается возможность выпуска комплекта К0ГВ-2500/ 100 и пароводснагревателя ЭПВ-2511. Электрообогреватель ягнят 80Я-0,15-220 выпускается в России заводом "Электрононтакт" г.Кпнетма, Ивановской обл. В Киргизии подготавливается выпуск водонагревателя • ЭВН-16.

Экономический эффект только от выпущенной продукции составил более 15,6 млн.руб. (в ценах 1991 года).

Часть выпускаемого оборудования ежегодно с 1934 по 1989 гг. включалась в "План внедрения достижений науки, техники и передового опыта в сельскохозяйственное производство Казахской ССР". В настоящее время 5 позиций включено в "Перечень машин и оборудования, которое необходимо производить на заводах республики в первую очередь" (Приложение 6 Республиканской программы "Региональное сельскохозяйственное машиностроение", 1992 г.).

Результаты завершенных теоретических и экспериментальных исследований послужили основой при разработке ряда методических и практических рекомендаций /9,15,27,67...70/ по расчету и применению в сельском хозяйстве Казахстана систем и средств олектротеплбснабмО-ния. Рекомендации используются хозяйствами, проектно-конструкторг-кими организациями, научно-исследовательскими институтами, ¡министерствами и ведомствами. Материалы работы нашли отражение в сборниках "Наука - производству" с рекомендациями по внедрении разработанных НИР и ОКР.

Результаты исследований отра-кены о программах и методики: испытаний электротермического оборудования, используемых Казахской ШЗ, а также в указаниях по его эксплуатации. На основании результатов исследований обновлены "Нормы технологического проектирования овцеводческих ферм". Методики расчета .: средств электронагрева ис-

Таблица 7

ПРОИЗВОДСТВО НОВОГО ЭЛ£КТРОТ£Р;Л1ЧйС1ЮГО ОБОРУДОВАНИЯ, РАЗРАБОТАННОГО В КАЗАХСТАНЕ

"/п( Наименование, ,Мсдаос?ь ' • ыаока ¡устеноз-

! * 'ни,кВт

--

,Произ-'водитель-юность

'Объем внедре-

Т'

(Кем и когда1 ния,_пт. _,^есто внед-

?ко°jj^r'a^ejlie^ Р£НИЯ

п !потр. -жен. к-

!вып. (произ-!

! -зу в

I !1993г.

¡ко к внед-i

!

' Т - •

ТОтвётстаен.оига- !ч„ -г_ нияапии _ _ _ ,за~изго-Тза органик" • • топление !зацив и ' Iконстр. ТЬС-Р>°

! .технолог.'

! , ,надзор !

Т ~ 9 ~ ~Г ~10 ~ "' II

ект

6_ _7_

ЬТооо

1. Электродный 1б.25 0 ак водонагрева- "з/З тель ЭВН-Ю/ " /ч 20-0,4

2. Электродный 0,3

водонагрева- ip/ч

тель ЭВН-б/9 6,3...9

3. Электродный

4. Электродный водонагреватель ЭВН-16

5. Элементный водонагреватель

В0-4,8/Ю,5-0,4

6. Комплект оборудования для горячего водоснабжения 4'ерм КОГВ-1000/25^

25

10.200 1000

Км1£1С(1576) НТО L'CX Каз ССР (1976)

КазМИС(1992) 20.000 НТС КСХ и

3,5... 25 %% 0,54

8. .,.16 мз/ч 3...10,5 0,34

прод.Респ. Казахстан (1992)

Кал!Ж( 1933) 20.000 НТО Госагро-прсма (1989)

30 1000

Хозяйства областей Республики Казахстан

Хоз-ва обл. Республики Казахстан и Сибири

30

Хоз-ва обл. тппг. Республики i00° Казахстан

Кая ¡Ж (1591) 20.000 НТС НТТМ ^ 2000 "■Сириус" (1991)

Каз'.51С( 1990) 100.000

НТС Госагро- ^Гплп

проыа (1990) 30•000

НПО "Каз-1ХХ Каз сельхоз-ССР механизация"

Г® нкх

регионов -"Сибири, МСХ'Респ. Казахстан

Агрорем- и май Госаг-ропсома Каз*. ССР

Джамбул. ,,

ггседпр. Агропром-знерго"

Краснокут-ское Рш -"-

Хозяйства РЩпКзыл-

1000л

КазШС(1981) 5.000

и 1933) НТС р спп ттл областей Орда

Госагропрома 2-600 1000 Республики (1939) Казахстан

0,257

3,39

СП

■1,013 I 0,12

0,14

НПО "Каз-сельхсзмеханизация" 0,819

Продолжение таблицы 7

3 _!_ _

100 2500л

_1_!____2___!

