Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

«Ғұмарбек Дәукеев атындағы Алматы энергетика және байланыс университеті»

коммерциялық емес акционерлік қоғамы

А.Ж. Сағындықова, О.Н. Ефимова, И.В. Казанина,О.П. Живаева

АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫНДА

ЖАРЫҚТАНДЫРУ ЖӘНЕ СӘУЛЕЛЕНДІРУ ЖАБДЫҒЫ Оқу құралы

Алматы АЭжБУ

2021

ӘОЖ 628.93(075.8) ББК40.8 я73

С14

Пікір берушілер:

техника ғылымдарының докторы, ЭЭБИ, профессоры Алдибеков И.Т.,

PhD докторы, ҚазҰАУ ЭиА кафедрасының меңгерушісі Шыныбай Ж.С.,

техника ғылымдарының кандидаты, ЭЭБИ кафедралары меңгерушісі, АЭжБУ Тергемес К.Т.

Алматы энергетика және байланыс университетінің Ғылыми-әдістемелік кеңесімен басуға ұсынды (20.04.2021ж. № 7 хаттама). АЭжБУ 2020 ж.

ведомостік әдебиеттер басылымдарын шығарудың тақырыптық жоспары бойынша басылады, реті___ .

Сағындықова А.Ж., Ефимова О.Н.,Казанина И.В., Живаева О.П.

С65 Ауыл шаруашылығындажарықтандыру мен сәулелендіру жабдықтары:

Оқу құралы (6В08701 - Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету білім беру бағдарламасы бойынша оқитын студенттер үшін») – Алматы:

Ғұмарбек Дәукеев атындағы АЭжБУ, 2021. - 80 б.: кесте - 17, сурет - 42, әдеб.

көрсеткіші - 11атау.

ISBN 978-601-7939-73-1

Оқу құралында ауыл шаруашылығындағы сәулелендіру техникасы мен жарық көздері туралы мәліметтер жинақталған, жүйеленген және ұсынылған.

Оқу құралы 6В08701 - Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету білім беру бағдарламасы бойынша жазылған

ӘОЖ 628.93(075.8) ББК 40.8 я73

.

ISBN 978-601-7939-73-1 © АЭжБУ, 2021 Сағындықова А.Ж., Ефимова О.Н., Казанина И.В., Живаева О.П.,2021

Мазмұны

Кіріспе 4

1 Жалпы мәліметтер 5

2 Сәулелендіру жарық техникалық қондырғылары 14

2.1 Сәулелендіру қондырғыларын жіктеу 14

2.2 Сәулелендіру қондырғыларын есептеудің жалпы принциптері 17 2.3 Өсімдіктерді сәулелендіруге арналған қондырғылар 18 3 Ауыл шаруашылығындағы жарықдиодты жарықтандыру 24 4 Фотобиологиялық әсер ететін сәулелендіру қондырғылары

(жануарлар, өсімдіктер)

32

4.1 Сәулеленудің фотобиологиялық әсері 32

4.2 Оптикалық сәулеленудің биологиялық объектілерге әсер етуінің жалпы заңдылықтары

35 4.3 Оптикалық сәулеленудің өсімдіктерге әсері 38 4.4 Культивациялық құрылыстарға арналған сәулелендіру

қондырғылары

41

5 Ультракүлгін сәулелену қондырғылары 45

5.1 УК-сәулеленудің жануарлар мен құсқа әсері 45 5.2 УК-сәулелегіш қондырғылардың конструкциялары және

олардың сипаттамалары

46 5.3 Виталдық әсер ететін УК-сәулелендіру қондырғыларын есептеу 50 5.4 Тиімді ағынды пайдалану коэффициенті және нүктелік әдіспен

стационарлық УК-сәулелендіру қондырғыларын жарық техникалық есептеу

53 6 Көрінетін сәулеленудің сәулелендіру қондырғылары 57 6.1 Фотосинтез туралы түсінік және жылыжайды сәулелендіру

қондырғыларына қойылатын талаптар

57 6.2 Өсімдіктерді сәулелендіруге арналған қондырғылар,

конструкциялар және негізгі сипаттамалары

59 6.3 Нүктелік және сызықтық сәуле бар өсімдіктердің сәулелену

қондырғыларын есептеу

62 7 Ауыл шаруашылығы жануарлары мен құстарын ИК-жылытудың

сәулелендіру қондырғылары

66 7.1 ИҚ-сәулелендіру қондырғылары, конструкциялары,

сипаттамалары, таңдау

66 7.2 Ауыл шаруашылығы жануарларының төлдері мен құстарын

инфрақызыл жылытудың техникалық құралдары

69 7.3 Жануарлар мен құстардың АК-сәулелену қондырғыларын

есептеу

72 7.4 Сәулелендіргіштер және жануарларды инфрақызыл жылытуға

арналған қондырғылар 74

Әдебиеттер тізімі 80

Кіріспе

Толқын ұзындығының көрінетін ультракүлгін (УК) және инфрақызыл (ИҚ) диапазонының оптикалық сәулеленуі оны ұтымды пайдалану кезінде бірқатар технологиялық процестерді едәуір күшейтуге мүмкіндік беретіні белгілі [1].

Өндірістің технологиялық процестерін білмей жарықтандыру және сәулелендіру қондырғыларын таңдау және есептеу мүмкін емес.

Ауылшаруашылық өндірісінде 20-дан астам технологиялық процестерде оптикалық сәулеленуі қолданылады: өнімдерді кептіру, тұқымдарды алдын- ала өңдеу, өнімдер мен контейнерлерді зарарсыздандыру, Сүтті пастерлеу, мал шаруашылығы, құс шаруашылығы, Шошқа шаруашылығы, жануарлар мен құстар массасының орташа тәуліктік өсуін арттыру, жас жануарлардың қауіпсіздігін арттыру, олардың суық тиюін азайту, өнімнің өнімділігін арттыру және т.б.

