авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПТИЧНИКА ПРОМЫШЛЕННОГО СТАДА

-- [ Страница 2 ] --

- суммарные затраты на систему освещения с лампами накаливания более чем в 4,5 раза превышают затраты на систему освещения с люминесцентными лампами, что подтверждает низкую энергоэффективность ламп накаливания в сравнении с люминесцентными лампами;

- система технологического освещения птичника с лампами накаливания создает более благоприятный световой климат, позволяющий за период яйцекладки на 9,67% увеличить продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в сравнении с системой освещения на люминесцентных лампах;

- система технологического освещения с лампами накаливания для птичника промышленного стада на 50 тысяч кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в сравнении с системой освещения на люминесцентных лампах позволяет получить дополнительный доход от реализации продукции на сумму более 4 миллионов рублей;

- замена ламп накаливания на люминесцентные лампы для птицеводства нецелесообразна; реальной альтернативой лампам накаливания являются светодиоды тепло-белого цвета, наиболее близкие к ним по спектру излучения и превосходящие их по эффективности воздействия на продуктивность кур-несушек, что показано в работах ведущих отечественных исследователей.

Оценка влияния средней освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи в период яйценоскости на недельную продуктивность кур-несушек проведена в птичнике №101 в течение 63 недель: с начала яйцекладки (16 неделя) до забоя (78 неделя). Результаты приведены на рисунках 2 и 3.

Полученные результаты измерений и их обработка показали, что:

- недельная продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в период яйценоскости на каждом из ярусов клеточной батареи определяется, в основном, возрастом птицы; полученная зависимость продуктивности кур-несушек от их возраста согласуется с типовой кривой;

- корреляционное отношение между средней недельной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» за период яйценоскости и средней освещенностью кормушек изменяется в диапазоне 0,1–0,2, что соответствует слабой корреляционной связи между указанными параметрами;

- минимальное изменение недельной продуктивности кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» за период яйценоскости наблюдалось на втором ярусе, средняя освещенность кормушек которого находится в диапазоне рекомендуемых значений (7-10 лк); на этом же ярусе к концу яйцекладки недельная продуктивность кур-несушек максимальна в сравнении с другими ярусами.

  Динамика изменения недельной-6

Рисунок 2 – Динамика изменения недельной продуктивности

кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» за период яйценоскости

  Зависимость относительной-7

Рисунок 3 – Зависимость относительной средней недельной продуктивности

кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» за период яйценоскости

от средней освещенности кормушек ярусов клеточной батареи

Оценка влияния средней освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи в период яйценоскости на сезонную продуктивность кур-несушек для получения достоверных результатов проведена по трём птичниках (№67, №68 и №101) в течение 63 недель: с начала яйцекладки (16 неделя) до забоя (78 неделя). Результаты обработки измерений сезонной продуктивности кур-несушек и средней освещенности кормушек по ярусам клеточных батарей по трём птичникам за весь период наблюдений приведены на рисунке 4.



Корреляционное отношение между средней освещенностью кормушек и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» по ярусам клеточных батарей птичников №67, №68 и №101 за период наблюдений составило = 0,803, что указывает на сильную нелинейную корреляционную связь между этими показателями. Вид нелинейной регрессии между средней освещенностью кормушек и относительной средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» по ярусам клеточных батарей в диапазоне освещенности кормушек от 5 до 30 лк с вероятностью Р = 0,90 адекватно описывается аппроксимирующей функцией:

, (1)

где – относительная средняя сезонная продуктивность кур-несушек за период яйценоскости, о.е.; Е – средняя освещенность кормушек, лк.

  Сезонная продуктивность-11

Рисунок 4 – Сезонная продуктивность кур-несушек по ярусам

птичников №67, №68 и №101

Полученные результаты обработки опытных данных показали, что:

- суточная продуктивность кур-несушек – независимая случайная величина, а сезонная продуктивность за период яйценоскости по каждому ярусу клеточной батареи, как сумма независимых одинаково распределенных 439 случайных величин, согласно центральной предельной теореме, имеет закон распределения, близкий к нормальному;

- оптимальной средней освещенностью кормушек для существующих условий содержания кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» с вероятностью Р = 0,90 следует считать среднюю освещенность второго яруса клеточной батареи 10,00±1,05 лк, обеспечивающую максимальную среднюю сезонную продуктивность птицы за период яйценоскости;

  Аппроксимация нелинейной-12

Рисунок 5 – Аппроксимация нелинейной регрессии между средней

сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун»

и средней освещенностью на кормушке

- на первом ярусе клеточной батареи средняя освещенность кормушек составляет 0,54 от оптимальной, что приводит к снижению средней сезонной продуктивности кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» на 1,6%; на третьем и четвертом ярусах клеточной батареи средняя освещенность кормушек существенно возрастает (превышая оптимальную в 2,02 и 2,94 раза, соответственно), однако средняя сезонная продуктивность птицы снижается, соответственно, на 2,4% и 5,2%.