7. .Комплект оборудования для горячего водоснабжения ферм ШгВ-2500/100

3. Пароводонагре—гП По пару ватель перед- ^-у '42кг/и, видной ЭПВ-25П по воде 480л/ч

3

9

10

- 2500л

- 4000л

200 коров

9. ^кость-термос £Г-2,5

10. Еикость-тер-мос ЕГ-4,0

11. Установка ультрафполе-того облучения УУФ-1 . 1,98

12. Панель бетонная злектро-обогреваемая 1,5 ПЕЭ-1,5-220

13. Злектрообог- . реватель ягнят Э0й-0,15-п т^-220 10

14. Комплект 600... обогревате- 12,3 ТООгол. лей ягнят овец КЭЯ-12,3-220

2ягн./ч

КадЛЮ (1937) Хоз-ва РМЗ г. НПО "Каз-

НТС Госагро- 500 областей Кзыл-Орда сельхозме-

прома (19сз9) 4.000 Республ. ханизация"

5 Казахстан

КздМИС (1988) г, ппп ШС Госагро- .¿£22 прока (1539) 16 500

К*о ¡»1С (1987)3.000

20 3000

2.000 20 2000 &эЖ! (1935) о тп НТО Госагоо- 500 прома (1985) 4

Хоз.испытания в 1933-85гг. ЮОтыч..,.,..,, НТО Госагво- " ~ "

прома (1935) 70 •000

Коз Ж, (1990) ,5.000

нтс внйиэи УГооо 500

30

1.000 30

300 -"-

ПО "ПЗТДГ г.Петропавловск

Агрореммаш Госагротгоо-ма КазССР

ЕЛ Облагро-пвомэнерго"

облас- -"-

тей

3-д "Элект- НПО "Каз-роконтакт" СХМ, г.Линегаиа" ВДИИЭИ

То же и Аг-

рореммаш

ЙадССР

1,08

2,2

0,5

0,6 0,79

0,094 0,055

3,260

пользуются при типовом и индивидуальном проектировании. Союзным и республиканским проектным институтам (Гнпронисельхоз, Казгипросель-хоз, Назагропромпроект и др.) даны предложения по использованию нового разработанного электротермического оборудования в типовых и экспериментальных проектах. Проекты реконструкции трех коровников на 200 и 400 гол. Щ5 № 3 совхоза "Энбекии" Талда-Курганской области с установкой комплектов 1ЮГВ-2500/100 реализованы НПО "Казсель-хозмеханизация" в 1988 и 1990 гг.

С учетом результатов исследований Кабинету министров Республики Казахстан представлена "Концептуальная программа развития электрификации, теплоснабжения и использования возобновлявших источников энергии в сельскохозяйственном производстве до 2000 г.".

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

I. Современное сельское хозяйство Казахстана является крупным потребителем тепловой энергии. ОднакоДоля использования электрической энергии на теплоснабжение в животноводстве составляет 35%, а в растениеводстве около 2Е$, хотя потребность в тепловой энергии хозяйств за с-:от существующих котельных установок, работающих на минеральном топливе, удовлетворяется только наполовину. Дефицит рабочей силы d сельском хозяйстве республики, создает значительные трудности при обслуживании традиционных топливных котельных и теплогенераторов .

Сложились Ъажвка факторы, обусловившие целесообразность широкого использования электронагревательных: устройств в сельскохозяйственном производство Казмсстапа: опережающее развитие электрических сетей ПО/25 иВ; развитие мощного.Заибастузсиого топливно-энергетического комплекса, способного обеспечить ололтротспловые нагрузки колхозов и совхозов 15 областей республики; разобщенность и небольшая плот- ■ ность потребителей одеятротеплопоЛ нагрузки; ограничения в применении сортового угля, .жидкого га.язпза и газа.

