double arrow

Энергетический баланс сельского хозяйства. Технологические процессы основных и вспомогательных производств.

1

Лекция №14

Электротехнология в сельскохозяйственном производстве.

Теоретические основы электрического нагрева

Электротехнология как наука и область техники.

Электротехнология – это область науки и техники, которая изучает и использует технологические процессы, в которых электроэнергия участвует непосредственно, преобразуясь в рабочей зоне в различные виды энергии. Во многих процессах электротехнологии электрический ток – не только энергоноситель, но также инструмент воздействия на продукт обработки. Поэтому электротехнология включает в себя два направления:

1. Электротермия

2. Собственно электротехнология

Электротермия (от электро... и греч. thérme - жар, тепло) – это: прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую энергию. Электротермия рассматривает вопросы применения теплового действия электрической энергии в различных отраслях народного хозяйства. Она занимается следующими процессами:

- электронагревом и электронагревательными устройствами;

- системами местного обогрева и микроклимата;

- использованием тепловых насосов и тепловых аккумуляторов




Собственно электротехнология - это использование электричества непосредственно в технологических процессах с целью механического, термического, химического или собственно электрического воздействия на предмет труда без предварительного преобразования электроэнергии в тепло (в нагревателях, излучателях). К электротехнологическим процессам относятся:

- электронно-ионной технология (например, применение коронного разряда для сепарации зерна увеличивает его биохимическую активность, повышающую урожай на 20%);

- электрофизическая и электрохимическая обработка материалов;

- применение импульсных генераторов различных назначений;

- применение электрогидравлического эффекта;

- использование ультразвука;

- магнитная обработка материалов;

- использование электролиза.

Некоторые технологические процессы сопровождаются двойным эффектом. Например, при электротермическая обработке защищенного грунта электронагрев почвы сопровождается уничтожением болезнетворной флоры и фауны при прямом воздействии на них тока. Или: диэлектрический нагрев материалов и продуктов в то же время угнетает микроорганизмы и грибковые культуры.

Электротехнология – быстроразвивающееся направление. Благодаря ей открываются новые возможности в создании высокоэффективных энергосберегающих технологий.

Энергетический баланс сельского хозяйства. Технологические процессы основных и вспомогательных производств.

На долю тепловой энергии приходится большая часть общего энергетического баланса с/х-ва. В общем балансе энергопотребления с/хоз-ного производства тепловая энергия составляет > 60%, а в животноводстве – до 90%.



Все потребители теплоты делятся на:

1. Производственные

2. Коммунально-бытовые.

Производственные используют теплоту для отопления; горячего водоснабжения производственных помещений; тепловой обработки продукции и др. технологических целей.

Коммунально-бытовые используют теплоту для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий; приготовления пищи и др. бытовых нужд.

Основные производственные потребители теплоты – животноводческие и птицеводческие фермы, парники, теплицы, установки для сушки с/х-ной продукции.

Целевой расход тепла на технологические цели:

1. Мясо-молочное производство

- нагрев воды моечных и кормокухнях, на доильных площадках, в системах автопоения, групповых поилках (при беспривязном и бесстаночном содержании животных);

- электропаровая стерилизация доильного оборудования;

- запаривание сочных кормов, картофеля;

- пастеризация молока;

- местный обогрев пола (в основном для поросят);

- вентиляция с подогревом свежего воздуха в репродуктивных свинарниках и телятниках;



- обсушка новорожденных животных.

2. Птицеводство

- инкубация;

- отопление и вентиляция помещений;

- местный обогрев молодняка;

- подогрев воды в поилках.

3. Пчеловодство

- выводок деток;

- обогрев ульев;

- распечатка сотов;

- выпаривание вощины.

4. Растениеводство в открытом грунте

- яровизация картофеля;

- тепловое протравливание семян;

- сушка зерна и семян на селекционных станциях;

- сушка плодов, овощей, грибов, хмеля;

- активное вентилирование сена подогретым воздухом;

- ферментация чая и табака.

5. Растениеводство в закрытом грунте

- обогрев зимних и весенних парников для выращивания рассады, овощей, цветов, черенков садовых культур;

- обогрев теплиц;

- дозревание помидоров;

- стерилизация почвы и рассадопосадочного материала.

6. Сельскохозяйственные мастерские

- горячая промывка тракторных деталей;

- регенерация масел;

- вулканизация резины;

- наплавка деталей;

- сварка и т.д.

