Техногенез - путь снижения энергозатрат при производстве рассады овощных культур

Выводы

Зная постоянную времени нагрева, можно определить его допустимую скорость, а значит определить оптимальный режим нагрева, который позволит сократить расход энергии и значительно повысить качество готовой продукции в процессах их тепловой обработки.

Литература

1. Лебедев С.П. Электрификация - надежная основа интенсификации сельскохозяйственного производства // Применение электроэнергии в сельском хозяйстве: мат-лы 2-го Всесоюз. метод. совещания. -Тбилиси, 1983. - С. 68-71.

2. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 471 с.

3. Худоногов А.М. Технология обработки дикорастущего и сельскохозяйственного сырья высококонцен-

трированным инфракрасным нагревом: дис. ... д-ра техн. наук. - Новосибирск, 1989. - 428 с.

4. Худоногов И.А., Худоногова Е.Г. Основы технологии оздоровительного чая. - Иркутск: ИрГУПС, 2006.

- 343 с.

5. Жежеленко И.В. Эффективные режимы работы электротехнических установок. - Киев: Техника, 1987.

- 183 с.

---------♦-----------

УДК 635:631.523 О.В. Ивакин, А.И. Каширский, В.С. Нестяк, А.В. Шипицин

ТЕХНОГЕНЕЗ - ПУТЬ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАССАДЫ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

В статье рассматриваются различные способы выращивания рассады. Предложен новый способ на основе энергетического модульного комплекса, позволяющий добиться получения рассады высокого качества с минимальными затратами.

Ключевые слова: корневая система, рассада, овощная культура, техногенное воздействие, энергетический модульный комплекс.

O.V. Ivakin, A.I. Kashirsky, V.S. Nestyak, A.V. Shipitsin

TECHNOGENESIS AS THE WAY TO DECREASE POWER INPUTS IN THE PRODUCTION OF THE VEGETABLE CULTURE SEEDLINGS

Different ways of seedlings cultivation are considered in the article. The new way on the power modular complex basis allowing to harvest high quality seedlings with the minimum expenses is offered.

Key words: root system, seedlings, vegetable culture, technogenic influence, power modular complex.

Характер развития и урожай рассадных культур в открытом грунте в значительной мере обусловлены потерей части корневой системы рассады при пересадке [1]. Ее сохранность не в последнюю очередь зависит от способа выращивания рассады.

Обеспечить сохранность корневой системы можно формированием защитной почвенно-корневой структуры, управляя параметрами ее роста техногенными воздействиями рабочих органов на прикорневой объем почвы и корневую систему рассады непосредственно в процессе ее выращивания [2].

Для реализации метода в традиционную грунтовую технологию вводятся операции по формированию вокруг корневой системы рассады защитных комочков почвы, задающих границы и пространственную ориентацию корневой системе выращиваемого растения [3-4]. В результате одновременного воздействия на

почву и корневую систему рассады непосредственно на месте и в процессе ее выращивания образуется естественная защитная почвенно-корневая структура, обладающая положительными свойствами горшечной (высокая степень сохранности корневой системы) и безгоршечной (простота реализации и относительно низкая себестоимость) культуры.

Экспериментальными исследованиями доказано, что при техногенном воздействии на корневую систему и прикорневой объем почвы на разных стадиях развития рассады происходит изменение продукционного процесса: в начальной стадии развития растения преобразование питательных веществ в сухое вещество рассады смещается в сторону наращивания массы корневой системы (дополнительно формируются новые молодые корешки). В последующем интенсивный прирост корневой системы обеспечивает ускоренное развитие стеблелистового аппарата (рис. 1) [5].

Одно из главных достоинств метода - ускорение на 1,5-2 недели технической готовности рассады, что особенно важно в сибирских условиях для более позднего запуска теплиц весной и экономии значительных ресурсов на их обогрев.