?.. /¿шиз состояния электрификации тепловых процессов в сельском хозяйство таяаил преимущества, область использования и технико-экономическую еффентивность применения электроэнергии на тепловые цели в.сравнении с топливными системами. В результате определены основные направления создания комплекса технических средств для электротеплоснабжения сельскохозяйственного производства Казахстана.

. 3. При оценка вариантов теплоснабжения сельхозпотребигелей проа-

нализирован коэффициент полезного использования топлива (ИШ), являющийся критерием оценки суммарных народнохозяйственных затрат. По величине его среднего значения (0,28) электроэнергия конкурентно-способна с твердым топливом (0,3), газом и мазутом (0,34). По удельным приведенным затратам ( З^Э ) определено, что при удалении сель-хозобъектов от топливных баз более, чем на 150 км внспиковар электроэнергия для получения теплоты предпочтительнее по сравнению с крупной котельной; базисная энергия при ДЭТС экономичнее мелких котельных.

4. Объемы .применения электроэнергии в тепловых процессах сельс- . кого хозяйства республики можно существенно увеличить за счет .использования внепиковых резервов энергосистем, благодаря использованию электронагревательных установок с аккумуляторами теплоты. Энергосистемами Казахстана в настоящее время может быть отпущено около 3,5 млрд.кВт.ч внепиковой электроэнергии, а к 2000 году ее отпуск может возрасти до б млрд.кВт.ч.

5. Оценка составляющих удельных затрат в системы электротепло-снабкения показала, что оптимальные уровни децентрализации и аккумулирования теплоты зависят от объема теплопотрсбления, способа элект-рогеплоснабжения и типа применяемых электротепловых установок. Выбор оптимальной схемы электротеплоснабжения должен производиться на основе технико-экономического сравнения вариантов. При базисном электротеплоснабжении наибольшая доля затрат (порядка 5СЙ) приходится на энергосистему, а при внепиковом электротеплоснабжении - на электротепловое оборудование (до 4ЭД). Затраты при ДЭТС на 20% ниже по сравнении с электрокотольными, особенно в случае использования комплектов оборудования для горячего водоснабжения типа КОГВ, Оптимальным соотношением между объемами использования базисной и внепиковой электроэнергии в Казахстане является 75;£ Бнениковой и 25$ базисной энергии, что снижает капвложения в электротеллоснабженио сельхозпот-ребителей на 25...27%.

6. К настоящему моменту осуществлен значительный объем исследований и разработок в направлении создания рационального комплекса технических средств для электротеплоснабжения сельскохозяйственного производства в Казахстане. Часть разработанного оборудования включена в Союзную и Республиканскую системы машин до 2000 г. На. основе разработанных исходных требований НПО "Казсельхозмеханизация" совместно с КБ, рядом организаций и заводами создано более 30 установок электротеплового .оборудования, а также оборудование для УФ-облучения,

тиристорные регуляторы мощности и электронные регуляторы температуры типа РТЭ. 14 из указанных установок прошли Государственные приемочные или широкие хозяйственные испытания и поставлены на производство или переданы заводам для освоения. Ряд установок осваивается за пределами Казахстана. Экономический эффект только от выпущенной продукции составил более 15,6 млн.руб. (в цзнах 1991 г.).

7. В результате внедрения нового оборудования расход электрической энергии на тепловые цели в сельском хозяйстве республики за период с 1975 г. по 1990 г. возрос и 3,4 раза и составил 4,1 млрд.кВт.ч. Ожидается, что к 2000 году он составит 7,5...8 млрд.кВт.ч.

8. В процессе исследований и разработок указанного оборудования, а также его испытаний и эксплуатации в услориях- Казахстана были сделаны следующие теоретические разработки и практические рекомендации:

дан технико-экономический анализ использования электротеплоснабжения в сельскохозяйственном производстве республики; прозедена оценка энергоносителей, показана возможность использования внепикрвой электроэнергии, дан подход к определению оптимальных уровней децентрализации и аккумулирования теплоты и обоснованию рациональных схем и режимов работы систем и средств электротеплоснабжения;

определена область использования электронагреза в сельскохозяйственном производстве республики, дшш состояние и перспектива элек-тротсплоснабжения сельскохозяйственного производства, определены технологические, общетехнические и исходные (агрозоотехнические) тре-. бованил на разработанные элекгротепловые установки и системы;

