Лабораторна робота №4

Розрахунок швидкості руху і охолодних властивостей повітря

Мета: Вивчити правила і методи роботи з анемометрами та кататермометрами.

Матеріали та обладнання: кататермометр циліндричний та кульковий; анемометр чашковий та крильчастий; електричний термоанемометр; секундомір; годинник або секундомір; термометр, градуйований до 100 ⁰С; склянка із дистильованою водою; газовий пальник або електроплитка; марля, годинник із секундною стрілкою

Теоретичне обґрунтування для виконання завдання

Швидкість руху повітря в приміщеннях вимірюється відстанню пройденою його масою в одиницю часу і вимірюється в метрах за секунду, м/с.

Для створення оптимальних умов зоогігієнічними нормами передбачено підтримання в приміщеннях мінімальних швидкостей руху для молодняку 0,02-0,03 м/с, для дорослих тварин -0,2 м/с.

Влітку або взимку в опалювальних приміщеннях для відгодовуваних бугаїв, інколи у пташниках швидкість руху повітря збільшують до 0,5 - 1,0 м/с, а з метою охолодження тварин при температурі 31 - 32 °С - до 1,5 м/с.

1. Рух повітря впливає на тепловіддачу з поверхні тіла тварини (шкіри) шляхом конвекції. Чим швидший рух повітря тим більша тепловтрата.
2. Дія руху повітря на тварин залежить від його температури і вологості.
3. При низьких температурах повітряні потоки зумовлюють простудні хвороби у тварин, оскільки мають значну охолоджувальну силу.
4. Охолоджувальна сила повітря виражається у мілікалоріях на 1 см2 за секунду (мкал/см /с). 1 мкал/см2/с відповідає 36 ккал/ м2 /год (див. додаток).

1. Розрахунок швидкості руху

Визначення швидкості руху повітря проводиться за допомогою анемометра. Існують анемометри крильчасті і чашкові.

В крильчастих анемометрах основним робочим органом є алюмінієві крила, змонтовані у вигляді крильчатки (вентилятора) з кутом нахилу до площини 45º, закріплені перпендикулярно до осі. Крильчатка обрамлена широким металевим кільцем.

В чашковому анемометрі сприймаючою частиною є чотири порожнисті напівкулі (чашечки) із тонкої латуні, обернені випуклістю в одну сторону.

Принцип роботи анемометрів.

Принцип роботи анемометрів (крильчастого або чашкового) базується на сприйнятті робочим органом тиску повітряних мас, які рухаються прямолінійно, і перетворення його в обертальний рух. На шкалах приладів одержуємо показники в обертах.

Крильчастий анемометр дозволяє визначити швидкість руху від 0,3 до 5 м/с, а чашковий - від 1 до 20 м/с.

Правила роботи анемометрів:

1. Записують показники обертів шкал (в тисячах, сотнях, десятках, одиницях);
2. Вимкнути аретир і записати показання шкали лічильника. Встановити анемометр у точці дослідження вітроприймачем (вентилятором) на зустріч потоку.
3. Через 10-15 с одночасно на 1-2 хв. увімкнути аретир приладу і секундомір.
4. Одночасно вимкнути аретир і секундомір. Записати показання лічильника (на всіх трьох шкалах).
5. Визначити різницю в показаннях шкали лічильника, одержану величину поділити на час експозиції в секундах.

Розрахунок:

У чашковому анемометрі дві поділки шкали лічильника відповідають швидкості руху повітря 1 м/с. До кожного крильчастого анемометра додають два графіка. За одним визначають швидкість руху повітря, менш ніж 1 м/с, а за другим швидкість руху повітря від 1 до 5 м/с. На вертикальній осі графіка знаходять число, яке відповідає числу поділок шкали лічильника анемометра за 1 с. Від цієї точки проводять горизонтальну лінію до точки перетину з лінією графіка, а із одержаної точки - вертикальну лінію до перетину із горизонтальною віссю. Точка перетину вертикалі і горизонтальною віссю вказую на швидкість руху повітря у метрах за 1 с. (м/с).

2. Розрахунок охолодних властивостей повітря

Визначення швидкості руху і охолоджувальних властивостей повітря проводять за допомогою кулькового і циліндричного кататермометра.

Кульковий кататермометр застосовують для вимірювання малих швидкостей повітря від 0,05-1 м/с.