Рис. 1. Динамика продукционного процесса: а - корней; б - стебля

Экспериментальные исследования показали, что техногенные воздействия в большей степени сказываются на корневой системе (значение коэффициентов технологического воздействия варьирует в интервале 2,28-3,96) и в меньшей - на листовом аппарате (интервал значений коэффициентов 1,83-2,48), что особенно важно для управления качеством и параметрами выращиваемой рассады. При этом у растения формируется естественная защитная почвенно-корневая структура (рис. 2, а), обладающая высокими адаптационными свойствами. При пересадке на постоянное место такая рассада обеспечивает лучшую сохранность корневой системы, более высокую энергию роста растений в открытом грунте без задержек в развитии, количество и качество урожая [5].

Одна из задач исследований заключалась в определении эффективности разрабатываемой технологии и технических средств для ее реализации.

С народно-хозяйственной точки зрения в условиях рынка необходимо разрабатывать и внедрять в производство только экономически эффективные технологии и технические средства, которые позволяли бы товаропроизводителю получать доход. Как правило, экономическая эффективность агротехнологий и сельскохозяйственной техники определяется по их влиянию на улучшение конечных показателей сельскохозяйственного производства, главным образом, за счет повышения урожайности культур, улучшения качества продукции, сокращения затрат живого и овеществленного труда и снижения себестоимости производства продукции.

а б

Рис. 2.. Готовая рассада: а - с защитной почвенно-корневой структурой; б - с открытой корневой системой

Отличительная особенность настоящей методики технико-экономического обоснования состоит в следующем. Во-первых, вместо сравнения между собой отдельных машин («базовой» и новой) сравниваются рентабельность производства рассады при «базовом» и новом функционально-технологическом комплексе машин, реализующим новую технологию. Во-вторых, сравнение «базового» и нового комплексов осуществляется не по отдельно взятым показателям как общепринято, а одновременно по целому комплексу показателей, т.е. проводится многокритериальная оценка.

При этом выбранные показатели характеризуют совершенно разные стороны рассматриваемых вариантов, отражающие как положительные, так и отрицательные их технико-технологические и экономические (потребительские) свойства.

Для каждого из комплексов, сравниваемых в технологиях производства рассады, рассчитывается «обобщенный индекс эффективности», получаемый с помощью функции желательности Харрингтона [6]. При таком подходе удается наиболее полно и разносторонне оценить совокупные достоинства и недостатки сравниваемых между собой комплексов машин в технологиях исследуемой предметной области.

Выбор эффективного варианта ]-й технологии, или ФТКМ, осуществлен на основе многокритериальной оценки их качеств и разработанного алгоритма мультипликативной свертки с использованием функции желательности Харрингтона и теории нечетких множеств. При принятии решения предпочтение отдавалось тому варианту, у которого была наибольшей величина обобщенного индекса (свертки) О .

Проверка осуществлялась при сравнении четырех вариантов технологии производства рассады капусты (другие культуры по кассетной технологии, взятой для сравнения, в сибирских условиях не выращиваются), реализуемых на основе традиционного комплекса машин (базовый вариант), рассадного мостового комплекса, блочно-модульного и кассетного рассадных комплексов. В качестве критериев оценки каждой из вышеназванных технологий были выбраны следующие показатели:

- удельная стоимость основных средств, тыс. руб/1000 шт. рассады;

- удельные затраты труда, чел.-ч/1000 шт. рассады;

- удельные затраты топлива на обогрев теплицы, ц/1000 шт. рассады;

- удельная энергетика технологического процесса, вт/1000 шт. рассады;

- выход товарной продукции (рассады), 1000 шт. рассады/м2;

- совокупный нормированный показатель качества рассады, балл.

Исходные данные для расчетов обобщенного индекса свертки О для каждой из сравниваемых технологий содержатся в табл. 1.