В третьей главе «Моделирование светового поля идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света» приняты исходные положения и основные допущения для параметров идеализированного светильника, который: 1) расположен параллельно кормушкам над проходом в середине между клеточными батареями; 2) является идеальной линией и имеет длину, равную длине клеточной батареи; 3) включает в себя несколько линеек идеальных точечных направленных источников света; 4) число линеек идеальных точечных направленных источников света равно числу освещаемых ярусов клеточных батарей; 5) осевая сила света каждой линейки идеальных точечных источников света направлена на кормушки освещаемого яруса клеточной батареи; 6) идеальный точечный направленный источник света имеет круглосимметричное светораспределение и кривую силы света, равную

, (2)

где I0 – осевая сила света идеального точечного источника света, кд; – угол между направлением осевой силы света и направлением на освещаемую точку рабочей поверхности, град.; I – сила света идеального точечного источника света в направлении угла , кд; m – показатель степени, о.е.

Принятые допущения позволили смоделировать световое поле светильника в поперечной и продольной плоскости симметрии.

Освещение кормушек многоярусной клеточной батареи в поперечной плоскости идеализированного светильника показано на рисунке 6, где приняты следующие обозначения: i = 1…5 – количество ярусов клеточной батареи; hк – высота между кормушками клеточной батареи, м; a – расстояние между клеточными батареями, м; Hп – расстояние от пола до потолка птичника, м; H – высота светильника от кормушки первого яруса, м; h0 – высота первой кормушки от пола, м; Hсв = H + h0 – высота светильника от пола, м; li – расстояние от источника света до кормушки i-го яруса клеточной батареи, м; i – угол между направлением осевой силы света и нормалью к поверхности кормушки i-го яруса клеточной батареи (угол направления осевой силы света), град.

  Освещение кормушек клеточной-14

Рисунок 6 – Освещение кормушек клеточной батареи

в поперечной плоскости

Теоретические исследования в поперечной плоскости симметрии показали, что выбранная модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света позволяет:

- определить для каждого яруса клеточной батареи угол направления силы света линейки, при котором оптимальной освещенности на кормушке клеточной батареи соответствует минимальное значение силы света;

- выбрать критерий оптимизации для определения высоты подвеса светильника, при котором оптимальной освещенности кормушек всех ярусов клеточной батареи соответствует минимум суммы осевых сил света точечных источников света, освещающих ярусы клеточной батареи;

- рассчитать высоту подвеса светильника для двух-, трех-, четырех- и пятиярусной клеточной батареи, обеспечивающую оптимальную освещенность кормушек всех ярусов клеточной батареи при её различных параметрах;

- получить математические модели зависимостей оптимальной высоты подвеса светильника (в метрах) от конструктивных параметров двух-, трех-, четырех- и пятиярусной клеточной батареи:

для двухъярусной клеточной батареи:

; (3)

для трехъярусной клеточной батареи:

; (4)

для четырехъярусной клеточной батареи:

; (5)

для пятиярусной клеточной батареи:

. (6)

Обобщенная формула для нахождения оптимальной высоты Нопт светильника (в метрах) для многоярусной клеточной батареи определена методом наименьших квадратов. Общее выражение для ярусов i = 2…5 имеет вид:

. (7)

Освещение кормушек многоярусной клеточной батареи в продольной плоскости идеализированного светильника показано на рисунке 7.

Рисунок 7 – Освещение кормушек яруса клеточной батареи

линейкой точечных источников света

На рисунке 7 приняты следующие обозначения: A, B, C, D, F, G – точечные источники света; K – контрольная точка на кормушке яруса клеточной батареи, в которой определяется освещенность; h – расстояние от линейки точечных источников света до кормушки яруса клеточной батареи, рассматривается как высота линейки точечных источников света над кормушкой яруса клеточной батареи, м; l – расстояние между точечными источниками света в линейке, м; IA, IB, IC, ID, IF, IG – силы света от точечных источников света в направлении контрольной точки, кд; A, B, C, D, F, G – углы, под которыми направлены силы света от точечных источников света к контрольной точке, град.; x – координата контрольной точки K на кормушке яруса клеточной батареи (0 x l); = l/ h – относительное расстояние между источниками, о.е.

Теоретические исследования в продольной плоскости симметрии показали, что выбранная модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света позволяет:

- рассчитать максимальное Еmax и минимальное Emin значения освещенности (в люксах) на кормушке вдоль яруса клеточной батареи, среднюю освещенность (в люксах) и неравномерность освещения (в о.е.) вдоль кормушки;

- определить зависимость светотехнически выгодного расстояния между точечными источниками света в линейке светильника от показателя степени модели кривой силы света (2) точечного источника света (рисунок 8)

, (8)

обеспечивающую для различных значений показателя m допустимую неравномерность z 1,214 освещения кормушки вдоль яруса клеточной батареи при минимальном числе точечных источников света в линейке светильника;

- получить неравенство

, (9)

определяющее достаточную точность и достоверность расчетов освещенности кормушек вдоль яруса клеточной батареи при учете ближайших к расчетной точке шести точечных источников света (рисунок 7);

  Зависимости max = f(m) и min = f(m) --23

Рисунок 8 – Зависимости max = f(m) и min = f(m)

- определить диапазон оптимальных значений расстояния (в о.е.) между точечными источниками света в линейке светильника (рисунок 8)

min max (10)

для любого значения показателя m, обеспечивающий достаточную точность и достоверность расчетов освещенности кормушек вдоль яруса клеточной батареи при учете ближайших к расчетной точке шести точечных источников света.

