Досушивание сена с использованием солнечной энергии

УДК 631.362

В.Д. ПОПОВ, д-р техн. наук; М.Ш. АХМЕДОВ, канд. техн. наук; Э.А. ПАПУ ШИН, канд. техн. наук

ДОСУШИВАНИЕ СЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

В статье изложена проблема заготовки высококачественного сена. Приведены результаты исследований по использованию солнечной энергии для досушивания провяленной травы в сенохранилище.

В Северо-Западном регионе России наметилась устойчивая тенденция увеличения продуктивности животных. Так, в Ленинградской области ежегодное увеличение продуктивности позволяет дополнительно получить 300 - 500 кг молока. В 2002 г. прогнозируется надой 5200 кг молока от коровы. Более 10 хозяйств области, поголовье коров в которых превышает 1000 голов, надаивают в среднем на 1 животное более 8000 кг молока в год.

В связи с ростом продуктивности животных повысились требования к структуре и качеству кормов. Доля сена в рационе сократилась, но возросли требования к его качеству.

В условиях Северо-Запада России получить сено высокого качества с большим содержанием питательных веществ и витаминов можно только при его досушивании. Из-за высокой стоимости энергоносителей (электроэнергии, топлива), используемые ранее способы досушивания сена в сараях с применением теплогенераторов оказались не эффективными.

Использованию для подогрева воздуха экологически чистой солнечной энергии способствует наибольшая интенсивность солнечной радиации и продолжительность солнечного сияния в период заготовки кормов с июня по август. Исследованиями, проведёнными ранее, учеными СЗНИИМЭСХ установлено [1,2], что в климатических условиях Северо-Западной зоны за летний сезон солнце светит в среднем 89,7 дней, частичная облачность наблюдается 20,8 дней, не-

бо полностью покрыто облаками 12,5 дней. В солнечные дни поступающая на горизонтальную поверхность радиация равна в среднем 0,55-0,8 кВт/м2, а в пасмурные - снижается до 0,18-0,25 кВт/м2.

Нами проведены исследования по использованию солнечной энергии для досушивания сена. Установлено, что в солнечные дни воздух, нагнетаемый вентиляторами через солнечные коллекторы, нагревается в среднем на 4-6°С, а в пасмурные на - 2-3°С.

Результатами исследований установлено, что коэффициент полезного действия (КПД) солнечного коллектора в значительной степени зависит от расхода воздуха (рис. 1), чем он больше, тем меньше температурный градиент между подогретым в коллекторе и наружным воздухом, а значит, и меньше потери тепла через боковые стенки и основание коллектора.

Исходя из характера изменения эффективности работы солнечного коллектора, нами сделан вывод о том, что оптимальным расходом воздуха через коллектор при использовании его для сушки (досушивания) провяленной травы является 200 - 250 м /ч-м . При этом воздух нагревается на 4-6 °С.

За время проведения опытов среднее значение относительной влажности воздуха было около 70 % и колебалось от 50 до 80 %. После нагрева в солнечных коллекторах влажность снижается до среднего значения 56 % и колеблется в пределах от 27 до 68 %, соответственно увеличивая влагопоглотительную способность вентилируемого воздуха в 1,5-2,0 раза. При использовании подогретого в солнечных коллекторах воздуха общая продолжительность досушивания провяленной травы (начальной влажностью 42 %) сокращается на 25-35 %.

При использовании солнечных коллекторов для досушивания травы в сенохранилищах удельный расход тепла уменьшается, так как отработавший воздух имеет влажность меньше 70%, а согласно с изотермой сорбции трава при этом может высохнуть до кондиционной влажности травы в верхних слоях.

Рис. 1. Зависимость степени подогрева воздуха и КПД солнечного коллектора г| от расхода воздуха Ь с 1 м2 поверхности коллектора при различной интенсивности поступающей солнечной радиации I:

1 - 1=1 кВт/м2; 2 - 1=0,55 кВт/м2; 3 - 1=0,27 кВт/м2

Главным недостатком солнечных подогревателей является то, что они могут работать только в дневное время (в солнечную или пасмурную погоду), притом степень нагрева воздуха в течение дня постепенно увеличивается и к полудню температура нагнетаемого воздуха доходит до 35°С и более.

