3. Установки ультрафіолетового опромінення

Біологічна дія ультрафіолетового випромінювання. Типи стаціонарних і рухомих опромінювальних установок, їх характеристики і особливості безпечного обслуговування.

Методика розрахунку стаціонарних і рухомих установок ультрафіолетового опромінення.

Використання ультрафіолетового випромінювання в різних технологічних процесах сільськогосподарського виробництва.

Схеми керування установками ультрафіолетового опромінення.

Прочитайте і опрацюйте

Л-1, с. 187...218; Л-3, с. 149...164; Л-5, с. 327 ...331.

Короткі теоретичні відомості та методичні вказівки

Біологічна дія ультрафіолетового випромінювання.

Ультрафіолетове випромінювання (УФ) - один з важливих факторів зовнішнього середовища, що чинить великий вплив на життєдіяльність живих організмів.

Біологічна дія УФ випромінювання на організм сільськогосподарських тварин проявляється через фотохімічні реакції в шкіряному покриві, слизистих оболонках і органах зору.

Під дією УФ випромінювання в шкірі тварин відбувається реакція утворення з пасивного провітаміну активно діючого вітаміну В, який відіграє важливу роль у регулюванні обміну речовин. При недостачі вітаміну О порушується мінеральний, білковий і вуглецево-жировий обмін. Наслідком цього є такі захворювання як ацидоз, остеомаляція, рахіт тощо. При цьому затримується ріст і розвиток молодняку, частішають захворювання, знижується продуктивність тварин і птиці.

Крім вітаміну В, у шкірі утворюються й інші біологічно активні речовини, які потоком крові поширюються по всьому організму, і здійснює благочинний вплив на більшість процесів, що протікають в організмі.

УФ опромінення великої рогатої худоби покращує її імунобіологічні властивості, підвищує надої молока на 5... 13 відсотків, приріст молодняку на 7... 13 відсотків, виліковує рахіт і грибкові захворювання тварин

УФ опромінення птиці на 10... 15 відсотків збільшує яйценосність і на 4... 11 відсотків приріст м'яса. Опромінення яєць перед інкубацією підвищує виведення курчат на п'ять-десять відсотків.

УФ опромінення сільськогосподарських тварин і птиці необхідно проводити на фоні задовільних умов утримання і годування при обов'язковому дотриманні рекомендованих добових експозицій (доз),

приведених у табл. 5.

Крім того, ультрафіолетове випромінювання використовується для передпосівної обробки насіння зернових і овочевих культур, для знезаражування води, дезінфекції повітря і посуду, люмінесцентного аналізу продуктів, а також для боротьби з комахами-шкідниками.

Запам'ятайте

УФ випромінювання може чинити не тільки благочинну дію, а й шкідливу, залежно від довжини хвилі, інтенсивності і тривалості опромінення. При УФ опроміненні тварин доцільніше поєднувати малу опроміненість з більшою тривалістю опромінення, яка б не перевищувала тривалість світлового дня.

Рекомендована добова вітальна експозиція опромінення тварин і птиці

Таблиця 5

	Рекомендован ультрафіолетов	і величини при зму опроміненні
Вид і вік тварин	Доза опромі­нення за добу, Н^ віт-год / м^2	Допустиме опромінення, Едоп, МВІТ / М^2
Телята до шести місяців старші шести місяців Телиці Корови і бугаї Поросята-сисуни Курчата при утриманні: на підлозі у клітках із сіток у штампованих клітках Кури-несучки: при утриманні на підлозі при клітковому утриманні	12...140 160... 180 180...210 270...290 20...25 15...20 20...25 40...50 20...25	430 570 570 930 83 58 58 150 75

Типи стаціонарних і рухомих опромінювальних установок, їх характеристики і особливості безпечного обслуговування.

