SU1762829A2 - Устройство обогрева сельскохоз йственных животных - Google Patents

Abstract

Изобретений относитс  к сельскому хоз йству , г именно к животноводству, и может быть использовано в системах искусственного микроклимата, включающих обогревательное оборудование, при частой смене опытных партий выращиваемых животных различных видов, пород, возрастов . Цель изобретени  - повышение точности регулировани  температурного режима в зонах обитани  животных. Устройство предусматривает регулирование температуры воздуха в животноводческом помещении в соответствии с требовани ми зоотехнолоИзобретение относитс  к сельскому хоз йству , к области животноводства и может найти применение при обогреве животных, выращиваемых и содержащихс  в помещени х , оборудованных установками искусственного климата дл  создани  требуемых по зоотехнологическим нормативам тепловых условий в зонах обитани  животных и птиц. Преимущественно данное изобретение предназначено дл  автоматического обеспечени  и поддержани  заданного режима теплоощущений сельскохоз йственных жигии по выращиванию и содержанию животных в помещени х, оборудованных обогревател ми с различными видами теплопередачи. Устройство осуществл ет измерение температуры воздуха (датчик 1), температуры поверхности ограждающих строительных конструкций помещени  (датчик 2), инфракрасной облученности (датчик 3) и температуру обогреваемого пола или контактного обогревател  в зоне обогрева (датчик 4), а также скорости движени  воздушной среды (датчик 5) Б помещении с обогреваемыми зонами обитани  животных . На основании измеренных величин определ ют в вычислительном блоке 6 действительное значение ощущаемой животными температуры, сравнивают вычисленное значение с заданным по технологии значением ощущаемой температуры в зависимости от вида и возраста животных и по результату сравнени  корректируют режим обогрева зоны обитани  животных с помощью первого и второго регул торов 22, 23, воздействующих на две группы обогревателей 24, 25. 2 ил. вотных в зонах обогрева посредством многоканальной измерительной системы тепловых параметров микроклимата и двух- канальной системы регулировани  температурного режима обогреваемого пола зоны обитани  животных и теплового лучистого потока от инфракрасного обогревател  в зоне обогрева. Целью изобретени   вл етс  повышение точности регулировани  температурного режима в зоне обитани  животных. Ё XI О ю 00 ю Ч) ю

Description

Указанна  цель достигаетс  путем выполнени  следующих приемов: измерение температуры воздуха в зоне обогрева, измерение температуры поверхности контактного обогревател , размещенного в зоне обитани  животных, внутренний нагрев контактного обогревател , измерение температуры поверхности ограждающих строи- тельных конструкций помещени , измерение величины радиационного теплового потока в зоне обогрева, задание ощущаемой поголовьем температуры в зоне обогрева в зависимости от возраста поголовь , регулирование мощности обогрева зоны обитани  животных, причем с целью повышени  точности регулировани  температурного режима в зоне обитани  животных , дополнительно измер ют скорость движени  воздуха в помещении, определ ют по данным измерений действительное значение ощущаемой температуры в зоне обогрева по формуле

ton Ate + В тк + СЕ н D Т пол + MV8,

где А, В, С, D, М - коэффициенты пропорциональности , завис щие от вида и возраста животных и от условий теплообмена в зоне обогрева; ton - действительное значение ощущаемой животными температуры в зоне обогрева, °С; te - текущее значение температуры воздуха в помещении с зонами обогрева , °С; гк - текущее значение температуры поверхности ограждающих конструкций помещени , усредненное по их площад м, °С; Е - текущее значение инфракрасной облученности в зоне обогрева, Вт/м ; т по  - текущее значение температуры поверхности контактного обогревател  или обогреваемого пола в зоне обитани  животных, °С; Ув - текущее значение ско рости движени  воздуха в помещении из уровне размещени  поголовь , м/с; сравнивают вычисленное и заданное значени  ощущаемой температуры и по результату сравнени  корректируют обогрев зоны обитани  животных.