Жұмысты орындау кезінде қажетті жарықтандыруды қамтамасыз ету персоналдың еңбек өнімділігін 3% - ға арттырады, ал күрделі технологиялық процестерде ұсақ бөлшектер мен нысандардың пішінін ажырату қажет, еңбек өнімділігінің өсуі 15-20% жетуі мүмкін. Сиыр қораларды жарықтандырудың 10–нан 100 лк-ға дейін артуы сиырлардың сүт өнімділігінің орта есеппен 8% - ға өсуіне әкеледі, 100 лк жарықтандыру кезінде мегежіндердің болуы олардың құнарлылығының 5,8% - ға артуына, 6-10 лк жарығы бар үй-жайдағы жануарлармен салыстырғанда торайлардың орташа салмағының 4,5-16% - ға артуына ықпал етеді. Құстың жасына, күндізгі жарықтың ұзақтығына байланысты сараланған қолдану оның өнімділігін 10% арттырады. Қажетті жарық режимін сақтай отырып, қыс айларында көшеттерді өсіру уақыты екі есе қысқарады, қызанақ өнімділігі 15-20% — ға, қияр 20-40%– ға және салат 50-70% — ға артады.

Жарықтандыру және сәулелендіру қондырғыларын сауатты пайдалану еңбек өнімділігін 5-ке арттыруы мүмкін...10%, жануарлардың өнімділігі – 8- ге...15%, әсіресе қорғалған топырақты пайдалану кезінде дақылдардың жоғары өнімділігін қамтамасыз ету, өңдеу өнеркәсібі мен жөндеу кәсіпорындарының өнімдерінің сапасын жақсарту. Керісінше, сауатсыз қолдану жұмыс істейтін көру аппараттарының шаршауына, жарақатқа және жануарлардың өнімділігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін (мысалы, тауықтарда өзара тістеу) [3].

Бұл оқу құралын жазудың мақсаты-ауылшаруашылық өндірісінде оптикалық сәулелену диапазонының сәулелендіру қондырғыларын қолдану туралы білімді қалыптастыру.

1 Жалпы мәліметтер

Сәуле - энергияны шығаратын денеден сіңіргішке беру. Сәулелену ұғымын нөлдік тыныштық массасы бар және кеңістікте тұрақты жылдамдықпен қозғалатын зат ретінде анықтауға болады

Радиациялық Энергия-материяның қозғалысының сандық өлшемі, энергияның сапалық сорттарының бірі.

γ-сәулеленуден радиотолқындар диапазонына дейінгі электромагниттік сәулеленудің қасиеттері айтарлықтай ерекшеленеді және фотондардың энергиясымен анықталады. Толқын ұзындығы 1,0 нм-ден 1,0 мм-ге дейінгі сәулелер электромагниттік сәулеленудің жалпы спектрінен бөлініп, оптикалық сәуле деп аталады. Олар «оптикалық сәуле» жалпы атауымен біріктірілген, өйткені оптикалық сәулеленудің қозу принциптері, оның кеңістікте таралуы және энергияның басқа түрлеріне айналуы жалпы. Бұл диапазонға инфрақызыл, көрінетін және ультракүлгін сәулелер кіреді. [Еске салайық, 1 нм (нанометр) = 10^-9м.]

1.1 кестеде инфрақызыл сәулелерден рентгенге дейінгі сәулелену спектрінің жалпы сипаттамасы берілген [1].

1.1кесте - Инфрақызыл сәуледен рентгенге дейінгі аралықтағы сәулелену спектрі

Сәулеленудің жалпы атауы Сәулеленудің жеке учаскесі Толқын ұзындығы, нм

Инфрақызыл Декамикрон (100…10)10³

Микрон 10000…760

Көрінетін

Қызыл 760…620

Тоқсары 620…590

Сары 590…560

Жасыл 560…500

Көгілдір 500…480

Көк 480…450

Фиолетовое 450…380

Ультракүлгін А облысының УФЛ 380…320

УФЛ облысы 320…275

УФЛ облысы С 275…200

Рентген Вакуумдық 200…10

Жұмсақ, қатты 10…10^-5

Инфрақызыл сәуле (ИҚ) — толқын ұзындығы 760-тан 105нм-ге дейінгі сәуле.

Тірі ағзаның немесе өсімдік тіндерінің беткі қабаттарына еніп, ол энергиясының көп бөлігін жылу шығаруға жұмсайды. Инфрақызыл сәулеленудің жануардың денесіне ену тереңдігі 2,5 мм-ге, дән — 1-ге жетеді...2 мм, шикі картопта-6 мм-ге дейін, пісіру кезінде нанда — 7 мм-ге дейін.

Ауыл шаруашылығында инфрақызыл сәулелер жас жануарлар мен құстарды жылыту, ауылшаруашылық өнімдерін (астық, жемістер, шай, құлмақ, темекі және т. б.) кептіру және дезинсекциялау, Сүтті пастерлеу, бояулар мен лактарды кептіру және сіңдірілген өнімдер және т. б. үшін қолданылады.

Көрінетін сәуле (ВИ) - тікелей көру сезімін тудыруы мүмкін сәуле.

1.1 кестеден көрініп тұрғандай, көрінетін сәулелену диапазонының шекаралары келесідей: төменгі — 380 нм, жоғарғы — 760 нм. Адамның көзімен жақсы қабылданатын толқын ұзындығы 550 нм болатын сәуле бірлік ретінде қабылданады

Бұл диапазонның сәулеленуі ауыл шаруашылығында өндірістік және басқа да ауылшаруашылық үй-жайларында ұтымды жарықтандыруды құру үшін қолданылады. Электр жарығын қолдана отырып, қажетті Еңбек өнімділігі, қажетті өнім сапасы және қызмет көрсету персоналының қауіпсіздігі қамтамасыз етіледі. Бірқатар өндірістерде бұл маңызды өндірістік фактор: үйлерде — күндізгі уақытты көбейту үшін, жылыжайларда — өсімдіктерді қосымша жарықтандыру үшін және т.б.

Дұрыс орындалған жарықтандыру қызметкердің көру және жалпы шаршауын азайтады, өндірістік және тұрғын үй-жайларда тазалық пен тәртіпті сақтауға көмектеседі.