Для ультрафіолетового опромінювання тварин та птиці промисловість випускає стаціонарні світильники-опромінювачі типу ЗНП - 1 з лампою ЛЕ -30; опромінювач ртутно-кварцевий ОРК - 2 з лампою ДРТ-400, який застосовують для профілактичного та лікувального впливу на невелику групу тварин, а також для опромінювання інкубаційних яєць та молодняку птиці у перші дні після виведення; опромінювач еритемний для тварин ОЗЖ-1 з лампою ОЗ-30-1, який використовується в особистих підсобних господарствах.

Для дезінфекції повітря в сільськогосподарських приміщеннях, а також для запобігання мікробному зараженню сільськогосподарських харчових продуктів для тварин застосовують опромінювачі бактерицидні стельові і настінні ОБП і ОБН з лампою ДБ-30-1, світильник-опромінювач ББП-01.

Для обеззаражування води застосовуються установки ОВ-ЛКХ-1, ОВ-1П, ОВ-1П-РКС, ОВ-ЗП, ОВ-ЗП-РКС, ОВ-ПК-РКС, ОВУ-6П продуктивністю до 3000 м³т~\ джерелом бактерицидного випромінювання в яких є лампи ДБ-30, ДБ-60 і ДРТ (400, 1000, 2500).

Найкращий вплив на організм тварин і птиці проявляється при одночасному УФ і 14 опромінюванні.

Опромінювачі УФИКИ призначені для створення 14 та УФ опромінень і аероіонізації. Опромінювачі входять у системи комплексного електрофізичного впливу на молодняк сільськогос­подарських тварин. Опромінювачі випускаються в таких виконаннях: УФИКИ-1 з двома лінійними випромінювачами ЛИКИ-220-300 та двома аероіонізаторами і лампою ЛЕ-15 (ЛЕ-30); УФИКИ-2 має дві лампи ИКЗК-215-220-250, два аероіонізатори. Як джерело УФ випромінювання використовують лампу ЛЕ-15 (ЛЕ-30). Інфрачервоні випромінювачі розташовані з боків опромінювача, поряд з ними іонізатори, між якими знаходиться ультрафіолетова лампа.

Система опромінювання тварин СОЖ-1 призначена для використання на тваринницьких фермах як джерело УФ та 14 випромінювань. Система складається з 60 опромінювачів і пульта керування. Система виконує такі функції: опромінення тварин вітальним потоком, обігрів молодняку інфрачервоним потоком, опромінювання місць утримання тварин бактерицидним потоком. Ці функції здійснюються за рахунок комбінації джерел випромінювання, що є в системі: лампа ДРТ2-100 - еритемне, лампа ДРТ-100бактерицидне і дві лампи ИКЗК-220-250 - інфрачервоневипромінювання.

Система автоматизованого управління електрофізичним процесом 14 обігріву і УФ опромінення ИКУФ - 2М і ИКУФ - ЗМ

призначена для місцевого обігріву поросят сисунів у закритих приміщеннях, що опалюються, для ультрафіолетового опромінювання і

аероіонізації повітря.

Система має два виконання: ИКУФ-2М використовується для 14 обігріву та УФ опромінення; ИКУФ-ЗМ - для ІЧ-обігріву, УФ -опромінення і аероіонізації.

Система ИКУФ-2М складається з 42 опромінювачів УФИКИ-1 і блока керування, який забезпечує ручне і програмне керування електрофізичним процесом. Система ИКУФ-ЗМ складається із 42 опромінювачів УФИКИ-2 і блока керування, який забезпечує ручне і програмне керування електрофізичним процесом.

Комплекти обладнання Луч-А і Луч-2И призначені для локального опромінювання інфрачервоними і ультрафіолетовими випромінюваннями, а також для впливу іонізованим (Луч-2И) повітрям на курчат, каченят, гусенят, індичат у закритих приміщеннях. Комплект складається з 40 опромінювачів, регулятора напруги для живлення 14 ламп та блока керування.