Для круглосуточной работы вентиляционного оборудования при интенсивном досушивании высоковлажной травы (влажностью 45-50%) в любую погоду рекомендуется использовать комбинированный способ подогрева. При этом в солнечную погоду подогрев полностью осуществляется коллектором солнечной энергии; в дождливую погоду и ночью работает теплоагрегат с использованием жидкого, твёрдого, газообразного топлива или электроэнергии, в пасмурную погоду может быть использованы оба вида теплообеспечения.

Также недостатком плёночных солнечных коллекторов по-прежнему является низкая прочность полимерной плёнки, что приво-

дит к необходимости ежегодных затрат для её обновления или ремонта. С целью увеличения срока службы прозрачного покрытия разработана конструкция модульного разборного солнечного коллектора, смонтированного из специальных металлических секций - модулей (рис. 2) массой по 10 кг, для сенохранилища (рис. 3).

Рис. 2. Модуль солнечного коллектора:

1 - светопрозрачное укрытие (полимерная пленка); 2 - рама; 3 - теплопоглотитель

Сравнительные результаты анализа питательности сена приведены в таблице.

Сравнительные результаты анализа питательности сена, заготовленного с использованием разных способов досушивания

Показатели качества Способ досушивания

Подогретым в солнечных коллекторах воздухом Холодным атмосферным воздухом

Питательность, к.ед/кг 0,52 0,43

Содержание переваримого протеина, г/кг 85,3 73,4

Содержание каротина, мг/кг 27,3 15,1

Рис. 3. Сенохранилище с солнечным коллектором:

1 - модули солнечного коллектора; 2 - провяленная трава; 3 - вентилятор; 4 - вентиляционная решетка; 5 - воздухораспределительный канал

Анализ полученных результатов показывает, что даже в неблагоприятные периоды использование солнечной энергии для подогрева вентилируемого воздуха способствовало интенсификации процесса досушивания и улучшению качественных показателей заготавливаемого корма. Кроме того, в силу более высокого потенциала сушки при вентилировании с использованием солнечной радиации можно подвергать досушиванию траву более высокой влажности, что способствует укорачиванию длительности нахождения травы в поле.

Устройства для досушивания сена в сенохранилище с использованием солнечной энергии отличаются простотой конструкции и удобством в обслуживании. Для внедрения системы солнечного подогрева не требуются дорогостоящие материалы, монтаж оборудования осуществляется в хозяйствах своими силами.

Согласно расчетам для подогрева воздуха за счет солнечного излучения в условиях Северо-Запада РФ в среднем на 5°С необходима площадь поглотителя солнечного коллектора порядка 10-15 м2 при досушивании 1 т провяленной травы с начальной влажностью 40 %

до кондиционной влажности 17 %. Продолжительность досушивания провяленной травы 80-90 часов. При этом удельная экономия энергии составляет около 50 кВт ч/т за счет сокращения времени вентилирования и 250 кВт ч/т за счет подогрева воздуха в солнечном коллекторе по сравнению с подогревом вентилируемого воздуха в электрокалорифере.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ломакин B.C. Исследование процесса досушивания травяной массы в малогабаритных тюках с целью его интенсификации в условиях Северо-Запада: Дисс. ... канд. техн. наук. - Л., 1976. -180 с.

2. Ахмедов М.Ш. Солнечный генератор для сушки сена //Техника в сельском хозяйстве. - 1986. -№6. - С. 18-19.

Получено 31.07.02.

УДК 631.816

В Н. АФАНАСЬЕВ, д-р техн. наук

ПРИНЦИПЫ И КОНЦЕПЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИВОТНОВОДСТВА

Представлены результаты экспертной оценки основных направлений развития исследований, технологий утилизации и технических средств для повышения экологической безопасности животноводства. Предложены основные принципы и концепция экологизации животноводства.

Опыт показывает, что воздействие сельскохозяйственной деятельности на почву, воду и воздух определяется степенью безотход-ности существующих технологий производства, хранения, переработки сельскохозяйственной продукции и технического уровня, каче-