Көрінетін сәуле-бұл жеті негізгі түстердің сәулеленуінің үйлесімі:

қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, көк және күлгін. Қызыл сәулелердің алдында спектрде жылу (инфрақызыл) сәулелер, ал күлгін сәулелердің артында ультракүлгін сәулелер болады.

Ультракүлгін сәуле (УК) - толқын ұзындығы 380 болатын сәуле... 10 нм.

Ультракүлгін сәулеленудің қасиеттері толқын ұзындығына байланысты.

Сондықтан барлық ультракүлгін диапазон үш шартты кіші диапазонға бөлінеді: А — 320 аймағы...380 нм, облыс В — 275...320 нм және облыс С- 200...275 нм.

Ұзын толқынды ультракүлгін сәуле (А аймағы) жарқыл тудыруы мүмкін сондықтан ол негізінен өнімдердің химиялық құрамы мен биологиялық жағдайын люминесцентті талдау үшін қолданылады.

Орташа толқынды ультракүлгін сәуле (В аймағы) тірі организмдерге күшті биологиялық әсер етеді. Ол эритеманы (терінің қызаруы) және тотығуды тудыруы мүмкін, жануарлар ағзасында өсу мен даму үшін қажетті D дәрумені сіңімді пішінге айналады және күшті антирахит әсеріне ие.

Қысқа толқынды-ультракүлгін сәуле (С аймағы) күшті бактерицидтік әсерге ие, сондықтан ол су мен ауаны зарарсыздандыру үшін, бөлмелерді, түрлі жабдықтарды, жабдықтар мен ыдыстарды дезинфекциялау және зарарсыздандыру үшін кеңінен қолданылады.

Сәулелену энергиясы «сәулелі энергия» деп аталады. Жарық энергиясы ғарышта электромагниттік толқындар арқылы беріледі деп саналады, олардың жиілігі Фотон энергиясымен анықталады, Дж:

(1.1) мұндағы h-Планк тұрақтысы, 6,624 ∙ 10^-34 Дж∙с;

f -электромагниттік тербелістердің жиілігі, с^-1

Сәулеленудің толқын ұзындығы λ, нм және электромагниттік тербелістердің жиілігі f тәуелділікпен байланысты:

(1.2) мұндағы c- 3·10⁸ м/с -қа тең жарық жылдамдығы.

Сәуле шығаратын денеден денеге сіңетін сәулелі Q энергиясы фотондар санына байланысты болады. Сәулелі энергия бірлігі-джоуль (Дж). Джоуль 1 Дж жұмысына тең радиациялық энергияға тең.

Практикалық есептеулерде көбінесе барлық сәулелі энергияны емес, уақыт бірлігінде τ энергия шығаратын энергия мөлшерін сипаттайтын сәулелі Ф ағынын білу қажет.

Сәулелену ағыны, Вт (Дж/с):

. (1.3) Сәулелену ағынының бірлігі-ватт (Вт). Ватт сәулелену ағынына тең, онда 1 с уақыт ішінде 1 Дж: 1 Вт = 1 Дж/с энергия шығарылады.

Сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы Ф(λ), Вт/нм, әрбір монохроматикалық біртекті құрамдасқа сәйкес барлық сәулелену энергиясының спектр бойынша таралуын көрсетеді:

( ) ^{( )} . (1.4) Сәулелену ағынының спектрлік тығыздығының бірлігі - нанометрге ватт (Вт/нм).

Сәуле ағыны интегралдардың спектрлік тығыздығымен байланысты:

∫ ( ) . (1.5) Қабылдағыш сіңірген және ондағы энергияның басқа түрінің пайдалы қуатына айналған сәулелену ағыны әдетте тиімді Феф ағыны деп аталады.

Сіңірілген сәулелену энергиясын түрлендірудің келесі формалары бар [1]:

1) фотоэффект-сіңіргіш дененің электр күйінің өзгеруі;

2) фотолюминесценция-сәулеленумен қозған молекулалардың энергия шығаруы;

3) фотохимиялық әсер-сәулеленуді сіңіретін дененің химиялық күйінің өзгеруі;

4) фотобиологиялық әсер — сәулеленуге (сәулеленуге) ұшырайтын тірі организмнің биологиялық жай-күйінің өзгеруі

Ф_эф-тің тиімді ағыны қабылдағышқа түсетін барлық Ф ағынының үлесін ғана құрайды:

, (1.6) мұндағы с-пропорционалдылық коэффициенті;

α-сәулеленудің сіңіру коэффициенті;

η_e-қабылдағышпен сәулеленуді түрлендірудің энергетикалықПӘК тиімділігі.

Қандай да бір сәулелену қабылдағышының сезімталдығы-оған түсетін сәулелену қуатына жатқызылған қабылдағыштың «реакциясының» өлшемі:

(1.7) Белгілі бір үлгілі қабылдағыштың реакция деңгейіне сәйкес тиімді ағындарды анықтау үшін сәулелену энергиясын түрлендіру процестерін сандық бағалауды жеңілдететін және оны қолданумен байланысты есептеулерді жеңілдететін тиімді шамалар мен бірліктер жүйесі құрылды.

1.2 кестеде келтірілген тиімді шамалардың қабылданған жүйелерінде радиациялық қабылдағыштар селективтілікке ие және спектрлік сипаттамаларында айтарлықтай ерекшеленеді.

1.2кесте - Қабылданған тиімді шамалар жүйесі

Тиімді шамалар жүйесі

Стандартталған радиациялық қабылдағыш

Спектрлік сезімталдық аймағы,

максимумның жағдайы, нм

Максималды спектрлік тиімділік

Жарық Орташа адамның көзі 380…760, 50 683 лм/Вт

Фотосинтез Орташа өсімдіктің

жасыл жапырағы 300…800, 680 1 фт/Вт

Витальных Орташа адамның терісі 280…390, 297 1 вит/Вт

Бактерицидтік Бактериялар 220…315, 254 1 бк/Вт

Мысалы, адамның көзі мен өсімдіктің жасыл жапырағы радиацияны бірдей спектрлік аралықта қабылдайды. Алайда, жасыл өсімдік үшін көз жақсы қабылдайтын монохроматикалық сәуле (550 нм) аз тиімді. Бұл бір жүйенің бірліктері мен шамаларын, егер олардың арасындағы қатынастар белгісіз болса, екіншісінің бірліктері мен шамаларының орнына қолдануға

болмайды дегенді білдіреді. Бұл қатынастар радиацияның спектрлік құрамына айтарлықтай байланысты. Жарық техникалық шамалардың белгілері мен бірліктері 1.3 кестеде келтірілген.