Опромінювач установки Луч має ущільнене виконання арматури вітальних ламп, а патрони інфрачервоних ламп можна встановлювати під різними кутами до вертикалі для отримання необхідного розподілу

14 випромінювання.

Установка 14 обігріву, УФ опромінювання та освітлення

ЗРИКО-1 призначена для обігріву молодняку тварин інфрачервоними променями та опромінювання їх ультрафіолетовими з одночасним

освітленням приміщення.

До складу установки входить 120 опромінювачів типу "Зоотон", 100 світильників для ламп ЛБ-40 і 70 опромінювачів для ламп ЛЕ-30-1.

Електромеханізована підвісна опромінювальна установка УО-4М призначена для УФ опромінювання тварин і птиці при утримуванні в клітках або станках. Установка складається з чотирьох опромінювачів з лампами ДРТ-400, привідної станції і несучої конструкції. Несучу конструкцію виконують із стального оцинкованого дроту, який закріплюють вздовж приміщення за допомогою натяжних болтів, вмонтованих у торцеві стіни. Опромінювачі в приміщенні здійснюють зворотно-поступальний рух за допомогою троса, змонтованого на натяжних роликах, який

приводиться в рух від привідної станції з двигуном потужністю 0,27 кВт. Довжина несучого дроту і троса розрахована на приміщення довжиною до 90 м. Кожний опромінювач може переміщуватися з швидкістю 0,3 м-хв"¹ на відстань 35...42 м.

Самохідна установка для опромінення курей УОК-1 призначена для УФ опромінення птиці при багатоярусному клітковому утриманні. Установка являє собою шасі, яке приводиться в рух двигуном потужністю 0,27 кВт. Електродвигун через редуктор з передаточним відношенням 1:841 і ланцюгову передачу приводить у рух колеса шасі, які котяться по колії кормороздавача між рядами кліткових батарей. На шасі встановлена штанга, на якій кріпляться два опромінювачі з лампами ДРТ-400. Висота розміщення опромінювачів регулюється.

Методика розрахунку стаціонарних установок

ультрафіолетового опромінення.

Розрахунки ведуть у такій послідовності. Опромінювачі над опромінювальною площиною розміщають з урахуванням найвигіднішої відносної відстані (для ламп ДРТ, ЛЕ Х_с=1,4).

Визначають коефіцієнт використання ефективного потоку і середню опроміненість. Середню опроміненість визначають за формулою:

Е_Сер = Фв 1% Г)в Кф / К 3, мвіт/м², (3.1)

де Ф_в - вітальний потік опромінювача, мвіт, мер;

1% - сумарна кількість джерел в установці ультрафіолетового опромінення, шт.;

г)_в - коефіцієнт використання ефективного потоку;

Кф - коефіцієнт форми тварин (0,5...0,64);

К - коефіцієнт запасу (1,5...2);

8 - площа опромінювальної поверхні, м².

Коефіцієнт використання ефективного потоку беремо з табл. 6 з урахуванням індексу установки.

Висота підвішування опромінювачів над опромінювальною поверхнею (Н_р) повинна відповідати:

Е_серК2<Е_доп, (3.2)

де Е_доп - допустима опроміненість, мвіт-м"²;

К - коефіцієнт нерівномірності опромінення (1,15... 1,25

Значення коефіцієнта використання вітального потоку

Таблиця 6

Індекс	Коефіцієнт використання для джерел опромінення
	ДРВЕД | ДРТ | ЛЕ,ЛЕР, ДБ
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0	0,24 0,16 0,20 0,29 0,21 0,24 0,33 0,29 0,28 0,35 0,33 0,31 0,38 0,36 0,34 0,40 0,37 0,36 0,41 0,39 0,39 0,44 0,41 0,42 0,46 0,44 0,46 0,48 0,46 0,49 0,50 0,49 0,52 0,51 0,51 0,54 0,52 0,53 0,56 0,54 0,56 0,58 0,56 0,59 0,60 0,57 0,60 0,62 0,58 0,62 0,64

За відомою вітальною експозицією опромінення Н^ (табл. 5) і середньою вітоопроміненістю Е_сер визначаємо тривалість опромінення:

Т = Н_І/Е (3.3)

Приклад 5. Розрахувати стаціонарну опромінювальну установку для телятника (розміри - 12x68x3; телята віком до шести місяців; опромінювачі ЗНШ-30 (ЗО-1-30М); Н_£= 120мвіт. год/м². Розв'язання.