дана методика сценки (расчета) систем электротеплоснабжения жи-ао7новодчесшя фору и комплексов; предложена методика расчета требуемой тепловой мощности ЭВН в децентрализованных системах горячего водоснабжения типа КОШ;

предложены методики расчетов основных параметров электродных водонагревателей, ЭЕН-16, 5011-20, пароводонагрсвателя ЭПВ-25, машины для электротермической обработки почвы 1.!Э0Л-1, испольэуюцих новые системы электродов;

уточнены гапенерныз методики расчетов водонагревателей ЭВН-10/20-0,4, ЭВН-63/0,4, электрообогревателей ягнят КЭЯ-12,6-220, электрокалориферов НБЭ;

проведено теоретическое исследование вариантов регулирования микроклимата и определен подход к выбору параметров вентиляционно-ото-шгелыяое установок; ' •

разработана новыв системы рамочных, стержневых и дисковых электродов, обеспечивающие работу нагревателей при меньших затратах ме-

талла и менькем износе в условиях ограниченного пространства;

разработаны способы обеспечения олектробезопасности 8ЕН при работе в различных условиях и режимах.

9. Для реализации результатов исследований и повышения практического использования электроэнергии в тепловых процессах разработаны

и опубликовали практические рекомендации по-расчзту и применении п сельском хозяйстве систем и средств олектротеплосиабкення. Рекомендации используются хозяйствами, проэктно-конструкторскиш организация},',а, научно-исследовательскими институтами, ышистерсгвами и ведомствами.

10. Результаты исследований нашли отражение б программа:: в мотодашах испытаний электротермического оборудования Кззесгской ШС и норма» технологического проектирования овц-ззсдчсски;-: §вры. Ппоеетнш институтом дани предложения по использованию разработанного електро-термического оборудования в ишовых и окспернг.антсльн'х проектах.

11. Разработаны и уточнены нормы расхода электрической онергнх на-тепловые цели в ряде процессов сельскохозяйственного проэдкодстьа и быта. Рассмотрены ыозыоккьш пути окоцепши блсктрпчезкой оасргш:, расходуемой на тепловые цэди.

12. Реализация разработшаах: научных пояодошё к практически:; рекомендаций, а такие использование новой т&хшнш позвояяаг в рассматриваемой области повысить производительность труда v 2,3...3,2 раза, снизить энергозатраты к пряссдьн.'шс затрата на 17.существенно увеличить производство продукции. В результате удучеенш; условий труда ¡: быта, а тск;;се умзпьсснш: спгрг&нздкя оггрулак^аЭ среды получен определенный ссдиалышй эффе::?. ® рмлаеди; процбзка;: сельского хозяйства высвобождено значительное кодцчостио

что. имеет важное значение и условиях Кгзьхсмиа.

13. Экономический аффект разработок оценизаотая в 4 млн.500 тиз. руб. Народнохозяйственный эффект, полуденный от вупуценной продукции составляет более 80 млн.руб. (в ценах 1991 г.).

14. Направление дальнейших работ в области элек^ротеплоснабженпя сельскохозяйственного производства и быта села выбрано с учетом современны!-: требований подрядных и фермерских хозяйств, а также • коллективных и частных предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции.

СПИСОК ОСНОВНЫХ- РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По теме диссертации опубликовано свыше 120 работ, в том числе 2 монографии. Часть из них приводится ниже.

1. Баранов Л.А. Перспективы использования электронагревательных •устройств б с.х.-ве КадССР//Механиз.и электриф.с.я. произв-ва

/Сб.научмо-исслед.работ. - А-Ата: КазНИКлЗСХ, 1973. - с.287-293.

2. Баранов Л,'А. К анализу использования электронагревательных устройств //Постник с.я.науки Казахстана. - 1974. - № I. - с.99-103.

3. Баранов Л.А., Садыкоэ Г.К. Использование электрической энергии на тепловые нупдц п сельском хозяйство Казахстана /Аналитический обзор. - А-Ата: КязНШЗИИ, 1974. - 80 с.

4. Еарпноп Л.А., .'Ъдаев.а Л.А. Применение электронагревательных устройств с созйозах и колхозах Казахстана. //Вопросы комплексной механизации и автоматизации животиоводчесгаос ферм /Тр.ЧИМЗСХ, вып. 94. - Челябинск: ЧКЫЭСХ, 1974. - .с.175-177.