На фиг. 1 приведена схэма устройства; на фиг. 2 - графическа  ависимость мощности  вных тепловаделенш организма животного от температуры и скорости движени  воздуха в животноводческом помещении .

Устройство содержит датчик 1 температуры воздуха, датчик 2 температуры поверхности ограждающих строительных конструкций, датчик 3 инфракрасной облученности , датчик 4 температуры поверхности первой группы обогревателей, датчик 5 скорости движени  воздуха, выходы котО рых соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и шестым входами вычислительного блока 6 и, соответственно , с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого и п того элементов 7, 8, 9, 10, 11 умножени , вторые входы которых соединены с выходами соответственно

первого, второго, третьего, четвертого и п того задатчиков 12, 13, 14, 15, 16 значени  константы, а выходы - с соответствующими входами сумматора 17, причем вторые входы задатчиков 12, 13, 14, 15. 16 значени 

5 константы объединены и подключены к седьмому входу вычислительного блока 6. к выходу задатчика 18 вида животных и ко второму входу задатчика 19 температуры, а их первые входы объединены и подключены

0 к п тому входу вычислительного блока 6. к выходу задатчика 20 возраста животных и к первому входу задатчика 19 температуры, выход которого соединен через двухвходо- вый делитель 21с неинвертирующими вхо5 дами перюго и второго регул торов 22. 23, инвертирующие входы которых объединены и подключены к выходу вычислительного блока 6 и к выходу сумматора 17. а к их выходам подключены соответственно пер0 и втора  группы обогревателей 24, 25.

Существенными признаками устройства  вл ютс ;

Сходные с прототипом:

1.Наличие датчиков температуры 5 воздуха, темг- рлт;ры поверхности ограждающих строительных конструкций, инфракрасной облученности, температуры поверхности обогр-заател , выходы которых соединены с входами вычислительно о

0 блока.

2.Выход вычислительного блока соединен с инвертирующими входами регул тором с подключенными на их выходах обогревател ми.

5 3. Неинвертирующие входы регул торов соединены через ДВУХВЫХОДОВЫЙ делитель с выхода задатчика возраста животных. Отличительные от прототипа признаки: 4. Введен датчик скорости движени  0 воздуха.

Б. В вычислительный блок введен п тый элемент умножени , первый вход которого соединен с выходом датчика скорости движени  воздуха, а выход - с дополнительным 5 входом сумматора, причем его второй вход соединен с выходом введенного п того задатчика значени  константы, первый вход которого подключен к выходу задзтчика возраста животных.

6, Вторые входы задатчиков значени  константы присоединены к выходу дополнительно введенного задатчика вида ж и- вотных и ко второму входу задатчика температуры.

Использование признаков 4,5, б позвол ет достичь цели изобретени  в услови х изменени  подачи приточной, либо выт жной вентил ционной системы сельскохоз йственного производственного помещени , а также в случае смены вида обогреваемых животных, если такова  возможность допускаетс  на предпри тии, например, при острой необходимости либо в услови х машинно-испытательной станции, где прове- р ютс  различные технологические приемы и новое оборудование дл  их осуществлени  и необходимо поддерживать заданный тепловой режим дл  животных, не мен   при этом систему технических средств обогрева.

Пример осуществлени  устройства и обоснование его режимных параметров иллюстрируетс  нижеследующим.

В промышленном зале дл  напольного выращивани  бройлеров, имеющем габа- ритные размеры 96 к 18 Х4 м, по проекту в две  инии по 13 штук в линии расположены обогревательные зонты типа электробрудера БП-1А, тепловой поток от которых имеет заметную радиационную составл ющую. По требованию инструкции по эксплуатации зонт брудера должен быть подн т над уровнем древесно-стружечной подстилки, на которой размещаютс  цыпл та, не более чем на 10...15 см.