 

Особенности использования теплоты в с/х-ве.

1. Большая территориальная разобщенность

2. Малая мощность, которую используют непродолжительное время.

3. Тепловая нагрузка потребителей резко меняется в течение суток и зависит от времени года (температуры наружного воздуха). Например, теплопотребление животноводческих объектов определяется поголовьем и возрастом скота, характером его содержания. Например, для запаривания кормов пар требуется 3 раза в день в течение 0,5…1 час, а парники обогреваются 3-4 месяца в году и т.д.

4. Всевозможные объекты с\х производства нуждаются в разных теплоносителях – паре, горячей воде, подогретом воздухе. Кроме того, некоторые объекты, например, по переработке молока, необходимо обеспечивать одновременно:

- теплотой – пастеризация молока, подогрев воды для мытья молочной посуды

- холодом – охлаждение молока с целью продления сроков его хранения.

(Обобщение:

1. Большая территориальная разобщенность и низкая плотность тепловых нагрузок потребителей

2. Резкие колебания тепловых нагрузок в течение суток и в зависимости от времени года

3. Один и тот же потребитель может нуждаться в разных теплоносителях)

Особенности использования и преимущества электронагревательных устройств

С/х производство в отличие от других отраслей хозяйства связано с биологическими объектами (растениями и животными), жизнедеятельность которых в значительной мере зависит от внешних факторов окружающей среды и важнейшего из них – температуры. Указанные объекты требуют чрезвычайно тонного дозирования теплового воздействия и строгого соблюдения температурных режимов. Это в значительной мере относится к :

1. Инкубации в птицеводстве

2. Обогреву молодняка животных и птицы

3. Процессам тепловой обработки с/х продукции

4. Электросварке

При электронагреве можно с необходимой точностью поддерживать нужный температурный режим и существенно повысить производительность труда персонала, занятого на операции.

Некоторые тепловые объекты с/х производства (обогреваемые полы животноводческих и птицеводческих помещений, почва в парниках и теплицах) имеют большую теплоаккумулирующую способность, позволяющую запасать в них теплоту в часы минимальной загрузки энергосистем. Теплоту можно также запасать в специальных аккумулирующих устройствах, расходуя её в часы максимальной загрузки энергосистем, что увеличивает коэффициент использования сельских потребительских трансформаторных подстанций и линий электропередач, тем самым повышается эффективность капитальных вложений в сельскую электрификацию.

Теплоаккумуляционная способность с/х объектов и возможность работы электронагревательного оборудования с теплоаккумуляционными устройствами способствуют выравниванию графиков нагрузок энергосистем, что особенно важно, т.к. атомные электростанции, широко применяемые в энергетике, могут работать только в базисном режиме и не допускают регулирования нагрузки.

Преобразование электрической энергии в тепловую изучает прикладная наука, называемая электротермией. Электротермия – это совокупность технологических процессов (электротермических), использующих тепловое действие электрической энергии в различных отраслях хозяйства.

Электротермическое оборудование (электрические печи, электронагревательные устройства и приборы) вместе с источниками питания, коммутационной и регулирующей аппаратурой образуют электротермическую установку.

По сравнению с огневыми установками при эксплуатации электротермического оборудования:

1. Уменьшается пожарная опасность

2. Улучшаются условия гигиены и санитарии

3. Снижается загрязнения окружающей среды.

Достоинства электротермического оборудования:

1. Простота устройства, технического обслуживания и ремонта

2. Безинерционность

3. Небольшие габаритные размеры и малая металлоемкость

4. Легко автоматизируется

5. Предъявляет невысокие требования к строительным конструкциям

6. Позволяет иметь мощность от нескольких Вт до нескольких дес. тыс. кВт и температуры от 15-20ºС до 20 000ºС, т.е. является универсальным с т. зр. мощности и рабочих температур

7. Обеспечивает высокое качество технологических процессов.

Электротермическое оборудование имеет также более высокий к.п.д. по сравнению с устройствами, использующими другие источники теплоты – 70…90% и более. Однако значительная часть электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, а получение электроэнергии из топлива и обратное ее превращение в теплоту происходит с общим к.п.д. ≈ 30%.

При выборе рационального энергоносителя, обеспечивающего теплотой отдельные с/хоз. потребители, выполняют специальные технико-экономические расчеты.

 



1




Сейчас читают про: