Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Михайлова Ольга Валентиновна. Обоснование и разработка технических средств с источниками электромагнитных излучений для технологических процессов птицеводства : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01, 05.20.02 : Чебоксары, 2004 507 c. РГБ ОД, 71:05-5/509

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.
Введение 5

1. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ОБЕСПЕЧИ
ВАЮЩИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ
ПРОДУКЦИИ ПТИЦЕВОДСТВА 13

  1. Воздействие физических факторов в процессе инкубации яиц, роста и развития птицы 13

  2. Использование энергии электромагнитных излучений в технологических процессах переработки яиц 38

  3. Цель и задачи исследования 50

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДОЗИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕК
ТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ ПРИ ИХ КОМПЛЕКСНОМ ДЕЙ
СТВИИ НА БИООБЪЕКТ 51

2.1. Структура исследования процесса воздействия ЭМИ на био
объект 51

2.2 Обоснование частоты электрических полей при их комплекс
ном действии на биообъект 55

  1. Исследование диэлектрического спектра компонентов яйца для определения резонансной частоты 55

  2. Теоретическое обоснование частоты источника питания коронирующего разряда 69

2.3. Распределение электрических полей в биообъекте при их ком
плексном действии 77

  1. Распределение электрических полей в биообъекте 77

  2. Обоснование напряжения питания электрогазоразрядных электродов 80

2.4. Сенсибилизирование радиоволнами эффекта воздействия УФ
излучения на биообъект '. 98

  1. Биологическое действие на меланж УФ излучения на фоне радиоволн 99

  2. Биологическое действие на яичный порошок УФ излучения на фоне радиоволн и коронного разряда 103

  3. Биологическое действие на инкубационные яйца УФ излучения на фоне электромагнитного поля надтональной частоты 105

  1. Силовое действие электрических полей на биообъект 109

  2. Определение предела прочности скорлупы яиц 114

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОМПЛЕКСНОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА БИООБЪ
ЕКТ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 124

3.1. Материалы и методы исследований 124

3.2. Общая методика проектирования установок с источниками
электромагнитных излучений 132

з
3.3. Согласование режимных и конструктивных параметров элек
тромеханического оборудования для комплексного воздействия
электромагнитного излучения на биообъект 144

  1. Методика согласования параметров воздействия электромагнитного излучения на биообъект 144

  2. Методика согласования режимно-конструктивных параметров радиоволновых электрокоронирующих устройств 152

  3. Согласование режимно-конструктивных параметров установки для электромеханизированного разделения молодняка

птицы по полу 159

3.3 А. Методика обоснования динамики живой массы птицы 167

  1. Методика согласования режимно-конструктивных параметров роторного высокочастотного пастеризатора яиц 171

  2. Методика согласования режимно-конструктивных параметров высокочастотного пастеризатора меланжа 179

  3. Расчет режимно-конструктивных параметров коротковолнового ультрафиолетового озонатора яичного порошка 186

3.3.8. Согласование режимно-конструктивных параметров
длинноволнового озонатора яичного порошка 192

3.3.9. Согласование режимно-конструктивных параметров уст
ройства для переработки яичной скорлупы 204

4. РАДИОВОЛНОВЫЕ ИСТОЧНИКИ УФ ИЗЛУЧЕНИЯ 214

4.1. Технические средства для воздействия электромагнитным из
лучением на биообъект при производстве молодняка птицы 214

  1. Использование электромагнитных излучений в технологии инкубации яиц 214

  2. Облучатели для дезинфекции яиц 218

  3. Облучатели для коррекции перинатального развития молодняка птицы 225

  4. Электрокоронирующие устройства для коррекции вывода молодняка птицы 227

  5. Электромеханизированное разделение молодняка птицы

по полу 231

  1. Облучатель для обеспечения локального микроклимата суточным цыплятам 239

  2. Длинноволновый инъектор для молодняка птицы 241

  3. Электротехническое устройство для удаления оперения с живой птицы 244

4.2. Установки для технологических процессов переработки яиц 256

4.2.1. Высокочастотные пастеризаторы яйца 256

  1. Диэлектрический пастеризатор меланжа 264

  2. Радиоволновые устройства для обеззараживания сыпучих яйцепродуктов 268

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУ
ЧЕНИЙ НА БИООБЪЕКТ 282

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

  1. Исследование бактериальной обсемененности инкубационных яиц после ультрафиолетового длинноволнового озонирования 282

  2. Анализ результатов инкубации яиц облученных ультрафиолетовыми лучами на фоне радиоволн 285

5.2. Результаты воздействия электромагнитных излучений на мо
лодняк птицы в постнатальный период развития 301

  1. Результаты электромеханизированного разделения молодняка птицы по полу 301

  2. Сохранность молодняка птицы в первые дни жизни при комплексном действии энергии ЭМИ 305

5.3. Результаты воздействия электромагнитных излучений на мо
лодняк птицы в период выращивания 3 06

5.3.1. Хозяйственно-полезные показатели птицы выращиваемой

при воздействии электромагнитных излучений 3 06

5.3.2. Результаты прижизненной ощипки пуха гусей с помощью
электротехнического устройства 314

5.4. Результаты переработки яиц с использованием электромагнит
ных излучений 316

  1. Результаты высокочастотной пастеризации яиц и яичной массы 316

  2. Результаты обеззараживания яичного порошка с использованием энергии электромагнитных излучений 328

