СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ЛОКАЛЬНОГО ОБОГРЕВА С ПОМОЩЬЮ ГАЗОВЫХ ИК-ГОРЕЛОК В ТЕХНОЛОГИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ Российский патент 2008 года по МПК A01K29/00 

Изобретение предназначено для применения в сельском хозяйстве и может быть использовано для организации локального обогрева животноводческих и птицеводческих помещений с помощью «светлых» газовых инфракрасных горелок (ИК-горелок).

Известен способ эффективного облучения молодняка животных, реализованный в устройстве путем обеспечения равномерного распределения теплового потока и ультрафиолетового излучения, что достигается тем, что ультрафиолетовая лампа соосно с источниками инфракрасного облучения закрепляется вдоль оси рефлектора с прямоугольным основанием (авторское свидетельство №829067, Облучатель для молодняка сельскохозяйственных животных. Быстрицкий Д.Н., Вишняков B.C., Коссинский Л.И., Лямцов А.К. 1981, БИ №18).

Недостаток известного способа заключается в том, что при его использовании отсутствует возможность изменения теплового потока, связанная с необходимостью реализации технологического цикла выращивания животных и птицы.

Задачей предлагаемого изобретения является способ управления плотностью теплового потока от обогревателей, например газовых инфракрасных источников, без изменения расхода газа и высоты их подвеса путем изменения формы рефлектора.

Техническим эффектом является влияние формы рефлектора на изменение плотности теплового потока от инфракрасного источника излучения с длиной волны от 0,5 до 7 мкм.

Выбранный диапазон длин волн от 0,5 до 7 мкм определяется спектром максимального поглощения ИК-излучения для животных и птицы, возможностью организации наиболее комфортных условий их обогрева.

Технический эффект достигается тем, что для организации оптимального обогрева для источника инфракрасного обогрева с длиной волны от 0,5 до 7 мкм, введенного в рефлектор, при постоянной высоте подвеса обогревателя, например газовой ИК-горелки, определяют тепловой поток от рефлектора как разность между тепловым потоком обогревателя и тепловым потоком источника ИК-обогрева, находят максимум теплового потока от рефлектора, определяют зависимость максимума теплового потока рефлектора от изменения угла между нормалью к облучаемой поверхности и высотой грани рефлектора, находят оптимальный угол, соответствующий максимальному тепловому потоку, при оптимальном угле изменяют высоту граней рефлектора до размеров, при которых температура на нижней кромке рефлектора устанавливалась равной температуре окружающей среды, при этом уменьшение плотностей теплового потока на облучаемой поверхности выполняют путем изменения угла α между нормалью к облучаемой поверхности и высотой грани рефлектора от 0° до оптимального α=α_опт значения угла или от α=α_опт до 90°.

Фиг.1-4 поясняют выполнение предлагаемого способа:

- фиг.1. Принципиальная схема конструкции обогревателя (ИК-горелки);

- фиг.2. Изменение плотности тепловых потоков обогревателя Ф_об, источника Ф_и и рефлектора Ф_рф в зависимости от координаты Х на облучаемой поверхности;

- фиг.3. Изменение максимального значения плотности теплового потока от рефлектора max Ф_рф на облучаемой поверхности в зависимости от угла α при фиксированной высоте грани рефлектора Ĺ=const;

- фиг.4. Изменение максимального значения плотности теплового потока от рефлектора max Ф_рф в зависимости от высоты L съемной грани рефлектора при α=α_опт;

- фиг.5. Общий вид обогревателя (горелки).

Пример реализации предлагаемого способа.

Принципиальная схема конструкции обогревателя, фиг.1, включает: источник ИК-излучения 1, введенный в рефлектор 2, грани рефлектора 4 длиной L, имеющие возможность перемещаться относительно оси 3 под углом α при изменении угла от 0 до 180°. Длину L грани 3 можно изменять.

В динамике предлагаемый способ в соответствии с фиг.1 выполняют в следующей последовательности, с учетом, что плотность теплового потока от ИК-горелки на облучаемой поверхности соответствует Ф_об(Х) и складывается из теплового потока от рефлектора Ф_рф(Х) и теплового потока от источника ИК-излучения Ф_и(Х), т.е. Ф_об(Х)= Ф_рф(Х)+Ф_и(Х):

- путем прямого измерения плотности теплового потока на облучаемой поверхности: Ф_об - тепловой поток от обогревателя (ИК-горелки) при расположении граней рефлектора под углом α=const (0<α<90°); Ф_и тепловой поток от источника горелки при α=180° и L₀=const. Величину теплового потока от рефлектора Ф_рф обогревателя на облучаемой поверхности находят как разность Ф_рф(Х)=Ф_об(Х)-Ф_и(Х), фиг.2;

- определяют махФ_рф при α=const граней рефлектора. Находят изменение махФ_рф в зависимости от изменения угла α, поворачивая грани 4, фиг.1, в пределах от 0 до 90°, фиг.3; при L₀=const. В соответствии с фиг.1 устанавливают грани 4 рефлектора 2 под углом α=α_опт при различных длинах граней L, т.е. L/L_мах, (L_мах - максимальная высота грани 4 рефлектора 2), фиг.4. Находят махФ^* _рф при α=α_опт и L=L₀, фиг.4.

