Разработка эффективной системы подогрева теплицы в условиях Забайкальского края

References / Список литературы

1. Ayse B., Filiz K. Experimental Investigation of Drying Behavior of Rosehip in a Cyclone-Type Dryer. International Scholarly and Scientific Research & Innovation. 7 (6), 2013. Р. 1316-1320.

2. Weiguang Yi., Hazel Y. Wetzstein Effects of Drying and Extraction Conditions on the Biochemical Activity of Selected Herbs. Hort Science 46 (1):70-73, 2011.

3. Tarhan S. Selection of chemical and thermal pretreatment combination for plum drying at low and moderate drying air temperatures. Journal of Food Engineering, 2007. 79 (1). Р. 255-260.

4. Sultanova Sh.A., Honboyev F.Z., Saidov Zh.Kh. Innovative technology for drying medicinal herbs while preserving biological active substances. International Symposium "Microorganozymes and Biosphere" MICROBIOS-2015. p. 272.

5. Sultanova Sh.A. Development of a convective drying unit of container type designed for medicinal plants. Chemical Technology. Control and management, 2017. № 1 (73). Р. 36-40.

DEVELOPMENT OF AN EFFICIENT SYSTEM OF HEATING GREENHOUSES UNDER CONDITIONS OF TRANSBAIKAL REGION Abramov S.B.1, Suvorov I.F.2 (Russian Federation) Email: Abramov563@scientifictext.ru

1Abramov Sayan Borisovich - Undergraduate Student; 2Suvorov Ivan Flegontovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, DEPARTMENT OF ELECTRIC POWER AND ELECTRICAL ENGINEERING, TRANSBAIKAL STATE UNIVERSITY, CHITA

Abstract: this article discusses the technology and technical means of heating greenhouses, develops a ring heat supply system for a greenhouse, conducts an experiment to determine the efficiency of accumulation of excess heat, considers the design of a ring heat pump system in greenhouses, uses the obtained experimental data to plot the changes in air temperature in a greenhouse using the heating system of the greenhouse with an accumulator and without an accumulator of thermal energy, increasing the yield of vegetable crops in those face with minimum energy consumption requires continual improvement automatic control system (ACS) microclimate, wherein the temperature condition (TP) is the most responsible among the microclimate. A greenhouse as a controlled object in terms of TR is a non-stationary dynamic object with delay. It is advisable to evaluate the correctness of the selection of operating and design parameters of the greenhouse heating system at the design stage of the automatic control system of the TR using active identification methods.

Keywords: heating system, greenhouse, electric heater, microclimate control circuit, heat source, electric heating device, ring system for providing greenhouses, heat accumulator, storage system.

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВА ТЕПЛИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ Абрамов С.Б.1, Суворов И.Ф.2

1Абрамов Саян Борисович - магистрант; 2Суворов Иван Флегонтович - доктор технических наук, профессор, кафедра электроэнергетики и электротехники, Забайкальский государственный университет, г. Чита

Аннотация: в данной статье рассматривается технология и технические средства подогрева теплиц, разработана кольцевая система теплоснабжения теплицы, проведен опыт по определению эффективности аккумуляции излишков тепла, рассмотрено конструктивное

15

устройство кольцевой теплонасосной системы в теплицах, по полученным опытным данным построены зависимости изменения температуры воздуха в теплице при использовании системы отопления теплицы с аккумулятором и без аккумулятора тепловой энергии. Повышение урожайности овощных культур в теплице при минимальных затратах энергии требует постоянного совершенствования системы автоматического управления (САУ) микроклиматом, причем среди всех параметров микроклимата наиболее ответственным является температурный режим (ТР). Теплица как управляемый объект по ТР является нестационарным динамическим объектом с запаздыванием. Правильность выбора режимных и конструктивных параметров системы обогрева теплиц целесообразно оценивать на стадии проектирования САУ ТР с применением методов активной идентификации. Ключевые слова: система подогрева, теплица, электрический нагреватель, схема, регулирующая микроклимат, источник теплоты, устройство электрического обогрева, кольцевая система обеспечения теплиц, аккумулятор тепла, система аккумулирования.

Тепличное производство — это продуктивная и активно развивающаяся отрасль современного сельского хозяйства, когда продукция из открытого грунта не поступает, использование теплиц для выращивания овощей и зелени в период межсезонья делает этот вид производства сельхозпродукции привлекательным для холодных и снежных регионов.

Высокий и ранний урожай овощей в теплицах в значительной степени зависит от своевременного и высококачественного проведения подготовительных, профилактических работ и обеспечения необходимыми средствами производства, материалами и оборудованием.

В зарубежных странах, с целью обеспечения продовольственной безопасности и распространении продукции на мировом рынке, фермерские хозяйства, как правило, имеют государственную поддержку.

В России значительная часть овощной продукции производится на индивидуальных участках (дачных, приусадебных), а численность занятых индивидуальным овощеводством составляет около 90 млн человек. Но в течение последних 15 лет положение в садово-огороднических товариществах сложилось неблагополучно, что привело к уходу населения из этого рода деятельности.

В связи с дефицитом продовольствия в постперестроечные годы, в страну хлынул поток дешевой импортной продукции - сотни тысяч тонн. Качество всей этой продукции, выращенной иногда и в антисанитарных условиях, напичканной пестицидами физически невозможно проконтролировать.

Ввиду угасания индивидуального овощеводства и ожидаемых утрат тепличных площадей, дефицит овощной продукции будет только нарастать. Если не будут приняты действенные меры, то этот дефицит станут покрывать уже не наши производители, а кто угодно и, в первую очередь, агрофирмы стран ВТО.

Эти меры должны быть приняты еще ранее, сейчас же они носят неотложный характер, так как от них зависит продовольственная безопасность страны и ее демографическое состояние. Эти меры заключаются в обновлении тепличных хозяйств новыми высокотехнологичными теплицами и масштабном переходе овощеводства с открытого грунта на закрытый, путем образования в стране массива фермерских тепличных хозяйств, способных обеспечить страну овощной продукцией.

Урожай овощей в теплицах в значительной степени зависит от своевременного и высококачественного проведения профилактических и подготовительных работ и оснащение необходимым оборудованием, средствами производства и материалами.

Разрабатываемая система относится к с/х и теплоэнергетике в сооружениях защищенного грунта. В процессе выращивания растений в теплице с созданием требуемого теплового режима с наименьшими затратами энергии возникают трудности. При ночных заморозках возможно подмерзание растений, а в дневное время происходит увядание из-за высокого уровня солнечной радиации, вызывающего перегрев воздуха в теплице.

Недостаток существующих систем регулирования температуры:

- необходимость создания сложных систем автоматического регулирования температуры;

- содержание устройств с большими элементов создающих тень, что негативно влияет на рост растений;

- невозможность получения тепловой энергии в сочетании с другими инженерными системами

На рисунке 1, представлен общий вид комплексной кольцевой теплонасосной системы для обогрева теплицы.

Рис. 1. Кольцевая теплонасосная система

В данной системе установлены два тепловых насоса ТН1 и ТН2.

ТН2, используя рассеянное тепло земных недр, постоянно поставляет тепло в систему из грунтового коллектора.

ТН1 увеличивает накопление тепла и стабилизируется температура воды в контуре при использовании перегретого воздуха теплицы, отнимая тепло от ребристого воздушно-водяного коллектора и поставляя его в контур, состоящий из водяного циркуляционного насоса и аккумулятора тепловой энергии.

Потребителями тепла являются почва, воздух и система полива растений в холодное время.

Кольцевая система полностью берет на себя функцию отопления теплицы в летнее время, а в осенне-весеннее время при недостатке тепловой энергии возможно дополнительное использование традиционной автономной системы отопления.

При повышении температуры воздуха в теплице днем выше 26 градусов, тепловой насос ТН1 в теплице, перекачивая тепло в тепловой аккумулятор в виде горячей воды, начинает охлаждать воздух. Тепло в тепловом аккумуляторе ТН2 может храниться длительное время и при необходимости использоваться для полива растений и обогрева теплицы.

При падении температуры воды в ТА ниже 29 градусов, включается тепловой насос ТН2, перекачивающий тепло из грунта. Когда тепла от тепловых насосов недостаточно при длительных заморозках, для догрева воды в аккумуляторе до необходимой температуры используется электронагреватель.

Разработанная система теплоснабжения теплицы отличается тем, что:

- для использования тепла перегретого воздуха в теплице система снабжена тепловым насосом;

- кольцевая система снабжена автономной системой отопления [2].

Источник теплоты ТН1 работает по классической схеме теплового насоса. Источник ТН2 содержит вентилятор, скорость которого меняется в зависимости от температуры воздуха в теплице при перегреве. Потребители тепловой энергии в системе теплоснабжения замыкаются на продукт системы, которым является растение.