5. Садиков Г.И., Баранов Л.А. Современное состояние электрификации сельского хозяйства Казахстана и перспективы se развития /Аналитический обзор. - А-Ата: КодНЖШК, 1975. - 72 с.

6. Баргнов Л.Л. Электронагреватели з сельском хозяйство. - А-Ата: Ifeftmp, 1977. - SS8 с.

7. Езрснов Л.Л., Ооидчков Р,Х. Оенспннэ направления развития олеятротеплоснсйзслпя зпвотиозодческиа комплексов и ферм Казахской

• ССР/Цгх-жтчаскпП сбзор. ~ А-Ата: 1ШШШ7И, 1982. - 52 с.

8. Баранов Л.Л. Элсгстрсногрсз п яивотноводстзе и растениеводство. - А-Лта: КаПиар, 1S84. - И2 с.

9. снергетшга еольс:сого хозяйства Казахстана. - А-Ата: Кайнар, 1963. - Я41 с. Раздет "Затрата при теплоснабжении на электрической епергпп", с.90-115, Раздал "Направления использования электротепло-зсго оборудования з rSiDOiHOBOftCTDo", C.I8I-I93, Глава 8 "Рекоменда-

1 it3íxí по практического применении поря расхода электроэнергии и топлива и 'пути экономии энергия в сельской хозяйстве, с 194-233 - на-шсаш Барановым Л.Л. з соавторстве.

10. Калина Л.И,, Té Т.Т., Баранов Л,А. и др. Электрификация сельскохозяйственного производства. - А-Ата: Кайнар, 1963. - 328с.

11. Микроклимат на животноводческих фермах и комплексах. /Под ред.Баранова Л.А. - А-Ата: Кайнар, 1983. - 176 с.

12. Баранов Л.Л., Модаева Л.А. 1ребования сельскохозяйственного производства к конструкциям электродных водонагревателей общего

назначения /Приложение I к научному отчету по теме Р.сх.030. -А-Ата: КазНИШЭСХ, 1973, регистр. Р 53530263. - с.95-101;

13. Баранов Л.А. и др. Агрозоотребования на электродный водонагреватель сельскохозяйственного назначения мощностью 25 кВт /Приложение 2 к научному отчету по теме Р.сх.054. - А-Ата: КаэНЙИМЭСХ, 1975, регистр I? 7403I26I. - 90 с.

14. Баранов J1.A. Основные требования к элактротеплоснабжению сельскохозяйственного производства //Механизация производст.процессов в сельс.хоз-ве. - А-Ата: Кайнар, 1985. - 40-43.

15. Хасенов Н.Х., Баранов Л.А. и др. Разработать и внедрить рекомендации по эффективному использованию существующего котельного

и теплотехнического оборудования, ТЭР в АПК Цэдинсградской и фста-найской областей /Научный отчет по заданию 10.05,480-8?. - КазНИИЗ, 1989. - 38с.

16. Барков В.И., Баранов Л.А. Оценка эффективности использования электрической энергии для теплоснабжения животноводства //Вестник • с.х.науки Казахстана. - 1985. - 6. - с.85-88.

17. Баранов Л.А., Алдибеков И.Т., Парамонов С.Г. Условия аффективного электротеплоснабжения ыолочно-товарных ферм //Вестник с.:;, науки Казахстана. - 1985. .-If II. - с.82-85.

18. Баранов Л.А. и др. К методике определения нормативных коэффициентов расхода электроэнергии для теплоснабжения овцеводчесшк комплексов //Вестник с.х.науки Казахстана. - 1975. - J? 8. - с.'ПЗ-117.

19. Баранов Л.А. и др. Обосновать'целесообразные реаиш и параметры систем и средств электроснабжения с учетом применения переменных режимов технологических процессов графикой нагрузки обгекто:) и сельских электрических, сетей /Научный отчет по проблеме 0.с;с.?1 (ч.П, разд.01.01.П2. - А-Ата: НПО ''КэдсельхозкехшшзацияV1988, per.. К> 01.07.0084992. - II с.

20. Барков В,И., Баранов Л.А. Исследование динамики теплопотреб-ления животноводческого комплекса //Вестник с.х.науки Казахстана. -1977. - № 6. - с.85-89.

21. Тё Т.Т., Баранов Л.А. Автоматизация на животноводческих комплексах. - А-Ата: Лкйкар, 1978. - 192 с.