Однако; с целью облегчени  контрол  за павшей птицей и выбраковки некондиционных цыпл т, обслуживающий персонал поднимает зонты обогревателей на высоту до 1 м, что приводит, с одной стороны, к чрезмерному перерасходу электроэнергии, т. к. брудеры оборудованы автономными регул торами температуры типа РТБ-1, которые вынуждены непрерывно обеспечивать нагрев движущихс  потоков воздуха, а с другой стороны - к по влению вли ни  на цыпл т значительного воздействи  охлажденных , особенно в зимнее врем , стен и потолка помещени , а также возросшего движени  ветра, или сквозн ков, от которых опущенный вниз брудер защищает достаточно .

Таким образом, ощущаема  цыпл тами температуре при использовании зонтичного обогревател  с лучистой составл ющей теплового потока составл ет:

- нижний край зонта на уровне подстилки , при этом ограждающие строительные конструкции помещени  закрыты от цыпл т зонтом, и их температуру учитывать не надо , также отсутствует вли ни  движени воздуха в помещении на цыпл т:

toni AtBi + В ты + CEi + D гпол1 + М 0, (1

-если цыпленок лежит;

Ьп2 Atei + В Tfci + CEi + D x 0 + М 0, (2)

-если цыпленок стоит, т. е. не касаетс  оперением подстилки, поэтому не учитываетс  температурное вли ние пола.

Зонт обогревател  подн т на высоту пор дка 1 м, что и выполн етс  всегда при применении чисто инфракрасных локальных обогревателей с лучистой теплопередачей от излучател  к обогреваемому объекту

ton3 AtB2 + В TR2 + СЕ2 + D ГПОл2 + MVB2, (3)

-если цыпленок лежит;

Топ4 AtB2 + В TR2 + СЕ2 + D К 0 + MVB2, (4)

-если цыпленок стоит.

В указанных вариантах прин ты обозначени :

tB - температура воздуха под зонтом брудера. В первые сутки выращивани  по технологии прин то tBl 35° С; EI - инфракрасна  облученность в зЬне обогрева. У злектробрудера она достигает пор дка 50 Вт/м , хот  экранированием трубчатых электронагревателей брудера можно превратить его в чисто конвективный дл  более точного соответстви  теплового режима требуемому по зоотехнологии, т. е. дл  обеспечени  ton tBi 35° С в первые сутки, тогда величина EI дл  нагл дности примера может быть прин та: EI 0 Вт/м ; tB2 - температура воздуха в помещении. По технологии выращивани  цыпл т в первые сутки требуетс  tB2 28° С; Е2 - инфракрасна  облученность в зоне обогрева при подн том электробрудера. В соответствии с предыдущим и дл  облегчени  расчета Е2 0 Вт/м2 дл  брудера БП-1А с заэкранированными излучател ми теплоты; г пол - температура подстилки, прин та равной температуре воздуха в зоне обогрева, т, е. гПол1 tBi 35° С; Тпол2 tB2 28° С; VB - скорость движени  воздуха в зоне обогрева. Прин то, что при опущенном брудере VB1 0 м/с. при подн том VB2 максимальна  из допустимых по технологии; т.е. VB2 0,5м/с; г R-температура ограждений, если зон г закрывает стены и пол, то следует гщ прин ть равной температуре под зонтом, т е. г R г 35°С г .

Таким образом, при опущенном зонте дл  цыпленка любого возраста:

toni A -35 +В -35 + D -35,°С; (1) ton2 A -35 +В -35 35° С.(2)

При подн том зонте:

-28 +В -28+D 28 + MVa, °С; (3) tun4 A -28 +В -28 + М 05,°С.(Ц

Из уравнени  (2) следует, что А + В « 1. Из (1) известно, что В « 0,56 дл  цыпл т при достаточных температурных окружающей среды. Отсюда А 0,44.