В расчетах по технико-экономическому обоснованию четырех анализируемых технологий ]=1, 2, 3, 4. Общее количество критериев оценки к=1р+10=2+4=6, в том числе 1р=2; 10= 4. При этом 1рв каждой из технологий характеризует критерии улучшения, а 10 - критерии ухудшения. Количество интервалов обезразмерива-ния критериальных показателей в расчетах принято равным 6, т.е. т=6. Можно было бы взять т=4 или т=8, но это изменяет только крутизну кривой функции Харрингтона, но не сказывается на принадлежности критериальных показателей к интервалам "Плохо”, "Удовлетворительно”, "Хорошо” или "Очень хорошо”, характеризующих качество анализируемой технологии по каждому критерию.

Используя данные табл. 1, были устанавливаем интервалы и нулевые точки отсчета по каждому из критериев оценки (табл. 2).

Таблица 1

Критерии оценки технологий производства рассады в теплицах

Наименование критерия, ед. измерения Величина критерия по ]-й технологии

Базовая 0=1) Мостовая

Стоимость основных средств, тыс. руб/1000 шт. Э11= 0,25 Э21= 0,86 Э31= 0,21 Э41= 0,10

Затраты труда, чел.-ч/1000 шт. Э12= 12 Э22= 0,69 Э32= 4,6 Э42= 0,82

Затраты топлива на обогрев теплицы, ц/1000 шт. Э1з= 0,43 (0,08)* Э2з= 0,24 Э33= 0,12 (0,097)* Э43= 0,29

Энергетика технологического процесса, вт/1000 шт. Э14= 0,8 Э24= 5,1 Э34= 1,5 Э44= 1,25

Выход товарной рассады, 1000 шт/м2 Р11= 0,20 Р21= 0,35 Р31= 0,70 Р41= 0,30

Нормированный показатель качества, балл Р12= 0,4 Р22= 0,8 Р32= 0,8 Р42= 0,9

Примечание. * - затраты топлива при условии запуска теплицы в более поздние сроки.

Следует заметить, что в технологиях «мостовая» и «разрабатываемая» за счет операций формирования защитной почвенно-корневой структуры происходит ускоренное развитие рассады, вследствие чего сроки ее выращивания сокращаются на 10—12 дней. Последнее обстоятельство позволяет посев семян перенести на более поздние сроки и тем самым сократить затраты на обогрев теплицы.

Таблица2

Величина интервала по критериям и значение нуль-центра, соответствующее величине 0,37

на кривой функции Харрингтона

Наименование критерия оценки технологии Величина интервала оценки

тіп Нуль-центр тах

Стоимость основных средств 0,05 0,40 1,00

Затраты труда 0,5 7,0 15,0

Затраты на обогрев теплицы 0,01 0,50 0,60

Энергетика технологического процесса 0,5 2,8 6,0

Выход товарной рассады 0,10 0,25 0,92

Показатель качества, балл 0,3 0,6 1,0

На основе данных табл. 2 были рассчитаны значения обобщенного индекса свертки О по функции желательности Харрингтона для каждой из сравниваемых технологий. Полученные результаты О приведены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты расчетов индекса свертки ^ по функции Харрингтона

Наименование показателя, ед. измерения Величина индекса свертки 01 по технологиям

Базовый вариант Мостовое шасси Кассетная технология Энергетический модуль

Обобщенный индекс свертки 0) (вариант 1) 0,29 0,43 0,78 0,78

Обобщенный индекс свертки 01 (вариант 2) 0,29 0,52 0,78 0,86

Как показывают расчеты (см. табл. 3, рис. 3), базовая технология производства рассады по обобщенному индексу свертки функции желательности Харрингтона (О1 =0,29) лежит в интервале «Плохо» (0=0,20-0,37).

Рис. 3. Иллюстрация рассчитанных индексов свертки по вариантам сравниваемых технологий:

БВ - базовый вариант; МШ - мостовое шасси; КТ -кассетная технология; ЭМ - энергетический

модульный комплекс

Мостовая технология по обоим вариантам реализации (02В1 =0,43, 02в2 =0,52) занимает интервал «Удовлетворительно» (0=0,37-0,63).