22. Баранов Л.А., Барков В.И., Широков В.Г. Управление работой . ■ электродных водонагревателей с помощью -тиристоров //Вестник с.х. науки Казахстана. - 1985. - If 5. - с.76-79.

' 23. Баранов Л.А. и др. Опыт использования комплекта оборудования

КОГВ-1000/25 дня. горячего водоснабжения и отопления на животноводческих комплексах /Экспресс-информация, сер.21.16, вып.88(841). -Л-Лга: КазНШИТЙ, 1980. - 18 с.

24. Баранов Л.А. и др. Оборудование для горячего водоснабжения и обогрева молочного блока коровников /Экспресс-информация, сер. 68.65.39., вып.74. - А-Ата: КвэНИИНТИ, 1983. - 17 с.

25. Баранов Л.Л. Использование электротермического оборудования

з сельском хозяйстве Казахстана //Рациональное и экономное использование электроэнергии в сельском хозяйстве /Тезисы докл.Всесоюзного научно-технич.семинара в г.Москва 5...б декабря 1983 г. - Л.-д, 1983. - с.36-38.

26. Баранов Л.А. Использование электротермического оборудования а.аккумулированием теплоты в ссдьском хозяйстве Казахстана //Проблемы электрификации, автоматизации и теплоснабжения сельскохозяйственного производства. /Тезисы докл.Всесоюзной научно-технической конференции в г.Смоленске 16...18 декабря 1985 г. - М.: ВЙЗСХ, 1985.

- с.71.

27. Баранов Л.А., Веселова Е.П., Барков В.И. Применение электро-тсплового оборудования КОГБ на лшвотноводческих фермах и комплексах /Г'зко.мсндации. - А-Ата: Кзинар, 1926. - 27 с.

23. Баранов Л,А. Нагревательные установки //Сельский механизатор.

- IS83. - » 30. - с.18-19.

29. Еаршюп Л.А.,' Барков В.И. Анализ результатов испытаний комплекта оборудования для горячего водоснабжения-//Механиз. и электриф. сояьсн.яоз-ва. - 1982. - $ 8. - с.30-32.

30. Баранов Л.А., Барков В.И. Активное планированио эксперимента при исследовании злоктротеплового оборудования //Механиз.и электриф. сельск.коз-ва. - I98I.-J? 12. - с. 51-53.

31. Баронов Л.А., Еарпоз В.И. Ноделироваяие режимов работы комплекта оборудования для теплоснабжения животноводческих комплексов 1ЮГВ-1000/25 //Комплексная механизация производственных процессов в мивоткоаодстпе /Труды НПО "Казсольхозмехсшзацил", Т.УШ. - А-Ата: Найнар, 1981. - с.192-198.

32. Баранов А.АУЙспользосанио солнечной энергии в стационарных процессах сельского хозяйства Казахстана //Энергосбережение и нет-радиционнио источники энергии в сельской местности /Сб.материал, первого Всесоюзн.семинара по комплексным вопр.энергетики сельск. районов. - Иркутск: Он^энергетич.инсг-т, 1989. - с.82-87.

33. Баранов Л.Ац Ильиных A.A. Новое энергосберегающее оборудо-

вание в сельском хозяйстве Казахстану//Энергосберегающее оборудо- • вание для ЛПК. /Тезисы докл. на П Всесоюзн.конференц. - М.: -Информ-электро, 1990. - с.49-50. •

34. Баранов I.A., Веселов.а Е.П., Барков В.И. Установка для горячего водоснабжения ферм с использованием электрической и солнечной энергии //Вестник с.х.науки Казахстана. - 1935. - Л» 4. - с.76-78.

35. A.c. Ir 1260646 (СССР). Солнечный водонагреватель /Бартули Г.Р., Баранов ¡I.A. - Опубл. в Б.И., I98Ô, 1? 36.

35. A.c. If I099I9I а СССР). Электродный водонагреватель /Баранов Л.Д., Иванников Н.Б., Ееселова Е.П. - Опубл. в Б.И., 1984, р 23.

37. Баранов Л,Д., Барков В.И., Плрокоз В.Г, Применение тирис-ториого управления для регулирования мощности, рлектродных водонагревателей //ИЬыпл.ыеханизац.процессов сельхсзпроизводстйи /Труды-НЮ "Назсельхозыеканизация". - А-Ата: Jb.fiaар, 1986. - с.140-155.