1.3 кесте - Жарық техникалық шамалардың белгілері мен бірліктері

Шамасы Белгісі Бірлік

Жарық шамалары жүйесі

Жарық ағыны Фv лм

Жарық күші I_v кд

Жарықтық Mv лм/м²

Жарықтық L_v кд/м²

Жарықтандыру Ev лк

Жарық экспозициясы H_v лк·с

Фотосинтетикалық шамалар жүйесі

Фотосинтез ағыны ФФ фт

Фотосинтетикалық сәулеленудің күші IФ фт/ср

Фотосинтетикалық сәулелену MФ фт/м²

Фотосинтетикалық экспозиция HФ фт·ч/м²

Өмірлік шамалар жүйесі

Өмірлік ағын Ф_B вит

Өмірлік сәулелену күші IB вит/ср

Виталді сәуле M_B вит/м²

Виталдісәулелендіру EB вит/м²

Виталдіэкспозициясы H_B вит·ч/м²

Бактерицидтік шамалар жүйесі

Бактерицидті ағын ФБ бк

Бактерицидтік сәулеленудің күші IБ бк/ср

Бактерицидтік сәулелену MБ бк/м²

Бактерицидтік сәулелену EБ бк/м²

Бактерицидтік экспозиция HБ бк·ч/м²

Бірдей әріптермен белгіленген шамаларды ажырату үшін жарық техникасында индекстер қолданылады: е — Жарық үшін, V — Жарық үшін, ф

— фотосинтез үшін, в — өмірлік үшін; б — бактерицидтік үшін.

Жарық шамалары жүйесінде көзге әсер ететін ФV тиімді жарық ағынының бірлігі үшін люмен (лм) қабылданады. Толқын ұзындығы 550 нм-ге тең біртекті сәулелену кезінде 1 лм = 1/683 Вт. Басқа 1 лм толқын ұзындығында 1/683 Вт қуат тең болмайды

Тағы бір анықтама бар: люмен — бұл платинаның қатаю температурасында (2042 К) ауданы 0,5305 мм² болатын қара денемен шығарылатын ағын. Қарапайым түрде, мүлдем қара-бұл біркелкі және бір бағытта сәуле шығаратын дене, бірақ ол кіретін сәулелерді сіңіреді, яғни шағылысу қабілеті жоқ.

Келесі мысалдар люменнің мағынасы туралы кейбір түсінік бере алады.

Жазда ашық Аспанмен жер бетінің 1 м²-ге түсетін ФV жарық ағыны 100 000 лм-ге жетеді; 100 Вт, 220 В кернеуі бар қыздыру шамының жарық ағыны 1000 лм құрайды; қалта шамының жарық ағыны шамамен 6 лм құрайды.

ФV жарық ағыны туралы да айтуға болады, бұл дене (кеңістік) бұрышындағы жарық күшінің IV туындысы ω:

, (1.8) мұндағы Ф_V-қарапайым жарық ағыны, лм;

IV-жарық күші, кд (кандела);

dω-элементар кеңістіктік бұрыш, ср (стерадиан).

Жарық күші IV-жарық ағынының кеңістіктік тығыздығы, яғни ФV жарық ағынының дене бұрышының ω мәніне қатынасы, онда ол біркелкі бөлінеді:

(1.9) Көрінетін сәулелену күшінің бірлігі-кандела; 1кд=1 лм/1 ср

Стерадиан (ср) — сфераның (шардың) ортасында шыңы бар және сфера радиусының квадратына тең ауданы бар сфера учаскесіне сүйенетін қатты бұрыш.

Есептеулерде қолданылатын тағы бір анықтама: кандела — бұл платинаның қатаю температурасында абсолютті қара дененің 1 м²-ден шығарылатын жарық күшінің 1/60 бөлігі.

Жарықтық MV-ФV жарық ағынының Sп жарқыраған бетінің ауданына қатынасына тең, бетінен шығарылатын жарық ағынының беттік тығыздығы:

. (1.10) Жарықтылық бірлігі-бір шаршы метрге люмен (лм/м²)

LVжарықтығы-берілген бағыттағы жарық күшінің беттік тығыздығы, жарық күшінің I_V -нің сол бағытқа перпендикуляр жазықтыққа жарық бетінің проекциялау ауданына қатынасына тең.

, (1.11) мұндағы α-жарқыраған бет пен Берілген бағыт арасындағы бұрыш.

Жарықтық бірлігі-шаршы метрге арналған кандела (кд/м²).

ЕVжарықтандыру-жарық ағынының беттік тығыздығы, яғниФV жарық ағынының S₀ ауданына қатынасы, ол біркелкі түседі:

. (1.12)

Жарықтандыру бірлігі–люкс( лк); 1 лк = 1 лм/м².

Жарықтық пен жарықтандыру жарықтың шағылысу коэффициенттеріне байланысты.

Жарықтандыру шағылысу коэффициентіне байланысты емес. Жарықтық белгілі бір бағытқа байланысты, ал жарық пен жарықтық бағытқа байланысты емес.

Кейбір шамалардың мәндері туралы физикалық идеялармынадай мысалдар: хирургиялық операция бөлмесіндегі Жарық 3000 лк тең болуы тиіс, кітапты оқығанда — 50 лк; күннің түсіндегі таза қардың жарықтылығы 80 000 лм/м² жетеді; қуаты 100 Вт, кернеуі 220 В, жіп температурасы T = 2700К вольфрам жіптің жарықтығы 17·106 лм/м²тең; зениттегі күннің жарықтығы 150·107 кд/м² құрайды, ақ қағаздың жарықтығы 50 лк 0,05 кд/м²-ге тең.

Джоульмен өлшенетін жалпы сәулелену энергиясынан айырмашылығы, жарық энергиясы ФV жарық ағынының оның әрекетінің ұзақтығына көбейтіндісі ретінде жақсы көрінеді τ, люмен секундтарында (лм·с):

. (1.13) Жарық қайтару-бұл жарық көзінің жарық ағынының қатынасықуат көзі тұтынатын:

. (1.14) Бірлік жарықтық қайтарым — люмен арналған ватт (лм/Вт). Сондай-ақ, белгіленген уақыт, сағ, яғни люкс-сағат (лк·сағ) үшін ЕV, лк белгілі бір жарықтандырудың әсер ету ұзақтығын анықтайтын H_VЖарық экспозициясы туралы түсінік бар):

. (1.15) Біз материалдардың жарық қасиеттері туралы кейбір ақпаратты береміз.

Жалпы жағдайда кез келген бетке түсетін жарық ағыны ішінара шағылысады, жартылай өтеді және ішінара сіңеді. Егер Ф_V жарық ағыны бетіне түссе, онда беттік материалдың қасиетіне байланысты ол үш компонентке бөлінеді: шағылысқан ағын Фρ = ρФV, өткізілген ағын Фτ’ = τ'ФVФV және жұтылған ағын Фα = αФV. Сонымен, сомасында:

. (1.16) (1.16) өрнегінен шағылысу коэффициенттерінің қосындысы ρ болады, өткізу τ ' және α сіңіру 1-ге тең:

. (1.17)

Денеден өтіп немесе одан шағылысқан кезде жарық ағыны белгілі бір дәрежеде таралады. Шашырау болмаған кезде ағынның шағылысуы немесе өтуі бағытталған деп аталады (мысалы, айна немесе терезе әйнегі). Жарық шашырап, беті барлық бағытта бірдей жарықтылыққа ие болатын шағылысу немесе өткізу диффузды деп аталады (мысалы, бор, гипс, «сүт» әйнегі).

Ағаштың, қағаздың, матаның күңгірт беттері диффузияға жақын. Ең жақсы шағылысу қабілеті бар күкірт қышқылы барий (оған түсетін ағынның 95%

дейін). Қорғасын ақтығы құлау ағынының 90% - на дейін көрсетеді.

Сондықтан, бұл материалдар жарқын бейнені алу үшін кино экрандарын қамтиды. Айна құлаған ағынның 85%, қар 80% көрсетеді...98 %, шөп – 7%, қара тері – 1,5%.

Фотосинтетикалық шамалар жүйесінде жасыл өсімдіктің сәулеленуіне реакциясы бойынша бағаланған тиімді Ф_Ф фотосинтетикалық ағынының бірлігі үшін бір фит (фт) қабылданды — толқын ұзындығы 680 нм болатын 1 Вт сәулелену ағыны.

Өмірлік шамалар жүйесінде бір вит (вит) — толқын ұзындығы 297 нм болатын 1 Вт сәулелену ағыны өмірлік Фв деп аталатын тиімді ағынның бірлігі ретінде қабылданады.

Бактерицидтік шамалар жүйесінде Фб тиімді (бактерицидтік)ағынының бірлігі ретінде бір бакты (бк) — толқын ұзындығы 254 нм болатын 1 Вт-тағы сәулелену ағыны қабылданған.

Көрсетілген үш жүйе үшін қалған туынды шамалар мен олардың бірліктері 1.3 кестеде келтірілген [1].

Оптикалық сәулеленудің түрленуі оптикалық сәулелену қабылдағыштарында жүреді, олар оптикалық сәулелену энергиясы энергияның басқа түрлеріне айналатын шығу тегі мен агрегаттық күйіне қарамастан кезкелген нысанды түсінеді. Трансформацияның бастапқы процесі-қабылдағыштың оған түсетін сәулеленудің фотондарын сіңіруі.

Сандық жағынан, бұл процесс α сіңіру коэффициентімен бағаланады, бұл қабылдағыш сіңірген оптикалық сәулелену энергиясының оған құлаған қатынасына қатынасы [2].

Оптикалық сәулелену үшін энергияның сақталу заңына сәйкес жалпы түрлендіру процесін келесі теңдеумен сипаттауға болады:

∫ ( ) , (1.18) мұндағы Qα-dτ уақыт аралығында сіңірілген оптикалық сәулелену энергиясы, Дж;

α-қабылдағыштың сәуле сіңіру коэффициенті;

Ф (τ) - уақыт функциясында қабылдағышқа түскен сәуле ағыны, Вт;

Qэ-тиімді энергия, Дж;

Qп-шығындар энергиясы, Дж.

Qэ және Qпшамалары түсіндіруді қажет етеді. Оптикалық сәулелену энергиясыол энергияның кез келген басқа түріне түбегейлі өзгеруі мүмкін:

жылу, электр, химиялық байланыстардың энергиясы және т. б.

Оптикалық сәулеленуді қолданатын қондырғылар оптикалық сәулеленуді қабылдағышқа әсер етуге арналған, ол адам, жануар, өсімдік, ауылшаруашылық өнімдері, фотокелл, фоторезистор және т. б. болуы мүмкін.

Мұндай мәселелерді шешу кезінде оптикалық сәулеленудің энергия қабылдағышында энергияның белгілі бір басқа түріне айналу қарастырылған, бұл күтілетін оң нәтиже алуға мүмкіндік береді. Бірақ, кез келген процестегідей, энергияның бір түрін екіншісіне түрлендіру шығынсыз аяқталмайды, яғни радиациялық энергияның бір бөлігі осы мәселені шешу үшін қажет емес энергия түрлеріне айналады. Осылайша, Qэ деп күтілетін оң әсерді қамтамасыз ететін энергияның қажетті түріне айналған қабылдағыш сіңіретін сәулелену энергиясының бөлігін түсіну керек. Жанама түрде пайда болған энергияның басқа түрлерін Qп шығындарына жатқызу керек.

