Повышение эффективности оптических электротехнологий в АПК путем снижения энергоемкости этапов технологического процесса облучения

• Автор: Ракутько, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург - Пушкин
• Количество страниц: 413 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЙ В АПК И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Определение объекта и предмета исследования. Классификация оптических электротехнологий АПК
1.2 Основные направления применения ОЭТ в сельском хозяйстве и их технологические схемы
1.3 Анализ исследований эффективности использования электроэнергии в ОЭТ АПК и обоснование научнометодического подхода к обеспечению энергосбережения в ОЭТ АПК на основе энергетического анализа

1.4 Методологический подход к формированию эффективной системы энергосбережения

1.5 Выводы и задачи исследования

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ПРИКЛАДНОЙ ТЕОРИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭТАПОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ
2.1. Метод конечных отношений как основа прикладной теории энергетического анализа энерготехнологических процессов
2.2. Технологический процесс облучения как частный случай энерготехнологичсского процесса и общие принципы энергетической оценки его эффективности
2.2.1. Понятие энерготсхнологического процесса ЭТП. Энергоемкость ЭТП. Признаки сельскохозяйственных ЭТП
2.2.2. Этапы ЭТП. Энергоемкость этапа. Закон мультипликатора. Понятие и характеристика энергосберегающих мероприятий ЭСМ. Варианты ЭСМ. Выбор оптимального варианта
2.2.3. Технологический процесс облучения ТПО как разновидность ЭТП
2.3 Общая методология энергетического подхода к энерготехнологическим процессам
2.3.1 Общие принципы энергетического анализа
2.3.2 Электроэнергетический анализ
2.3.3 Фотоэнергетический анализ
2.3.4 Биоэнергетический анализ
2.3.4.1 Общие методические принципы биоэнергетической оценки технологий и технологических процессов
2.3.4.2 Биоэнергетическая оценка для светокультуры
2.3.4.2.1 Выбор критерия оценки эффективности воздействия разноспектралыюго оптического излучения на растения
2.3.4.2.2 Моделирование влияния коэффициента отклонения спектра на энергоемкость этапа поглощения разноспектралыюго потока излучения растением
2.4 Частные методики энергетического анализа этапов ТПО
2.4.1 Энергетический анализ этапа подача электроэнергии к источнику излучения
2.4.2 Энергетический анализ этапа генерирование потока в источнике излучения
2.4.3 Энергетический анализ этапа формирование потока отражателем .
2.4.4 Энергетический анализ этапа формирование пространственного распределения потока
2.4.5 Энергетический анализ этапа формирование поверхностного распределения энергии потока на облучаемом объекте
2.4.6 Энергетический анализ этапа поглощение лучистой энергии объектом и превращение ее в другой вид
2.5 Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТПО ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ, ОБЛУЧАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ, КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ЕГО ЭТАПОВ
3.1 Экспериментальные исследования источников оптического излучения
3.1.1 Комплекс технических и программных средств для измерения параметров источников света
3.1.2 Результаты исследования характеристик источников облучения для растений
3.1.2.1 Спектральные характеристики источников облучения для растений
3.1.2.2 Электрические и энергетические характеристики источников облучения для растений
3.1.3 Выводы по результатам исследования источников оптического излучения
3.2 Экспериментальные исследования объектов оптического облучения
3.2.1 Постановка проблемы
3.2.2 Теоретические положения
3.2.3 Технические и программные средства для исследования пространственной структуры растений как объектов облучения. Методика исследований
3.2.4 Результаты исследований
3.2.5 Выводы по результатам исследования пространственной структуры растений
3.3 Экспериментальнотеоретическое исследование поля излучения облучателей
3.3.1 Аппаратура и методика экспериментальных исследований
3.3.2 Результаты измерений
3.3.3 Фотометрическая и энергетическая оценка облучательной установки климатической камеры
3.3.4 Выводы по результатам исследования поля излучения облучателей
3.4. Экспериментальнотеоретические исследования объемного облучения
3.4.1 Исследования объемного облучателя для обеззараживания воздуха
3.4.2 Исследование объемного облучения потока сыпучего материала
3.4.3. Выводы по результатам исследования объемного облучения
3.5 Экспериментальнотеоретическое исследование облучения жидких сред
3.5.1 Особенности технологического процесса облучения жидких
3.5.2 Энергетическая оценка эффективности объемного облучения жидких сред
3.5.3 Выводы по результатам исследования облучения жидких сред
3.6. Экспериментальнотеоретическое комбинированного облучения
3.7. Экспериментальнотеоретическое исследование облучения в подвижных УФ облучательных установках
3.7.1 Теоретические основы облучения в подвижных УФ облучательных установках
3.7.2 Моделирование процесса УФоблучсния
3.7.3 Выводы по экспериментальнотеоретическим исследованиям облучения в подвижных УФ облучательных установках
3.8. Экспериментальнотеоретическое исследование ИК облучения животных с учетом их вероятностного поведения 5 3.9 Общие выводы по экспериментальнотеоретическим исследованиям характерных элементов ТПО
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ. ВНЕДРЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ИННОВАЦИОННОМ ВЫСШЕМ ОБРАЗОВАНИИ
4.1 Аттестация источников света как основа энергетического анализа в установках облучения растений
4.1.1 Обоснование подхода
4.1.2 Методическое обеспечение системы аттестации и текущего контроля ИС
4.2 Способы и технические средства энергосбережения в ОЭТ
4.3 Реализация результатов исследования в учебном процессе при подготовке инженеровэнергетиков сельскохозяйственного производства но дисциплине Светотехника
4.3.1 Формы внедрения в учебный процесс
4.3.2 Концепция энергосбережения и инновационное образование
4.3.3. Компетентность принятия энергосберегающих проектных
решений ПЭПРкомпетентность как важнейшая составляющая подготовки инженераэнергетика сельскохозяйственного производства
4.4. Экономический анализ энергосберегающего проекта
4.4.1 Экономические аспекты энергосбережения
4.4.2 Компьютерная модель расчетов Заключение
Список литературы