Общий оптимальный тепловой поток от обогревателя (ИК-горелки) Ф_об будет соответствовать сумме потоков от источника излучения Ф_и и рефлектора Ф^* _рф:

Пример.

На фиг.5 показан вариант практической реализации способа с помощью источника ИК-излучения 1, например газовой ИК-горелки с керамическим источником излучения. Источник ИК-излучения 1 имеет рефлектор 2, включающий грани 4, перемещающиеся по вертикали вокруг осей 3. Подвижные пластины 5 закрывают угловые сегменты рефлектора 2. Источник ИК-излучения 1 крепится к потолку 6 животноводческого помещения. Трос 7 соединяет шарнир 8 через блок 9 с исполнительным подъемным механизмом 10. Исполнительный механизм 10 соединен с таймером 11. От центра проекции источника излучения источника ИК-излучения 1 на облучаемую поверхность 12 производится измерение плотности теплового потока.

Рефлектор 2 выполнен в форме подвижных съемных граней 4, укрепленных на источнике ИК-излучения 1 в осях 3. На уровне керамического насадка источника ИК-излучения 1 подвижные пластины 5 рефлектора 2 в углах соединены с осями 3, обеспечивающими их перемещение на угол от 0° до 90°. Центральная часть каждой грани 4 рефлектора 2 через шарниры 8, фиг.5, трос 7, блок 9 связаны с исполнительным механизмом 10. Исполнительный механизм 10 соединен с таймером 11. Источник ИК-излучения 1 с рефлектором 2 устанавливается на рабочее место крепления горелки 6 над облучаемой поверхностью 12 - местом размещения животных и птицы.

Рефлектор источника ИК-излучения 1 работает следующим образом.

Например, при изменении угла раскрытия граней 4 рефлектора 2 α от 90° до α=α_опт локальный радиационный поток изменяется на 150-200 Вт/м² при высоте подвеса обогревателя Н=1,5 м. Этот интервал теплового потока от горелки соответствует нормам технологического проектирования необходимого оптимального локального радиационного потока для животных или птицы в различные периоды их жизни.

Например, для цыплят бройлеров боковые грани 4 рефлектора 2 устанавливают под углом 29°. Включают источник ИК-излучения 1: вводится поток газа 13, поджигается источник ИК-излучения 1. Включают таймер 11, обеспечивая через исполнительный механизм 10 уменьшение (увеличение) утла раскрытия съемных граней 4 рефлектора 2, фиг.5. Таким образом, достигается в зависимости от возраста цыпленка оптимальный уровень локального радиационного потока. При этом от угла α зависит равномерность и размер площади зоны облучения от источника ИК-излучения 1 на уровне пола 12 сельскохозяйственного помещения, что обеспечивает комфортное содержание в зависимости от возраста птицы.

В технологиях ИК-обогрева в ряде случаев требуется уменьшение зоны облучения при меняющейся интенсивности облучения. При этом целесообразно изменять угол раскрытия граней 4 рефлектора 2 от α=α_опт до 90°.

Способ содержит источник инфракрасного излучения, введенный в рефлектор. Для источника инфракрасного облучения с длиной волны облучения 0,5 до 7 мкм при постоянной высоте подвеса определяют тепловой поток от рефлектора как разность между тепловым потоком обогревателя и тепловым потоком источника ИК-излучения. Находят максимум теплового потока от рефлектора. Определяют зависимость максимума теплового потока рефлектора от изменения угла между нормалью к облучаемой поверхности и высотой грани рефлектора. Находят оптимальный угол, соответствующий максимальному тепловому потоку. При оптимальном угле увеличивают высоту граней рефлектора до размеров, при которых температура на нижней кромке рефлектора равна температуре окружающей среды. Уменьшение плотности теплового потока на облучаемой поверхности выполняют путем изменения угла между нормалью к облучаемой поверхности и плоскостью грани поверхности рефлектора от 0° до оптимального α=α_опт значения угла или от α=α_опт до 90°. Обеспечивается изменение плотности теплового потока от источника инфракрасного источника излучения. 5 ил.

Способ организации оптимального ИК-обогрева, содержащий источник инфракрасного излучения, введенный в рефлектор, отличающийся тем, что для источника инфракрасного излучения с длиной волны облучения от 0,5 до 7 мкм при постоянной высоте подвеса, определяют тепловой поток от рефлектора как разность между тепловым потоком обогревателя и тепловым потоком источника ИК-излучения, находят максимум теплового потока от рефлектора, определяют зависимость максимума теплового потока рефлектора от изменения угла между нормалью к облучаемой поверхности и высотой грани рефлектора, находят оптимальный угол, соответствующий максимальному тепловому потоку, при оптимальном угле увеличивают высоту граней рефлектора до размеров, при которых температура на нижней кромке рефлектора равна температуре окружающей среды, при этом уменьшение плотности теплового потока на облучаемой поверхности выполняют путем изменения угла между нормалью к облучаемой поверхности и плоскостью грани поверхности рефлектора от 0° до оптимального α=α_опт значения угла или от α=α_опт до 90°.