Согласно графикам на фиг. 2 следует, что уравнение (4) может быть интерпретировано так: одинаковые теплоощущени  при разных скорост х движени  воздуха соответствуют разным значени м температуры воздуха, например, npntB2 280C и VB2 0,5 м/с:

ton4(tB2; VB2)I VB - 0 Јi 17° С. Дл  tB2 - 28° С и VB3 0,3 м/с:

Ion4(te2: VB3) { VB - О К 23° С.

Это положение графика подтверждаетс  результатами выравнивани  по (2):

Ьп4 40-(40-1вХ1 + 1.8Ув);

Ьп4(28: 0.5} - 40 - (40 - 28X1 + + 1.8 -0.5) -17.2° С;

ton4{28; 0.3) 40 - (40 - 28X1 + + 1.8 -0,3) 21,52° С.

Отсюда можно найти величину коэффициента М перед величиной скорости движени  воздуха:

м - оп4 - AtB - В TR М Ve

17.2-0,44-28-0.56-28, 91 R

g-gЛ,Ь

Проверим М дл  данных при VB3 0,3 ton4(28;0.3)21.52°C:

., 21.52 -28 „. „ -21.о

Таким образом, найдена величина М -21,6 дл  цыпл т суточного возраста, т е. при Тц 1 сут., где Тц - возраст цыпл т.

Аналогично определ етс  М дл  животных произвольного возраста. Пон тно, что

ростом цыпл т улучшаютс  теплозащитные свойства оперени  и уменьшаетс  степень зависимости теплоощущений цыпл т от скорости движени  воздушной среды. Покажем это численно. По (2) известна зависимость значени  ощущаемой температуры цыпленка определенного возраста от факторов te и VB:

ton(tB. VB. Т.) - 40 - (40 - tBK1 + + 1,81- 0,0110U-1)V.}:

15

ton4(28:0,5; 15) 40-12(1 + .81 -0,011 14 0,5} 18.06;

A ton4 18,06-17.2 0,86° С,

т, е. 15-суточна  птица на 0,86° С меньше чувствует охлаждающее вли ние движуще- гос  воздуха. Отсюда

Ми-18-0 28--19.88

Таким образом, рост Тц приводит к увеличению величины М и уменьшению ее абсолютного значени . Это важный практически вывод дл  построени  устройства: следует величину Тц с выхода задатчика 18 возраста животных подавать на неинвертирующий вход эадатчика 16 значени  константы М, причем этот за датчик 16 должен содержать одновременно и элемент смешени  дл  получени  отрицательного

значени  величины М на своем выходе.

Остаетс  определить величину константы D дл  цыпл т, учитывающей вли ние обогреваемого, либо холодного пола на теп- доощущени  цыпл т. Очевидно, что величина D, имеюща  положительный знак, уменьшаетс  с возрастом, так как более густое и длинное оперение становитс  худшим проводником теплоты от контактного обогревател  с возрастом. Соответственно,

величина возраста Тц должна подаватьс  на инвертирующий вход чадатчика 10 значени  константы D.

Аналогично, на первый вход задатчика 9 значени  константы С подаетс  величина

возраста животных, при росте которого улучшаетс  теплозащита от лучистой энергий инфракрасного источника дополнительного обогрева, размещенного в зоне обитани  животных. Произведение СЕ с

возрастом уменьшаетс , что приводит к снижению расчетного значени  ощущаемой температуры. Именно поэтому нет практически смысла стремитьс  поддерживать с ростом возраста поголовь  животных неизменной величину ощущаемой температуры с помощью достаточно энергоемких инфракрасных обогревателей, и по существующим рекомендаци м даже снижают лучистый поток по мере реет возраста животных . Таким образом, первый вход задат- чика 9 значени  константы С должен быть инвертирующим.