Наносится ущерб земельным угодьям и водоемам, происходит интенсивное загрязнение воздуха в сельской местности, падает уровень продуктивности сельскохозяйственных животных, повышается заболеваемость населения, проживающего в местах размещения промышленных животноводческих комплексов 3. Из этого положения следует, что проводимые энергосберегающие мероприятия наряду с повышением эффективности использования энергии не должны причинять ущерб окружающей среде, для предотвращения которого требуются дополнительные затраты. В естественной экосистеме поток энергии в пищевой цепи подчиняется закону Линдемана, в соответствии с которым только часть энергии, поступившей на определенный трофический уровень агроценоза, передается организмам, находящимся на более высоких трофических уровнях 8. Таким образом, в естественном энсрготсхнологичсском процессе ЭТП производства пищевых ресурсов передача энергии с одного уровня на другой происходит с весьма малым КПД . Количество энергии, продуцируемое в конкретной природной экосистеме, является довольно стабильной величиной. Благодаря способности экосистемы производить биомассу, человек получает необходимые ему пищевые и многие технические ресурсы. Проблема обеспечения численно растущего человечества пищей это, главным образом, проблема повышения продуктивности агроэкосистем сельского хозяйства. Воздействие человека на экологические системы ведет к снижению их продуктивности, что предъявляет еще более серьезные требования к эффективности агротехнологий. В естественных условиях растения и животные не могут быть высокопродуктивными, так как затрачивают большое количество энергии на преодоление внешних неблагоприятных факторов. Сегодня энергоэффективное производство требует внедрения современных специальных энергоэкологических технологий . Предлагая к реализации энергосберегающие мероприятия, необходимо учитывать этот фактор для того, чтобы снижение энергопотребления не привело к нарушению искусственно созданных условий содержания животных и птицы, а, следовательно и снижению их продуктивности и качеству выпускаемой продукции. Другими словами, оценка эффективности энергосбережения должна подтверждаться экологичностью предлагаемых мероприятий 0. Только высокоэффективные агротехнологии, обеспечивающие оптимальное протекание производственных процессов, позволяют рационально использовать основные средства аграрного производства и снизить его негативное воздействие на окружающую среду. Таким образом, экологичность технологического процесса становится фактором энергосбережения 4, 5. Актуальность вопросов энергосбережения и экономии ресурсов диктуется сложившимися условиями, характеризующимися дефицитностью всех видов ресурсов, повышением затрат наих добывание и использования и сложностью утилизации отходов производства. Сельское хозяйство является крупным потребителем энергоресурсов. В е годы годы на агропромышленный комплекс страны приходилось всех энергозатрат и потребления нефтепродуктов . При сложившейся техникотехнологической направленности сельского хозяйства для увеличения производства продукции на 1 требуется повышение затрат и расхода топлива не менее чем на . Азии и 1,7, Западной Европы 9 и ,4 ГДж 6. Следовательно, серьезным препятствием для дальнейшей индустриализации АПК нашей страны могут стать в первую очередь ограниченные ресурсы жидкого топлива. Отсюда необходимость ориентации всего хозяйственного механизма на использование энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии. Таким образом, одним из важнейших факторов интенсификации производства является последовательное усиление режима экономии и превращение его в основной источник удовлетворения дополнительной потребности в топливе, сырье и других материалах. Таким образом, к настоящему времени исследованиями известных ученых по фундаментальным и прикладным аспектам электрификации с. Л.К. Алфсровой, Е. Н.Живописцева, Ю. М.Жилинского, В. Н.Ф. Кожевниковой, В. А.Козинского, О. А.Косицина, Г. М.Кнорринга, Я. А.Кунгса, А. К.Лямцова, Г. М.Лисовского, С. А.Овчуковой, Л. Б.Прикупца, Г. С.Сарычева, И. И.Свентицкого, Ф. Я.Сидько, А. А.Тихомирова, И. К.Хузмиева, В. П.Шарупича и других решены ряд теоретических и прикладных задач в области использования оптического излучения в с. ОИ в различных областях с.