Приймаємо висоту підвішування опромінювача Н_р = 1,7 м. Визначаємо відстань між рядами опромінювачів:

Ь = Н_РХ_С=1,7- 1,4 = 2,38 м. Кількість рядів визначаємо за формулою:

т = А/Ь= 12/2,38 = 5,04. Приймаємо т¹ = 5 рядів. Відстань від стін до опромінювачів:

Ь_с = 0,5 Ь = 0,5-2,38= 1,2 м. Відстань між рядами опромінювачів:

_т._д= А-2Ь_{С =} 12-2-1,2 _94м

т'-І 5-І

Відстань між опромінювачами в ряду:

Ь_в = ¥— = ²'^3§2 = 2,36 м.

К 2,4 Кількість опромінювачів у ряду:

п = ^в~²к + 1 = 68-2-1,2 ₊ і ₌ 28,8.

Ь„ 2,36

Приймаємо п¹ = 29. Кількість опромінювачів у приміщенні:

Ц_Т = т^Х -П^Х = 5-29 = 145. Визначаємо індекс приміщення:

._ 5 12-68 _ 816 _₆

Н_р(А + В)~ 1,7(12 + 68) 136 З табл. 6 беремо ті_в = 0,64.

Приймаємо коефіцієнт запасу К₃ = 1,5; коефіцієнт форми К_ф = 0,5. З табл. 6.8 Л-8 для лампи ЛЕ-30 Ф_в = 750 мвіт. Визначаємо середню опроміненість:

Е_сер = ^Ф-»Л^Кф = 750-145-0,64-0,5 34800 _{= ш мвіт/м}2

К5 1,5-816 1224

Добова тривалість роботи установки в кінці строку роботи лампи: Т = *Ь_ _ _12°_ = 4,2 годин.

Е_сер 28,4

Розрахунок рухомих установок ультрафіолетового опромінення. При розрахунках рухомої опромінювальної установки слід враховувати, що опроміненість у розрахунковій точці при русі опромінювачів змінюється залежно від розміщення їх у даний час. Дозування вітальної експозиції залежить від вибору висоти підвішування опромінювачів та кількості їх щоденних проходів при постійній швидкості руху.

Експозицію опромінення за повний прохід опромінювачів визначають за формулою:

_{н =} 2К_фІ_И5Іпа

де І_н - сила вітального випромінення, мвіт/ср; V - швидкість руху опромінювачів, м/годин; а - кут захисної арматури опромінювана.

5іп а = —.

Середню дозу опромінення за один прохід визначають за формулою:

„ _ 2К_фІ_и | мвіт. м"²,

де Ь - довжина повного ходу опромінювачів, м. Обчислюємо довжину Ь:

Ь = А - 0,58 Н_р, м,

N де В - довжина приміщення, м;

N - кількість опромінювачів в одному ряду; Ьі - 0,58 Н_р - відстань, на яку не повинен доходити опромінювач до центру і країв опромінювальної площини, оскільки тварина, яка знаходиться там, одержить подвійну дозу опромінення. Тривалість опромінення визначаємо за формулою: Т=^+0,7і_роз,

де Іроз - час, необхідний для розігрівання лампи (І_роз = 10 хв.);

0,7 - коефіцієнт, який враховує зниження ефективного вітального потоку лампи при її розігріванні.