Мал шаруашылығы үй-жайларына арналған жарықтандыру нормалары 1.4 кестеде келтірілген.

1.4 кесте - Мал шаруашылығы үй-жайларын жарықтандыру нормалары

Бөлме Жарықтандыру

нормаланатын жұмыс беті

Жарықтандыру,

лк Қосымша

нұсқаулар Газразрядты

шамдар

Қыздыру шамдары 1. Сүт бағытындағы ірі қара мал

Сиырлар мен төлдерді жөндеуге арналған:

азықтандыру аймағы;

қоралар, секциялар, бокстар

еден, бергіштер еден

75 50

30 20

Сауу кезінде желіннің жарықтандыры луы 150 лк кем

емес Тұқымдық бұқаларды

күтіп-бағу үшін -"- 75 30

сиырлардың төлдеу;

сан үшін. өңдеу;

профилакторий

-"- 150 75 100

100 30 50

Бұзау -"- 100 50

2. Етті бағыттағы ірі қара мал Бұзаулары бар

сиырларға арналған и.

секциялар

пол 75 30

Төлдерді бордақылауға арналған (қоралар, секциялар, бокстар)

пол 50 20

1.4 кестенің жалғасы

3. Шошқа Қабандарды ұстау үшін-

өндіріс., егістер, сосун- торайлар

пол 75 30

Емізіктер мен ремаларды

ұстау үшін. жас төл -"- 75 30

Бордақылауды, мал

басын ұстау үшін -"- 50 20

4. Қой Аналықтарды,

қошқарларды ұстау үшін пол - 30

Перзентханасы бар

Тепляк -"- 100 30

5. Жылқы Племаларды,

жылқыларды, төлдерді ұстау үшін

-"- 75 30

Жұмыс жылқыларын

ұстау үшін -"- 50 2,0

Мал шаруашылығы үй-жайларын жарықтандыру нормалары.

Өндірістік мал шаруашылығы үй-жайларында «ауыл шаруашылығы кәсіпорындарын, ғимараттар мен құрылыстарды жарықтандырудың салалық нормаларына» сәйкес жануарлар мен құстардың қажетті өнімділігін, сондай- ақ қызмет көрсетуші персонал үшін көрудің тиісті жағдайларын қамтамасыз ететін технологиялық жарықтандыру көзделеді.

Бұл үй-жайларда технологиялық жарықтандырудан басқа түнгі уақытта жануарлар мен құстарды бақылау үшін кезекші жарықтандыру болуы тиіс.

Кезекші жарықтандыру және сиыр қораларда нормаланатын жарықтандыруды қолдау үшін жалпы жарықтандыру шамдарының 10% - ы, перзентханада-15%

- ы пайдаланылады.

Құстарды күтіп - бағуға арналған үй-жайларда диапозондағы жарықтандыру деңгейі құстың жасына, түріне және өнімділік бағытына байланысты 5-75 лк құрайды.

2 Сәулелендіру жарық техникалық қондырғылары

2.1 Сәулелендіру қондырғыларын жіктеу

Белгілі бір спектрлік құрамның және қарқындылықтың сәулелі энергиясын сәулелену көзінен сәулелену объектісіне беру үшін қызмет ететін құрылғылар сәулелендіру қондырғылары деп аталады.

Дене сіңірген сәулелену энергиясы ішінара фотопродукцияға айналады, бұл фотодетекторда сапалы өзгерістер тудырады: суда және ауада бактерицидті ультракүлгін сәуле бактериялардың құрамын төмендетеді;

өсімдіктердің жасыл жапырақтарындағы көрінетін сәуле көмірсулардың жиналуына әкеледі; ИҚ сәулесі беттерді қыздырады.

Фотодетектор сіңірген және энергияның басқа түрлеріне айналдырған және фотодетектордың сәулеленген бетінің ауданы шамасына жатқызылған сәулелену энергиясын сәулелену дозасы немесе экспозиция деп атайды:

, ) ( 0



 

d E

H   _эф (2.1)

егерE_эф const.





E_эф

H .

Осы арақатынастан сәулеленудің бірдей дозасы әртүрлі сәулелену мен уақыт қатынасы кезінде алынуы мүмкін. Біреуі, биологиялық нысандар үшін Арндт-Шульц Заңын ескеру қажет, оған сәйкес ұзақ уақыт аралығында әлсіз қарқындылықты қолдану қажет.

Ауыл шаруашылығында қолданылатын барлық сәулелендіру қондырғылары келесі принциптер бойынша жіктеледі: мақсаты, қолданылатын көздің түрі, көздің және қабылдағыштың өзара орналасуы.

Мақсаты бойынша. Электромагниттік тербелістер спектрінің қамту аймағына байланысты сәулелендіру қондырғылары:

а) ультракүлгін сәулелену;

б) көрінетін сәулелену;

в) инфрақызыл сәуле;

г) аралас сәулелену.

Әрбір аймақ өзінің сәулелендіру қондырғыларына сәйкес келеді:

- ультракүлгін аймақтар С (УК-С С толқын ұзындығы сәулелену λ = 100- 280 нм)

- бактерицидтік сәуле (суды, ауаны, ыдысты зарарсыздандыру);

- ультракүлгін аймақтарВ(УК-Втолқын ұзындығы λ =280-315 нм)

- күшті биологиялық әсер ету аймағы (өмірлік (эритемалық) сәулелену, тірі организмдерді ынталандыру және емдеу);

- ультракүлгін а аймағының қосындысы (толқын ұзындығы λ =315–380 нм болатын УК– А) - тиімді люминесценция (люминесценттік талдау қондырғылары);

- барлық ультракүлгін сәулеленудің нақты аймағы — толқын ұзындығы λ = 100 - 380 нм болатын ультрафиолет) - тұқым материалын егу алдындағы өңдеу қондырғылары;

- фотосинтетикалық белсенді радиация (сәуле толқынының ұзындығы = 400-700 нм) - физиологиялық белсенді радиация (өсімдіктерді сәулелендіруге арналған қондырғылар); λ

- көрінетін сәулелену аймағы (толқын ұзындығы λ = 380– 760 нм болатын ВИ) - жұмыс және технологиялық сипаттағы жарықтандыру;

- жақын инфрақызыл сәулелену аймағы (толқын ұзындығы = 760– 10 000 нм) —қыздыру, жылыту, кептіру; λ

- сб-аралас сәулелендіру қондырғылары (УК және ИҚ-сәулеленуді, УК және көрінетін сәулеленуді бірлесіп пайдалану).