  3. Результаты обеззараживания яичной скорлупы электромагнитным излучением 331

6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИ
ЗИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВ В ТЕХНОЛОГИЮ ПРОИЗВОДСТВА
И ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКЦИИ ПТИЦЕВОДСТВА 336

  1. Технико-экономическая оценка конструкторских разработок ... 336

  2. Вопросы техники безопасности при работе установок с высокочастотными разрядами 374

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 378

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 380

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 384

ПРИЛОЖЕНИЕ 397

Приложение 1. Акты проведения научно-исследовательских работ.. 398
Приложение 2. Обоснование параметров облучателей предназна
ченных для технологических процессов инкубации 460

Приложение 3. Программное обеспечение 475

Приложение 4. Матрицы планирования и расчетные коэффициенты

для построения поверхностей отклика и двумерных сечений моделей... 484

Приложение 5. Вспомогательный материал 498

Приложение 6. Технологические карты 503

Введение к работе:

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

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

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

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

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

Наиболее полное решение поставленной проблемы обеспечивается многоцелевыми техническими средствами с радиоволновыми источниками от которых

подключены электрогазоразрядные лампы УФ излучения высокого или низкого давления. В связи с этим определены дальнейшие научные задачи в области создания средств электромеханизации различных технологических процессов в птицеводстве.

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

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

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

Научно-методической основой настоящего исследования послужили труды ведущих ученых по фундаментальным и прикладным вопросам электрификации сельского хозяйства и другим отраслям знаний Басова А.М., Белова В.И., Бойко АЛ., Бондаренко Г.М., Бородина И.Ф., Будзко И.А., Возмилова А.Г., Воробьева В.А., Гришина И.И., Живописцева Е.Н., Изакова Ф.Я., Казинского В.А., Кодинец Г.А., Кудрявцева И.Я., Кожевниковой Н.Ф., Лебедева СП., Листова П.Н., Мартынен-ко И.И., Мусина Д.С., Назарова Г.И., Новиковой Г.В., Овчуковой С.А., Прищеп Л.Г., Сторчевого В.Ф., Стребкова Д.С., Тареева Б.М., Тарушкина В.И., Третьякова Н.П., Цой И.Г., Цугленок Н.В., Шмигель В.Н. и др. [6, 13, 14, 22...26,

36,37,46,51,58, 84...86,89, 132...135,139,169,170, 173,174,182,199,200].

Целью настоящей работы является разработка научно обоснованного

принципа создания многоцелевых технических средств с источниками электромагнитных излучений, обеспечивающих повышение производства и качества переработки продукции птицеводства за счет комплексного воздействия физических факторов на биообъект.

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

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

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

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

Научная новизна:

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

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

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

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

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

Практическая значимость. Полученные научные знания позволили разработать:

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

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

техническое средство для прижизненной ощипки оперения гусей;

устройства для обеззараживания, стерилизации, пастеризации яиц и яй-

цепродуктов комплексным воздействием электромагнитных излучений радиоволнового и оптического диапазонов.

Достоверность выводов диссертации обеспечена:

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

современными методами исследований на действующем оборудовании с применением компьютерных технологий;

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

Основные положения выносимые на защиту:

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

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

  3. Выведенные математические выражения, позволяющие согласовать:

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

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

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

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

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

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

4. Математические модели частных энерготехнологических процессов

воздействия на биообъект, описывающие:

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

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

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

динамику среднесуточного прироста живой массы птицы;

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

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

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

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

5. Результаты исследования влияния комплексного воздействия ЭМИ на

биообъект в технологических процессах производства и переработки продукции птицеводства, проведенные для многокритериальной оптимизации режим-но-конструктивных параметров разработанных и созданных образцов радиоволновых УФ излучателей.

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

Реализация результатов исследования. Разработанные методы и технические средства с источниками ЭМИ апробированы в технологических про-

11 цессах производства и переработки продукции птицеводства двух птицефабрик Чувашской республики, таких как: РГУП ПФ «Моргаушская», ГУП ПФ «Чебоксарская».

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

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

Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими актами, приложенными к диссертации.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Подобные работы
Афанасьев Вячеслав Николаевич
Обоснование и разработка технологий и технических средств для производства экологически безопасных, биологически активных удобрений на основе отходов животноводства и птицеводства
Чома Михай
Обоснование технологий и разработка средств механизации производственных процессов в свиноводстве ВНР
Детистова Ольга Ивановна
Разработка технологии и обоснование средств механизации приготовления силосованных кормов в малообъемных хранилищах
Цвяк Алексей Владимирович
Разработка и обоснование технических средств и способа оценки машинного доения коров
Сафонов Сергей Викторович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров дисково-штифтового высевающего аппарата пневматической сеялки для посева семян фитомелиорантов : на примере костреца
Урбан Владимир Александрович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров молочного насоса для доильных установок
Юрасов Владимир Сергеевич
Разработка и обоснование параметров барабанной картофелесортировки
Свиридов Алексей Геннадьевич
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров гидравлического контура доильного аппарата автоматизированной доильной установки
Катков Алексей Анатольевич
Обоснование и разработка шнеково-вальцового очистителя кормовых корнеклубнеплодов от почвы
Скляров Александр Иванович
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров агрегата индивидуального доения коров со шланговым вакуумным насосом

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net