38. A.c. №'1395906 (СССР) Электродный нагреватель жидкости /Ая-дибеков И.Т., Баранов Л.А. и др. Опубл. в Б.И., 1983, I.* 18.

33. Баранов Д.А., Барков В.И,, Алднбекоз И.Т. СоБергенствоБаяно электродного водонагревателя сеяьскохозяйсузанного назначения //Техника в сельском хозяйстве. - IS69. - !) 4. - с.40-41.

40. Веселова Е.П., Баранов Л.А,, Березовская И.Я, Разработка к исследование трехфазного водонагревателя сельскохозяйственного ирз-

.иачения ЭВН-63/0,4 //Вестник сельскохозяйственной неуки Казахстана. - 1982. -Pl.- с.83-32.

41. Баранов Л.А., ¡¿¡каевп Л.А. Об ояектробезопаеностк зяе;:трод-lucc водонагревателей при работе в сзльских сетях //Востаяк с.s.неуки Казахстана. -' 1972. - }■) И. - с.102-107," '

42. Баранов Л.А., Дьячзнко Н.П. Некоторую результата псслкр.опа-ния 8ВН по обеспечению олоктробезопасное«; при иепольвог-шп: их на животноводческих фермах //Вссадик с.х.ксу»ш Казахе гена. - 1976. -

10. - с .102-106.

43. A.c. К I358II2 (СССР) З^&чфазнай ошгтррдшй парогенератор /фааснижшков O.D., Баранов Л.Д., фшашшвшкова, О.В, - Спубл. & Б. И., 1937, I,' 45. * ' ;

44. Баранов Л.А., I^aaeïHffiiuncos O.S. Парообразователь ддя siiaos-'., новодческих ферм //Ваатнш: с.х.наукиИадсхошт. - 1930. - í? И."-, с,88-91. -

45. Баранои Л.А. Разработка и исследование парообразователя для иивотноводческих ферм ЗП1Щ-40 //Кзшл.иехаиизац.произЕОдетв.процеесс:: Ь животноводстве /Труды Н1Ю "Казсельхозмеханизация", т.УИ. - А-Дта:

Кайпар, 1981. - с.190-206,

46. A.s. J? 884704 (СССР). Устройство для дезинфекции иола в ли-зотноводческих помещениях /Крашенинников О.Ю., Баранов Л.А., Hay-раабаов И.В. - Опубл. в В.П., Î98I, !," 44.

47. Крашенинников О.Ю., Баранов Л.А., Крашенинникова О.В. Расчот прсзодимостн иелду цилиндрически;*« электродами //Еостник с.х.науки Казвхстгла. - 1935. - S 4. - с.78-84.

40. Баранов Л,Л., Аядпбояса И.Т. Рзгулировачие микроклимата в коровниках с элоктротеплоснабпснием //Мзхшизац.и электрнф.сельс. хоэ-аа. - Î586. - Ь 0. - с.35-39.

49. Еаргноз Л.А., Алдцбекоз И.Т. Обоснованно спстсмц злектротеп-лоснабгкеция с аккумулированием теплоты для ливотноводчоскнх форм //Коми.мехенпзац.производств,процессов с.х. производства /Труди НПО "1Сазсельхоз:лсхш!нзапдя". - А-Ага: БдКнар., 1986. - с'. 156-165.

■ 50. Ейрзноа Л,Л. и го. С'овроменпкэ способы и средства обеспечения уп.'фоллйлата а кгаогноподчОсига: помещениях //Нзханиоац.и олектриф. с.я.яоойзйза /О5;ио.ущю-!1сслед.рабог. - А-Лга: КаэНШ-ЭСХ, 1973. -'o.I76-IS0.

51, Епраноп Л,Д., Иташгес Л.А. Дуги улучшения использования средств ггацрешпшта з глеотповодсгзо Казахской ССР /Аналитический об- . сор. - Л-Ата: ВзШШП, 1Г35. - 63 с.

52, Еаргноа. Д.Л. и др. К аибору параметров пленочных зоздухового:} для сЗогроза1сяцззодчесяого ко?.'Пяекса //Бостник с,х.пауки 1£?зах-отпна. - 1976. - 6. - c.IC0-I02.