Кассетная технология и новая технология на базе блочно-модульного комплекса в варианте одинаковых сроков начала работ в теплице с обобщенным индексом свертки соответственно (03=0,78) и (04В1=0,78) попадают в интервал «Хорошо» (0=0,63-0,80).

Однако, если рассаду выращивать с более поздними сроками запуска теплиц (второй вариант разрабатываемой технологии, 04в2=0,86), то технология выращивания рассады с защитной почвенно-корневой

структурой на базе блочно-модульного рассадного комплекса перемещается в интервал «Очень хорошо» ((D=0,8—1,0). Более того, по этой технологии за счет технологических приемов производятся более жизнестойкие растения, имеющие мощную и развитую «живую» вегетативную корневую систему и выращивается рассада других ценных культур - томатов, перца и баклажан.

Литература

1. Модестова Н.А. Выращивание рассады овощных культур под пленкой. - Л.: Колос,1978. - 112 с.

2. Нестяк В.С. Механико-технологические аспекты защиты корневой системы рассады в процессе ее производства // Науч.-техн. бюл. / РАСХН. Сиб. отд-ние СибиМЭ. - Новосибирск, 1994. - Вып. 2. - С. 8-15.

3. Пат. 2145473 Российская Федерация, МКИ А 01 G 1/00. Способ выращивания рассады / В.С. Нестяк.

- № 97114038/13; заявл. 11.08.97; опубл. 20.02.2000. Бюл. № 5.

4. Пат. 2318367 Российская Федерация, МКИ А 01 G 1/00. Способ выращивания рассады / В.С. Нестяк, С.В. Нестяк. - № 2005130423/12; заявл. 30.09.2005; опубл. 10.04.2008. Бюл. № 7.

5. Нестяк В.С., Каширский А.И. Новые подходы механизации производства рассады // Достижения науки и техники АПК. - 2004. - № 10. - С. 7-10.

6. СахалД. Технический прогресс: концепции, модели, оценки. - М.: Финансы и статистика, 1985. - 368 с.

УДК 631.37 В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев

ЗАДАЧИ И МЕТОД ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ УСТАНОВКАХ АПК

Предложенный авторами статьи метод энергосбережения может рассматриваться как методическая основа решения приоритетной отраслевой проблемы - снижения энергоемкости продукции. Его оригинальность уже подтверждена патентом на изобретение «Способ контроля и управления энергопотреблением».

Ключевые слова: энергосбережение, энергетическая система, потребитель, энергоемкость, энерготехнологический процесс.

V.N. Karpov, Z.Sh. Yuldashev, R.Z. Yuldashev POWER-SAVING PROBLEMS AND METHOD IN CONSUMER INSTALLATIONS OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX

The power -saving method offered by the authors of the article can be considered as a methodical basis for solution of the priority branch problem which is decrease in power intensity of production. Its originality is already confirmed by the patent for the invention «Way of power consumption control and management».

Key words: power-saving, power system, consumer, power intensity, power and technological process.

Энергосбережение предполагает повышение эффективности использования энергии у потребителя. Для разработки методов энергосбережения необходимо описать энергетические процессы и условия их осуществления. Технической основой организации движения энергии и различных процессов является искусственная энергетическая система (ИЭС) потребителя (рис.1). Основные особенности системы заключены в энергетических линиях, по которым энергия движется к месту ее использования, образующих энергетическую сеть путем разветвления в узлах. Линия или ее участок образованы последовательным соединением отдельных технических устройств (элементов), имеющих одно из специальных назначений. Например, передача энергии, трансформация параметров, преобразование в другой вид с соответствующим КПД (п). Таким образом, назначение элемента определяет вид происходящего в нем энергетического процесса, а сам элемент может рассматриваться в теоретическом отношении как базовая составляющая, образующая мезоско-