В четвертой главе «Выбор и обоснование конструкции светодиодного светильника и методики расчета параметров светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей птичника промышленного стада кур-несушек» предложена и обоснована конструкция светодиодного светильника, защищенная патентом № 99242 на полезную модель.

 а) б)  Конструкция-24
а) б)




Рисунок 9 – Конструкция светодиодного светильника:

а – вид спереди; б – вид снизу; 1 – основание; 2 – оптически прозрачная

крышка; 3 – профиль светильника; 4 – радиаторные решетки; 5 – светодиодная линейка; 6 – светодиод; 7 – блок питания; 8 – торцевая крышка

Новым в предлагаемой конструкции светильника является то, что профиль выполнен в форме полуцилиндра, а изменение формы кривой силы света светильника достигается изменением числа светодиодных линеек, изменением их места положения на профиле и изменением количества светодиодов, расположенных на них линейно, равномерно и параллельно оси полуцилиндра. Данная конструкция светодиодного светильника позволяет обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек на всех ярусах клеточных батарей.

На основе экспериментальных и теоретических исследований предложены формулы инженерного расчета для определения параметров системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей (длина и количество световых магистралей, количество светильников в магистрали и в зале птичника, оптимальная высота подвеса светильников над кормушкой первого яруса клеточной батареи, величина и направление сил света светодиодов). Расчет параметров светодиодного освещения птичника на 50 000 кур-несушек приведен для четырехъярусной клеточной батареи «Техна» ТБК-В.

Предложена инженерная методика для определения параметров светодиодного светильника, включающая конструирование заданной кривой силы света светильника, заданных углов излучения светодиодов, выбора типов реальных промышленных образцов светодиодов, определения мощности, светового потока светильника и всей системы светодиодного освещения в целом. Приведен пример расчета параметров светодиодного светильника для освещения четырехъярусной клеточной батареи.

В пятой главе «Оценка ожидаемой эффективности применения светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей с содержанием кур-несушек промышленного стада» представлены расчеты основных экономических показателей при оценке применения предлагаемой системы светодиодного освещения на основе известных методик.

Полезный эффект оценен с точки зрения повышения энергоэффективности системы технологического освещения и повышения продуктивности кур-несушек. Расчет экономических показателей проведен для птичника промышленного стада на 50 000 кур-несушек с содержанием в клеточной батарее «Техна» ТБК-В. Расчетные значения экономических показателей равны:

- первоначальные капитальные вложения 1 391 000 руб.;

- чистый дисконтированный доход, при ставке дисконта 15%, за 10 лет эксплуатации – 632 415,99 руб.;

- среднегодовая рентабельность проекта – 14,55 % /год;

- внутренняя норма доходности – 20,7 %;

- срок окупаемости первоначальных вложений – 1,6 года.

Полезный эффект от применения светодиодных линейных светильников в птичнике составит:

- от экономии электроэнергии – 83 045,46 руб./год;

- от повышения продуктивности кур-несушек – (2,3%/год) 784 051,52 руб./год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Замена ламп накаливания на люминесцентные лампы в системе технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях нецелесообразна, так как приводит к снижению продуктивности птицы. Реальной альтернативой лампам накаливания, несмотря на высокую стоимость, являются светодиоды тепло-белого цвета, наиболее близкие к ним по спектру излучения и превосходящие их по воздействию на продуктивность кур-несушек.

2. Существующие системы технологического освещения не обеспечивают оптимальной освещенности на кормушках клеточной батареи птичника промышленного стада кур-несушек. Поддержание оптимальной средней освещенности на кормушках всех ярусов клеточной батареи позволяет повысить продуктивность птицы. Существующие методы обеспечения оптимальной освещенности кормушек клеточной батареи системами светодиодного освещения нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

3. Между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» существует сильная нелинейная корреляционная связь, характеризуемая корреляционным отношением = 0,803.

4. Предложена математическая модель, адекватно аппроксимирующая вид нелинейной регрессии между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и относительной средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в диапазоне освещенности кормушек от 5 до 30 лк с вероятностью Р = 0,90.

5. Оптимальной средней освещенностью кормушек для существующих условий содержания кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» с вероятностью Р = 0,90 следует считать среднюю освещенность 10,00±1,05 лк, обеспечивающую максимальную среднюю сезонную продуктивность птицы за период яйценоскости.

6. Разработана модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света, позволяющая установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического светодиодного освещения от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника.

7. Предложена конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и требуемую неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи.

8. Разработана инженерная методика по расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

9.Экономическая оценка ожидаемой эффективности применения предлагаемой светодиодной системы освещения показала, что первоначально вложенные средства окупаются за 1,6 года.

Основные результаты диссертации

Опубликованы в следующих печатн

Pages:     | 1 ||
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.