Шкала приладу градуйована в межах від 35 до 38 ºС у циліндричному і від 33 до 40ºC у кульковому.

Правила роботи приладу кататермометр:

1. Підігріти воду до 70-80º С, занурити в нього резервуар кататермометра і тримати його у воді (точно у вертикальному положенні) доти, доки спирт не займе 1/2-1/3 частину об'єму верхнього розширення.
2. Прилад вийняти з води, резервуар витерти насухо і підвісити кататермометр на штативні в зоні визначення швидкості руху повітря, резервуар охолоджується повітряними потоками і спирт, зменшуючись в об'ємі, опускається по капіляру.

3. Встановити, за який час спирт опуститься від мітки 38 до мітки 35 °С. Одночасно записати показання термометра. Процедури повторити три рази, після чого вирахувати середньоарифметичне значення часу охолодження (а).
4. Охолоджувальну силу повітря (Н) ката-індекс визначити за формулою:

де Н - охолоджувальна сила повітря (ката-індекс), мкал/см 2/с;

Ф - фактор кататермометра;

а - час охолодження від 38 до 35 °С, с.

5. Встановити різницю між середньою температурою кататермометра і температурою повітря Q за формулою:

де 1 - температура повітря.

6. Встановити відношення.

7. Знаючи частку від ділення H\Q, за таблицею визначити швидкість руху повітря.

8. При відсутності таблиці швидкість руху повітря (V) вираховують за формулою:

Цією формулою якщо частка відділення H\Q менша ніж 0,6.

Якщо частка від ділення H\Q становить 0,6 і більше, швидкість руху повітря визначають за формулою:

де 0,20; 0,40; 0,14; 0,49 - емпіричні коефіцієнти.

Для виміру швидкості руху повітря у виробничих умовах в межах від 0 до 5 м/с використовують також напівпровідниковий термоанемометр типу ЕА-1А і ЕА-2М (рис.).

Контрольні питання:

1.Назва, будова і принцип роботи приладів для визначення швидкості руху.

2.Норми швидкості руху повітря в приміщеннях.

3.Гігієнічне значення швидкості руху повітря в приміщеннях.

4.Будова і принцип роботи кататермометра.

5.Норми охолоджувальних властивостей повітря для тварин.

6.Джерела швидкості руху у тваринницьких приміщеннях.

7.Дати визначення фактора кататермометра.

8.Дати визначення індексу кататермометра (ката-індекс).

9.Норми швидкості руху повітря в приміщеннях.

10.Норми охолоджувальних властивостей повітря для тварин.

Завдання для самостійного практичного виконання:

1.Визначити швидкість руху повітря в приміщені за допомогою крильчатого анемометра.

2.Визначити швидкість руху і охолоджуючих властивостей повітря за допомогою кульового кататермометра.

Лабораторна робота № 5

Визначення природної і штучної освітленості в тваринницьких приміщеннях

Мета: Навчити студентів методів визначення природної освітленості приміщень.

Матеріали і обладнання: Люксметр - Ю16; рулетка; метр складний; лампи розжарювання, лампи люмінесцентні низького тиску.

Теоретичне обґрунтування для виконання завдання

Усіх тварин відповідно до залежності статевої функції від тривалості світлового дня поділяють на 4 групи:

1. довгоденні (коні, велика рогата худоба, свині, кролі і птиця); статева активність у них спостерігається навесні, коли тривалість світлового дня збільшується;
2. короткоденні (вівці, кози, верблюди); статева активність проявляється восени, коли тривалість світового дня зменшується;

3. проміжна група (норки і вівці дорсетської породи);
4. нейтральна фотоперіодична група (ховрахи, кажани).

Світлові промені мають слабку світлову дію переважно викликають фотохімічний, нейрогуморальний ефект, зумовлюючи сезонну періодичність статевої функції і всієї життєдіяльності тварин.

Світло – сигнальний фактор зовнішнього середовища, який інформує організм про стан зовнішнього середовища.

Нормування природної освітленості приміщень здійснюється двома методами.

Геометричним – визначають світловий коефіцієнт, тобто відношення освітленої площі вікон до площі підлоги:

У приміщеннях для молодняка КО повинен становити 1:8-1:10, для корів і свиней - 1:10 - 1:16, а в приміщеннях для овець - 1:25.