Кількість проходів визначають за формулою:

І

Приклад 6. Розрахувати тривалість опромінення і кількість проходів для рухомої опромінювальної установки УО-4, розміщеної в приміщенні для утримання поросят на відгодівлі (габарити приміщення В = 60 м, А = 12 м, Н = 2,5 м; кількість опромінювачів у ряді N = 2).

Розв'язання.

З табл. 5 беремо Нх = 80 мвіт ■ год/м²; Е_доп = 230 мвіт/м².

Визначаємо висоту підвішування опромінювачів:

Н_Р = Н-(Ь₃+^),

2

де п₃ - висота звисання, п₃ = 0,5 м; Ь_р - середня висота поросят, 0,4 м.

Н_р = 2,5 - (0,5+М)= 1,8 м.

2 Довжина ходу опромінювачів визначається:

Ь= — -О,58Я„ = — -0,58 -1,8 = 29м-

Установка комплектується лампами ДРТ400. З табл. 6.9 Л-8 беремо І_н = 0,70 віт/ср.

Приймаємо Кф = 0,64, К = 2 і визначаємо середню опроміненість: о _ 2ЯД, 2-0,64-0,76

Е-сер - . = - ===== -

КН_р ^і} + 4Н²_р 2 • 1,8 • д/29² + 4 ■ 1,8²

⁰⁾⁸⁹⁶ = 0,00851 віт/м² = 8,51 мвіт/м². 105,2

Порівнюємо одержану опроміненість з допустимою за таким виразом:

І1_сер Кх, < с.д_ОП,

8,51 • 2 • 1,25 = 21 мвіт/м² < 230 мвіт/м².

Тривалість опромінення у кінці строку придатності ламп визначаємо за формулою:

Т = Ні- + 0,7 І_рю = ^{Я І} + 0,7 • 10 = 571 хв = 9,5 год.

^Есер ^Е "Р

Тривалість опромінення новими лампами:

Т„ = ^Т~°'¹¹р°' + 0,7 І_роз = 571-0,7-10 І ₀₁. ₁₀ _ 289 хв = 4,8 год.

2 2

При швидкості руху V = 0,5 м/хв кількість проходів _п= У-Т₌ 0,5-571 ₌д_Я Ь 29

Для нових ламп п = "^' ^ = 5.

Використання ультрафіолетового випромінювання в різних технологічних процесах сільськогосподарського виробництва.

Ультрафіолетове випромінювання зони С використовується також для знезаражування води, приміщень, тваринницьких стоків перед використанням їх як органічних добрив, для пастеризації молока, стерилізації посуду і тари, обробки насіння перед посівом, у селекції - для отримання нових властивостей рослин, приманювання і знищення комах.

Розрахунок бактерицидних установок.

Приклад 7. Розрахувати установку для знезаражування води для ферми ВРХ на 600 голів.

1. Визначаємо необхідні витрати води:

о - §пк_дк_г

3600-24'

де § - добова норма споживання води на одну дійну корову, §=100 л; п - кількість тварин, п = 600 гол ; К_д - коефіцієнт добової нерівномірності споживання води,

К_д=1,1...1,3;

К_г - коефіцієнт годинної нерівномірності споживання води,

К=2,5;

_п .100-600 1,3 2,5 _,

и =і,8лс .

3600-24

2. Для знезаражування вибираємо лампу ДБ-30 у кварцовому чохлі заглибної установки. Дані лампи: Р_л=30 Вт, Фб=6,6 бк, сі_л =30 мм, / _л = 895 мм. Приймаємо зовнішній діаметр кварцового чохла д =40 мм, довжину робочої частини / =700 мм.

3. Приймаємо швидкість руху води у=0,3 мс'¹ і визначаємо необхідний переріз:

п) = 0- = ^ = 0,6дм².

V З

4. Визначаємо внутрішній діаметр установки:

\ 4(О + лй² _ І4-0,6 +3,14-0,4²

О =, ~ . = 0,96дл< •

V я \ 3,14

Вибираємо найближчий стандартний діаметр сі =100 мм і визначаємо глибину потоку:

Н = О-<і = 10-4 = 6см. Визначаємо коефіцієнт поглинання бактерицидного потоку:

а_б=і-е-°\ де а - показник поглинання, а=0,25.