Коэффициенты А и В характеризуют услови  теплообмена животных путем конвекции с малоподвижной или даже неподвижной воздушной средой температурой te и с учетом радиации с ограждающих поверхностей имеющих температуру 7р, Например, в климатической камере без вынужденной конвекции и без источников лучистой энергии и при температуре стенок камеры т R равной температуре воздуха t в и в ней ощущаема  сто щим биологическим объектом температура равна температуре воздуха, т. е.

ton AtB + В TR (А + B)tB to,

откуда становитс  пон тным, что А + В 1 всегда, в том числе и дл  животных различных возрастов. Поэтому зависимость А и В от возраста животных практически отсутствует , что соответствует близкому к нулю коэффициенту передачи задатчиков 7, 8 эначе.гл  -.онстанты А и В по их первым пходаг

Вторые входы всех задатчикоз 7, 8, 9, 10, 11 значени  константы св заны с задат- чиком 18 вида животных. Обогреваемыми могут быть цыпл та, порос та и вообще любой молодн к животных и птиц различных пород, линий и кроссов. Пон тно, что порос та , не имеющие шерст ные покроаа. сильнее подвержены вли нию радиационных и контактных обогревателей и воздействию сквозн ков, чем, например,  гн та с достаточно плотным волос ным покровом. Поэтому необходимо при переходе от одного вида животных к другому измен ть значени  соответствующих констант, что легко осуществить в устройстве изменени  коэффициентов передачи задатчиков 7, 8, 9, 10, 11 значени  константы по их вторым входам .

Устройство работает следующим образом . Задатчик 18 вида животных устанавливает величины констант на выходах задатчиков 12. 13, 14, 15, 16 значени  констант , Задатчик 20 возраста животных отсчитывает врем  выращивани  поголовь  животных и измен ет значени  констант А, В, С. D, М. Датчики 1, 2, 3, 4, 5 подают на входы элементов 7. 8, 9, 10, 11 умножени  сигналы о температуре воздуха, о температуре поверхностей ограждающих строительных конструкций в помещении, усредненной по их площадкам, о инфракрасной облученности в зоне обитани  животных, о 5 температуре обогреваемого пола или обогревател  контактного типа, о скорости движени  воздуха в животноводческом помещении.

Сигналы произведений с выходов эле10 ментов 7, 8, 9, 10, 11 умножени  подаютс  на сумматор 17, на выходе которого получаетс  сигнал об ощущаемой животными температуре помещени  в зоне обогрева. Этот сформированный в соответствии с (1), (2)

15 сигнал подаетс  на управл ющие входы регул торов 22, 23, на задающие входы которых через делитель 21 подаетс  сигнал заданной по технологии ощущаемой температуры с задатчика 19 температуры. В ниж0 них, контактных, обогревател х 24 первой группы и верхних, инфракрасных, обогревател х 25 второй группы выдел ютс  тепловые мощности, обеспечивающие требуемый тепловой режим животных, причем в поме5 щении создаетс  со всех сторон достаточно равномерное по интенсивности тепловое поле.

При ;-.змгкении и результат действи  случайных факторов любого из измер емых

0 параметров микроклимата устройство автоматически корректирует режим обогрева и устанавливает новое состо ние динамического равновеси  при обогреве температурного пол  в помещении животных.

5 Таким образом, устройство позвол ет достичь любого заданного теплового режима обогрева животных и поддерживать его автоматически в услови х отклонений измер емых параметров микроклимата, чем

0 обеспечиваетс  высока  точность технологии обогрева поголовь  и соответствующее повышение его продуктивности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  5 Устройство дл  обогрева сельскохоз йственных животных по авт. св. № 1690639, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности регулировани  температурного режима в зоне обитани  живо- 0 тных, оно снабжено датчиком скорости движени  воздуха в животноводческом помещении , п тым элементом умножени , задатчиком вида животных и п тым задат- чиком значени  константы, первый вход ко- 5 торого соединен с выходом задатчика возраста животных, а выход последнего подключен к вторым входам задатчиков значени  констант и задэтчика температуры, при этом выходы датчика скорости воздуха в животноводческом помещении и п того

   задатчика значени  константы св заны со- п того элемента умножени , выход которо- ответственно с первым и вторым входами го соединен с п тым входом сумматора.