Світлотехнічним методом (люксметром) визначають коефіцієнт природної освітленості (КПО), як відношення горизонтальної освітленості у середині приміщення до одночасної освітленості під відкритим небом, виражено в процентах:

де Еп - освітленість в середині приміщення, ЛК;

Ез - освітленість під відкритим небом;

100 - для переведення в проценти (нормативи освітленості тваринницьких приміщень).

При достатньому світовому коефіцієнті фактична освітленість різних точок буде неоднакова. Нестача природного світла компенсується штучно.

1. Визначення природної освітленості тваринницьких приміщень

Для визначення природної освітленості в люксах використовують люксметр Ю-16. Він складається з фотоелемента і приєднаного до нього стрілкового гальванометра.

Шкала гальванометра дає змогу робити відлік трьох вимірювань: верхня шкала 0 -25 лк; середня - 0-100 лк; нижня - 0-500 лк.

Правила роботи

Щоб визначити освітленість люксметр установлюють горизонтально на досліджуваній освітленій поверхні і вмикають фотоелемент в ланцюг гальванометра за допомогою аретира, враховуючи полярність на зажимах, якщо стрілка гальванометра виходить за межі однієї шкали, то перемикачем її переводять на іншу. При необхідності використовують світлопоглинальну пластину і показання гальванометра збільшують в 100 разів. Закінчивши вимірювання вимикають фотоелемент з гальванометра, а його стрілки закріплюють за допомогою аретира.

Приклад:1. Освітленість в середині приміщення Еп = 40 лк. Освітленість під відкритим небом Ез.= 6000;

Визначаємо за формулою: КПО = (40 /6000)* 100 = 0,66%.

Так визначають світловий коефіцієнт геометричним методом за формулою:

Приклад: Типовий корівник на 200 гол корів, довжина 78 м, ширина 21м, площа підлоги Sп = (78 • 21) = 1638 м². Сумарна площа поверхні вікон Sв складає 1/3 площі зовнішніх стін 172 м2, площа зовнішніх стін дорівнює 78- 2.8 = 218, 4 м² , а світлова поверхня вікон 218:4:3 = 72м

Світловий коефіцієнт буде

2. Визначення штучної освітленості тваринницьких приміщень.

Штучне освітлення здійснюється у двох режимах: виробничому і черговому, визначається люксметром у люксах або потужністю електричних ламп на одиниці площі підлоги.

Питома потужність чергового освітлення менша від виробничого у 10

разів.

Джерелами штучного освітлення є лампи розжарювання, а також люмінесцентні лампи низького тиску.

Нормативи виробничого освітлення тваринницьких приміщень -3-5 Вт/м².

Приміщення безвіконного типу освітлюються тільки лампами розжарювання, люмінесцентними.

Для переведення потужності ламп Вт в інтенсивність освітлення в люксах користуючись коефіцієнтами. При напрузі в мережі 220 В при потужності лампи до 100 Вт для ламп розжарювання - 2,0; для люмінесцентних - 6,5; при потужності ламп понад 100 - відповідно 2,5 і 8,0.

Для визначення штучної освітленості підраховують кількість ламп у приміщенні і підсумовують їх потужність (у Вт). Потім останню величину ділять на площу приміщення (м²) і дістають питому потужність ламп Вт/м².

Питому потужність виробничого або чергового освітлення встановлюють за формулою:

де Nn - питома освітленість;

К - кількість електроламп в приміщенні;

Wn - питома потужність однієї електролампи, Вт;

S - площа підлоги.

При проектуванні потужності штучного виробничого і чергового освітлення в приміщеннях користуються формулою:

де Nn - питома освітленість;

К - кількість ламп;

Wn - питома потужність однієї електролампи;

S- площа підлоги.

Контрольні питання.

1.Гігієнічне значення світлових променів.

2.Поняття про фотоперіодизм.

3.Способи нормування природної освітленості тваринницьких приміщень.

4.Будова і правила роботи з люксметром.

5.Визначення освітленості геометричним методом.

6.Визначення освітленості світлотехнічним методом.

7. Заходи поліпшення освітленості тваринницьких приміщень

Завдання для самостійного виконання:

Розрахувати:

-коефіцієнт освітленості приміщення (КО);

-коефіцієнт природного освітлення (КПО);

-потужність природного освітлення приміщення;

-потрібну кількість електроламп для освітлення певного приміщення