Исследование температурных полей в промышленных инкубаторах

• Автор: Мишра Девашис
• Шифр специальности: 05.07.03, 05.26.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131- с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ИНКУБАТОРОВ

1Л Особенности инкубирования яиц.

1.2Конструкция и устройство современных промышленных

инкубаторов

ТЗТепловые модели инкубаторов и методы их расчета.

1.4Постановка задачи

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕПЛОВЫХ СОСТОЯНИЙ ИНКУБАТОРОВ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

2.1 Расчетная схема инкубатора и математическая модель

теплового состояния.

2.2 Общая характеристика методики расчета поля температур на
нерегулярной сетке4В
2.3 Построение дискретного аналога на расчтной сетке.
2.4 Критерии сходимости и оценка погрешности итерационного решения и выбор итерационной процедуры
ГЛАВА 3. РЕШЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ. ОЦЕНКА СХОДИМОСТИИ ТОЧНОСТИ МЕТОДА.
3.1 Решение модельной задачи стационарной теплопроводности .
3.2 Решение модельной задачи стационарной конвекции в полости
3.3 Сравнение результатов с аналитическими решениями.
ГЛАВА 4. ВЫПОЛНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ РАСЧТОВ НА ИНКУБАТОРЕ.
4.1 Анализ поля температур в инкубаторе для различных краевых
Условий.
4.2 Тепловые расчеты инкубаторов
4.3 Тепловой расчт с предложенным нижнем каналом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Развитие эмбриона возможно только для оплодотворенного яйца. Для развития зародыша необходимо создать соответствующие микроклиматические условия по составу газовой среды, ее влажности и температуре. В процессе развития эмбриона происходит тепло - и массообмен яйца с окружающей средой. Кислород окружающего яйцо воздуха диффундирует через скорлупу внутрь, углекислый газ и пары воды - диффундируют наружу. Поскольку плотность желтка меньше плотности белка, то яйцо необходимо время от времени поворачивать с тем, чтобы желток не прилип к скорлупе. В естественных земных условиях газообмен яйца по парам воды, по кислороду и углекислому газу, в том числе и в инкубаторах, как правило, соответствует требуемым нормам. Важное значение имеет влагообмен. Слишком сухой воздух ведет к усыханию яйца и гибели зародыша. Слишком влажный воздух препятствует отводу воды, образующейся в процессе развития эмбриона. Особенно важна температура инкубирования, от которой зависит скорость огромного числа биохимических реакций в яйце. Ниже этой температуры скорость биохимических реакций резко замедляется, что препятствует развитию зародыша (яйцо «тухнет»). Если температура выше нормы, то нарушается тонкая согласованность скоростей биохимических реакций, что также ведет к гибели зародыша или выведению нежизнеспособного цыпленка. При высоких температурах происходит также «сворачивание» белка. Продолжительность развития эмбриона - день. Обеспечение необходимого теплового режима в инкубаторе для поддержания оптимальной температуры является самым важным аспектом для получения высокой выводимости и качественной характеристики цыплят. Считается, что оптимальная температура инкубации яиц °С - °С и любые отклонения от этого значения сказываются на выводимости и качестве полученных цыплят []. В работах [,,,,,] предлагаются различные термоэнергетические модели яиц. Тя = Tine + (Hemb - Hwater loss )/ К (1. Здесь Тя - температура яйца, Tine - температура инкубатора, Hemb -тепло выделяемое яйцом, Hwater loss - потери тепла при испарении, К -коэффициент, учитывающий теплопроводность яйца и теплоотдачу с окружающим воздухом. Теплопотсри эмбриона определяются [] как Hemb = Hwater loss+ Hrad + Hconv, (1. Hrad, Hconv - теплообмен яйца за счёт излучения или конвекции Теплообмен яиц в инкубаторах при выведении за счёт излучения незначителен, поскольку температура яиц в инкубаторе отличается на величину менее 1-2 градуса. Уравнение (1. Hwater loss, поскольку в результате метаболических процессов в яйце образуется вода, которая испаряется в окружающую среду до % от массы яйца [] . Вт. Рис. О-Метаболическое тепловыделение, (¦) Потеря тепла при испарении воды из яйца. ЭВ. Температура (С) 3а. Рис. Время Инкубации (День) (О)-Температура внутри яйца, (*) - На каркасе яйца, (*1-На расстояния мм от яйца. На рис 1. Hemb и Hwater loss по дням инкубации, измеренное Ромизином и Локхарстом () []. В начале инкубации, Hemb не велик, поэтому Тя < Tine, поскольку Hemb < Hwater loss. На девятый, десятый день, Hemb > Hwater loss, поэтому Тя > Tine. Прямой опыт также показал, что величина Тя превосходит величину Tine в середине инкубационного периода, как это видно из рис. Видно, что в первой половине периода инкубации, яйцо поглощает тепло от воздуха, прокачиваемого через инкубатор, а во второй половине наоборот, выделяет тепло. По эмпирическим данным предложена формула для расчета. К = (0. М0- (1. U- скорость воздуха м. М- масса гр. Очень важным является отношение между коэффициентом теплообмена яйца К и скоростью воздуха, в результате которой разница между Тя и Tine во второй половине инкубационного периода становится больше со снижением скорости воздуха. На рис. Тя и Tine и скоростью воздуха для яиц весом г при Hemb = 0 мВт. Величина К яиц растёт при инкубации, потому что при развитии эмбриона развивается сеть кровеносных сосудов, что способствует возрастанию теплопроводности в яйце []. Рис. Влияние скорость воздуха на величину (Тя - Tine) по логарифмической шкале на основе модели Sotherland et al m и Meijerhof и Van Beek'dow, ). Вт и с весом г.