Жалпы жағдайда сәулелендіру қондырғыларын 2.1-суретте көрсетілгендей жіктеуге болады.

2.1 сурет- Сәулелендіру қондырғыларының жіктелуі Қолданылатын көздің түрі бойынша. Қолданылатын көздің түріне айланысты сәулелендіру қондырғылары:

- газ разрядты шамдармен:

а) төмен қысымды, б) жоғары қысымды;

- инфрақызыл шамдармен

Өндіргіш пен қабылдағыштың өзара орналасуы бойынша. Сәулелену көзі мен қабылдағыштың өзара орналасуы бойынша сәулелендіру қондырғылары:

– стационарлық қондырғылар - сәулеленудің барлық кезеңінде көз бен қабылдағыштың өзара орналасуының өзгермейтіндігі;

Жасанды сәулелену

көзімен Аралас әрекет

Фотофизикалық әрекет

Когерентті емес сәулелену көздерімен

Когерентті сәулелену көздерімен

Адам үшін

Фотохимиялықәре кеті

Фотобиологиалық әрекеті

Өсімдіктер үшін Жануарлар мен

микроорганизмдер үшін

Сәулелендіру қондырғылары Табиғи

сәулеленумен

– жылжымалы қондырғылар - бір жұмыс циклі кезінде көз бен қабылдағыш өз орнын ауыстырғаннан кем дегенде бір рет;

– жылжымалы қондырғылар - немесе сәулелендіргіш қабылдағыштың үстінен үздіксіз қозғалады немесе қабылдағыш сәулелену блогының астында үздіксіз қозғалады.

2.2 Сәулелендіру қондырғыларын есептеудің жалпы принциптері Сәулелену дозасы:





E

Н , (2.2)

мұндағы Е— сәулелену, мВит/м².

Сәулелендіру қондырғыларын есептеудің ерекшелігі, жарықтандыру ондырғыларын есептеуден айырмашылығы, бұл жағдайда ең жоғары сәулеленуді ескеру болып табылады [3].

ҒТП-СХ технологиялық жобалаудың тиісті салалық нормаларымен жануарлардың әрбір түрі мен жасы үшін сезілетін температураның мәні регламенттеледі. Бұл жағдайда қажетті ИК сәулеленуін сатып алу формуласынан анықтауға болады:

k k

t E_ик t ^в



 

1

0 , (2.3)

мұндағы k1- ИҚ-сәулеленуді қабылдау коэффициенті;

k-ИҚ-сәулеленуді температурамен байланыстыратын коэффициент;

t_о, t_в-температура, сәйкесінше, сезілетін және ауа.

Барлық сәулелендіру қондырғыларын есептеу негізінде сәулеленуді анықтау жатыр. Қажетті сәулеленуді есептеу үшін жарық техникасында белгілі үш әдіс қолданылады.

Сәулелену ағынын пайдалану коэффициенті әдісі. Орташа сәулеленуді анықтауға болады:

з л c

K S

n Ф N

E 





  ^ 

, (2.4)

мұндағы η—бөлме индексіне байланысты анықтамалық кесте бойынша анықталатын пайдалану коэффициенті.

Нүктелік есептеу әдісі. Бақылау нүктесіндегі сәулелену:

i i a з р

ф I a

Н K

E К ₂  cos²

   (2.5)

Меншікті сәулелену әдісі. Кестелерде сәулелендірілетін беттің 1 м² меншікті сәулеленуі (Е

уд) беріледі.

2.3 Өсімдіктерді сәулелендіруге арналған қондырғылар

Соңғы онжылдықтарда біздің елімізде өсімдіктерді сәулелендіруге арналған кең профильді көп мақсатты қондырғыларды дамытуға көп көңіл бөлінді. Олар сәулелендіру құралдары және басқару блогын жиынтығын қамтиды.

Өсімдіктердің биотехнологиялық талаптарына, жылыжайлардың инженерлік, құрылымдық және ғарыштық жоспарлау шешімдеріне қатысты 2.1-кестеде келтірілген осындай қондырғылардың он негізгі түрін бөлуге болады.

Өсімдіктердің сәулелену жүйелері белгілі бір конфигурацияның жалпы шағылысатын бетімен біріктірілген бірнеше жарық көздерінің жиынтығы болуы мүмкін. Отандық өнеркәсіп осы типтегі бірқатар түпнұсқа оқыту жүйелерін құрды. Олардың ішіндегі ең қызықтысы - «жалпақ жарық» және

«жарқыраған карниз».

Жазық жарық өткізгіш түріндегі сәулелендіру қондырғысы. Бұл қондырғы өсімдіктерді біркелкі жарқыраған тегіс бет түрінде сәулелендіруге арналған кеңістіктік жүйе болып табылады, оған жарық ағыны одан тыс шығарылған оптикалық сәулелену көздерінен кіріспе құрылғы мен жалпақ шағылысатын экранның көмегімен беріледі (2.2сурет). Осы сәулелендіру қондырғысының негізгі кемшіліктерінің бірі 50 – 65% - дан аспайтын салыстырмалы түрде төмен жарық техникалық пәк болып табылады.

1-электр блогы; 2-шағылысатын экран;

3-жарық тарататын экран; 4-шам;5-өсімдіктер; 6-төсек

2.2 сурет - «Жазық жарық өткізгіш» түріндегі сәулелендіру қондырғысы Бұл сәулелендіру қондырғысы жылыжайдың құрылымдық элементі болып табылады, өйткені жылыжайдың төбесі мен шағылысатын экран жарық көздерінің жарықтандыру арматурасы ретінде қызмет етеді. Орнату заманауи жарық көздерінің әртүрлі түрлерін қолдана алады. Олардың түріне байланысты шамдар мен шағылыстырғыштарды жылыжай конструкцияларына бекіту түйіндерінің тиісті конструкциялары қолданылады.