53, В'фшюз Л.Л, :: Еивор срсдсхз локального .обогрэза ягнят в с^агнях длп оишего и ршшзпевеииего ягпоння //Коипл .мехешзац. прекззодем».яроцсоооз п сояЬс.яоз-зо /Сбгшпуги.трудов НПО "Казсель-~озмо;с:'лог'Ц!!п". - Л-Ата: fêtôunp, Ï9S3. - с. 148-153.

, Б*, üiprncñ Л «А», Росслога Б. П., Бзрезовская И. Я. К вопросу об-суаизгУ;,':и посопо: дешшх ши! //йосгняк с.5.науки Казахстана. -1981. - » 5. - с.31-83.

55, Л.с, I386I2Ô (СССР). Устройство jym обогрева молодайка аи-aoxiiicc /Йзигасо Н,Н., Бзймухгаоа Л.С., Бзршов Л.А. Опубл. з Б.И., ГС88, J? 18.

55. Е-^ралоз Д,А.»_ Узкпяез Î,!.M. Выбор рациональной системы обсушивания и локального обогрева ягнят в овчарне //Вопросы мех.и элект. с.х. пр-за /Научные труды НПО "Казсольхозмеханизацил". - A-Ara: Иайнар, 1939. - с.92-99.

57. Положительное решение по заявке л'1 476Ш6/15.Электрообогре-

ватель ягнят /Баранов Д.А., Зак В.Л. и др., 1990 г.

58. Баранов Л.А., Акатов К.С. К расчету обогреваемых ковров для животноводческих ферм //Вопроси олектриф.сельс.хоз-ва Казахстана /Кр.тез.докл.н.-т. конферен. - А-Ата: Надодзггехсгром, 1972,- с.31-36.

59. Баранов Л.А., Бронштейн Я.Л. Испытания установки активного вентилирования сена с предварительным подогревом воздуха в калорифере //Вестник с.х.науки Казахстана, - 1979. - X1 7. - с.76-80. .'

60. Баранов Д.А. и.др. Установка для досушивания сена в скирдах /Заявка Ц 2537418/15 от 21.10.77.

61. Баранов Л.А., Кгламкалиев М.Х. Обработка почвы в культивационных сооружениях защищенного грунта /Аналитический обзор. - А-Ата: КазНИИН'Ш, 1985. - 50 с.

62. Баранов Л.А., Кхлаыкалгев 12,X., Илюхин Г.И. Электротермическое обеззараживание почвы в теплицах //Нзхсниоац.н электриф.сельс. хоз-ва. - 1983. - )2> 5. г- с.42-44.

63. Баранов Л.А. и др.Исследования переходного контактного сопротивления /Вэстник с,х.науки Казахстана,- 1936,- & б, - с.76-79.I

64. Баранов Л.А., Калашалиев Ü.X. Обоснование параметров ыашини для обеззараживания почвы МЭОП-I //Коыпл.производств.процессов в сельс.хоз-ве /Сб .научн.трудов НПО "Казсельхозмеханизация". - А-Ата: Кайнар, 1983. - с.216-222.

65. A.c. U 923386 (СССР). Устройство для стерилизации почвы ; /Каламкалиев Ы.Е,, Баранов. Л.А. - Опубл. в Б.И., 1982, № 16.

66. A.c. № 982554 (СССР). Устройство для электротермической стерилизации почвы /Каламкалиев Ы.Х., Баранов Л.А.,- Шзаб. - Опубл. в Б.И.1 1982, № 47. • . ■

67. Баранов Л.А., Можаева Л.А. Рекомендации по применению электронагревательных устройств в животноводческих и других помещениях.-А-Ата: Кайнар, 1973. - 30 с.

68. Баранов Л.А., Березовская И.Я., Каламкалиев Ы.Х. Применение электронагревательных устройств в кудьтивационных сооружениях защищенного грунта /Рекомендации. - А-Ата: Кайнар,.1981. - 24 с.

69. Баранов Л.А., Барков В.И. Расчет и выбор оборудования ¿ущ энергосберегающих систем электротеплоснабжения сельскохозяйственных объектов /Рекомендации. - А-Ата: КИ!нар, 1990. - 25 с. ,

70; Баранов Л. А. Перспективы электрртеплоснабжения сельскохозяй-. ственного производства республики //Вестник с.х.науки Казахстану.-1991. - № 6. - с.92-96.