а_б =1-_е-°'²⁵-⁶ = 0,777-

5. Приймаємо коефіцієнт запасу К₃=2,2; нормована доза опромінення Н_б=2,4 бк-ссм"²; залишкова густина бактерій після дії бактерицидного випромінювання Б=3; густина бактерій до опромінення Б_о =1000;

коефіцієнт використання бактерицидного потоку установки К_в=0,9.

Визначаємо необхідну кількість ламп:

(2аК,Н_б\п— 1800-0,25-2,2-2,41п-^-

М = £^= !Ш°- = 3,9.

Ф_ба_вК_€ 6000-0,777-0,9

Приймаємо N=4.

6. Визначаємо загальну потужність установки:

Р_у = 1,2М>_л = 1,2 • 4 • 30 = 1445/и.

7. Визначаємо витрати електроенергії на знезараження їм³ води:

„. Р1000 0,144 1000 „' ' _п _₃

V/ = = — = 0,022кВт ■ год ■ м .

Є-3600 1,8-3600

Питання для самоперевірки

1. У чому полягає біологічна дія ультрафіолетового випромінювання?

2. Де використовується ультрафіолетове випромінювання в сільському господарстві?

3. Які ви знаєте типи ультрафіолетових опромінювачів?

4. Які ви знаєте типи стаціонарних установок ультрафіолетового опромінювання?

5. Які ви знаєте типи рухомих установок ультрафіолетового опромінювання?

6. Які ви знаєте типи установок, що використовуються для одночасного ультрафіолетового й інфрачервоного опромінювання?

7. Чим пояснюється знезаражуюча дія УФ випромінювання 8. Які джерела випромінювання використовуються для УФ

опромінювання тварин і птиці?

9. Які джерела випромінювання використовуються для

знезараження води і повітря ?

10. Яким методом здійснюється розрахунок стаціонарних

установок ультрафіолетового опромінювання?

11. Чому в процесі експлуатації установок ультрафіолетового опромінювання необхідно періодично вимірювати УФ опроміненість?

Тести

1. Як проявляється біологічна дія УФ випромінення на організм

тварин?

• через створення теплового ефекту;

• через фотохімічні реакції в шкіряному покриві, слизистих

оболонках і органах зору;

• через покращання зорових можливостей.

2. Під дією УФ променів в організмі тварин створюється:

• вітамін Д;

• вітамін С;

• вітамін В.

3. В установках УФ опромінювання тварин застосовуються такі

типи ламп:

• ДРЛФ, ДРИ, ДНаТ;

• ЛЕ.ЛЕР, ДРТ;

• ДБ,ДРОТ.

4. В установках для знезаражування повітря і води застосовую­ться лампи:

• ЛБ, ЛД;

• ДБ;

• ЛЕ, ЛЕР, ДРТ.

5. В установках УФ опромінювання тварин застосовуються такі

типи опромінювачів:

• ЗНП-1,ОРК-2,ОЗЖ-1;

• ОТ-400, ССПО5-25О-003-У3.5 "Зоотон";

ОБП, ОБН.

6. Для УФ опромінювання тварин застосовуються такі типи рухомих установок:

• ИКУФ - 2М, "Луч", ЗРИКО-1;

• УО-4М,УОК-1;

• ОВ-ЗП, ОВУ-6П.

Лабораторні роботи

Дослідження роботи електрообладнання стаціонарної установки ультрафіолетового опромінення.

Дослідження роботи електрообладнання рухомої установки ультрафіолетового опромінення.

Практичні заняття

Розрахунок і вибір стаціонарної установки ультрафіолетового випромінювання.

Розрахунок і вибір рухомої установки ультрафіолетового випромінювання.