2.1 кесте - Жасанды климаттық қондырғыларда ауылшаруашылық өсімдіктерін өсіруге арналған сәулелендіру қондырғыларының түрлері

Орнату түрі

Көздің немесе сәулелендіргіштің

түрі. Қуаты, Вт

Қондырғы пайдаланылуы

мүмкін

құрылыстардың типі

Мақсаты Анықтамасы

1 2 3 4 5

Жарқын карниз ДРИ-2000

ДРВ-750 ДНаТ-400 ДРОТ-2000

ДМ4-2000 ДМ4-6000

Өнеркәсіптік, селекциялық, вегетациялық жылыжайлар, бокстар, камералар

Көшеттерді, көкөністерді,

Гүлдерді өнеркәсіптік

өсіру, селекция және

т. б

Оптикалық сәулелену көздерінен тұратын, аралықтың жиектерінде немесе жұтқыншақ аймағында екі қатарда орналасқан өсімдіктерді сәулелендіруге арналған құрылғы және жылыжайдың төбесіне бұрышта немесе параллель орнатылған жарық шағылыстыратын экрандар жүйесі

Светотро ДРИ-3000

ДМ3-3000 ДМ4-3000

Өнеркәсіптік жылыжайлар,

бокстар

Көшеттерді, көкөністерді,

Гүлдерді өнеркәсіптік

өсіру

Субконькалық аймақта бір қатарда орналасқан оптикалық сәулелену көздерінен тұратын өсімдіктерді сәулелендіруге арналған құрылғы және 4-6 жарық шағылыстырғыш жалюзи экрандары, сондай-ақ субконкалық аймақта орнатылады

Светотронный карниз

ДРИ-2000 ДРВ-750 ДНаТ-400 ДРОТ-2000

ДМ3-3000 ДМ4-3000 ДМ4-6000

Өнеркәсіптік, селекциялық және

вегетациялық жылыжайлар,

бокстар, камералар

Көшеттерді, көкөністерді,

Гүлдерді өнеркәсіптік

өсіру, селекция және

т. б.

Оптикалық сәулелену көздерінен тұратын өсімдіктерді сәулелендіруге арналған құрылғы, олар үш қатарда орналасқан: біреуі субконконды аймақта және екі қатар аралықтың жиектерінде немесе субаринсінде және жылыжайдың шатыр аймағына Орнатылатын жарық шағылыстырғыш экрандар жүйесі

2.1-кестенің жалғасы

1 2 3 4 5

Светофизио- логическая ОТ-400

ССП03-750 ОТ-1000 ДНаТ-400

Селекциялық жылыжайлар,

бокстар, камералар

Селекция, ҒЗЖ

Меншікті қуаттың кему (өсу) тәртібімен сәулеленетін беттің үстінде орналасқан

сәулелегіштердің жиынтығы

СОРТ-1-10

ДКсТЛ- 10000, ОТ-

10000×6

Өнеркәсіптік солтүстік аймақтардағы

жылыжайлар

Көшеттер мен көкөністерді өнеркәсіптік өсіру, гүл өсіру

Дкст-10000 шамдары бар 6 от-10000

сәулелегішінен және басқару шкафынан тұратын өсімдіктерді сәулелендіруге арналған құрылғы,

ол орналасқан қашықтықта сәулелендіру құралдарын

СОРТ-2-2

ДРОТ- 2000, ОТ-

2000×6

Өнеркәсіптік, селекциялық, вегетациялық жылыжайлар, бокстар, камералар

Көшеттерді, көкөністерді өнеркәсіптік

өсіру, гүл өсіру, селекция

ДРТ-2000 типті шамдармен және басқару шкафтарымен ОТ-2000 12 сәулелендіргіштен тұратын өсімдіктерді сәулелендіруге арналған

құрылғы (6 дана).) Жазық жарық

өткізгіш (8 секцияға арналған модуль)

ДРИ-2000, ДНаТ-400, ДМ4-3000

Өнеркәсіптік, селекциялық, вегетациялық жылыжайлар, бокстар, камералар

Көшеттерді, көкөністерді өнеркәсіптік

өсіру, гүл өсіру, селекция

Өсімдіктерді сәулелендіруге арналған құрылғы жарық ағыны оның шегінен тыс шығарылған

оптикалық сәулелену көздерінен енгізу камераларының (2 дана) және жазық Жарық

шағылдыратын және жарық шашатын экрандардың көмегімен берілетін біркелкі

жарқыраған бетті білдіреді

2.1-кестенің жалғасы

1 2 3 4 5

Сәулеленуді реттеу жүйесі бар қондырғы

және аспа биіктігі

ОТ-400, ССП03-750,

ОТ-1000

Селекциялық, вегетациялық жылыжайлар,

бокстар

Селекция, ҒЗЖ

Сәулелегіштері бар көтеру панелінен, өсімдіктердің сәулелендіру деңгейін және сәулелегіштерді көтеру биіктігін бақылау және реттеу жүйесінен тұратын өсімдіктерді сәулелеуге

арналған құрылғы

УОРТ-1-6000 ОТ-6000, ДМ4-6000

Өнеркәсіптік, селекциялық, вегетациялық жылыжайлар,

бокстар, камералар

Көшеттерді, көкөністерді өнеркәсіптік

өсіру, гүл өсіру, селекция

және т. б

Өсімдіктерді сәулелендіруге арналған, ДМЧ-6000 шамымен бір ОТ-6000 сәулелегішінен және

басқару шкафынан тұратын құрылғы

ФОУ-1-6

ОТ-6000×6, ДКсТВ-6000

Селекциялық жылыжайлар,

бокстар, камералар

Өсімдіктер селекциясы, агрофизикасы,

физиологиясы

ДКсТВ-6000 шамдарымен 6000 ОТ-6 сәулелегіштерден және басқару шкафынан тұратын өсімдіктерді сәулелендіруге арналған

құрылғы