Преимуществами кольцевой системы теплоснабжения являются:

- безопасность и эффективность транспортировки тепла, связанная с тем, что перенос теплоты осуществляется водой с температурой! 8-32 С, поскольку при такой температуре нет заметной теплоотдачи, не образуется конденсат на поверхности труб, не используется теплоизоляция;

- использование тепловых насосов, позволяющих производить энергии больше, чем потреблять;

- возможность сочетания кольцевых теплонасосных систем с другими инженерными системами получения тепловой энергии;

- не требуется сложные системы автоматического управления, поскольку все регулирование сводится лишь к поддержанию определенного значения температуры воды в контуре.

Результаты опыта по определению эффективности аккумуляции излишков тепла представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты опыта по определению эффективности аккумуляции излишков тепла

Время, мин 0 10 20 30 40 50 60

Температура верхних слоев, °С 21 22 26 27 26 25 23

Температура нижних слоев, °С 21 22 23 23 24 23 23

Температура после смесителя, °С 21 22 23 23 24 23 23

Температура в теплице, С 16 21 27 29 28 24 21

нагрев охлаждение

Положение рукоятки смесителя, Горячая 0% Холодная 100%

По полученным опытным данным построены зависимости изменения температур верхних и нижних слоев воды в аккумуляторе тепла и температуры воздуха в теплице, рисунок 2.

Рис. 2. Изменения температур верхних и нижних слоев и температуры воздуха При проведении опыта было установлено, что при высоком уровне

облучения происходит выделение большого (0,15кВт*ч) количества тепловой энергии, которое обычно удаляют из теплицы с помощью системы вентиляции.

Опыт показал, что применение системы аккумуляции тепловой энергии позволяет уменьшить скорость нагрева воздуха в теплице и аккумулировать излишки тепла.

Проведем расчет количества аккумулированного тепла во время проведения эксперимента:

Qa = 4,2 х 30 х (23 - 21) = 252 кДж или

5 04* 1 03Дж

Qa =-т—=0,07 кВт*ч

3,6*10ь

Расчеты показали, что за 60 минут проведения опыта было аккумулировано 252 кДж или

0,07 кВт*ч тепловой энергии, при энергозатратах на источник света 0,15 кВт*ч.

Определим эффективность системы аккумулирования:

Э = 015~°045Дж * 100 = 70 %

0,15

Опыт по определению эффективности аккумуляции излишков тепловой энергии показал,

что система аккумуляции не только снижает пиковые значения и уменьшает диапазон

изменения температуры воздуха в теплице, но позволяет аккумулировать до 70% излишков тепла возникающих, при высоких температурах воздуха в теплице используя собранное тепло в дальнейшем для обогрева [3]. Результаты опыта по определению эффективности использования аккумулятора тепла для подавления пиковых тепловых нагрузок представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты опыта по определению эффективности использования аккумулятора тепла

для подавления пиковых тепловых нагрузок

Статификация

Время, мин 0 10 20 30 40 50 60

Температура в теплице, С 16 21 27 29 28 24 21

Положение рукоятки смесителя, %. Горячая 0% Холодная 100%

Без статификации

Температура в теплице, С 16 23 30 34 34 28 24

нагрев охлаждение

По полученным опытным данным построены зависимости изменения температуры воздуха в теплице при использовании системы отопления теплицы с аккумулятором и без аккумулятора тепловой энергии.

Рис. 3. Изменение температуры воздуха в теплице

Опыт показал, что снижение пиковых значений температуры воздуха в теплице на 15%, позволяет избежать перегрева растений в дневное время при высокой активности солнца и аккумулирует до 70% излишков тепла, теряемых при существующих способах регулирования микроклимата.

Список литературы /References

1. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ekoteplo.com/ru/ (дата обращения: 10.10.2019).

2. Кожухов В.А, Семенов А.Ф. Патент на полезную модель 94110 Российская Федерация. МПК А01 G9/24. Кольцевая система теплоснабжения теплицы; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО КрасГАУ. Заявл №-2008117578/22; 2008.05.04; опубл. 2009.02.10.

3. Уонг X Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров // Пер. с англ. Справочник. М.: Атомиздат, 1979. С. 216.

4. Семенов А.Ф. Разработка модели оптимального энергетического режима теплицы / А.Ф. Семенов // Современные тенденции развития АПК в России: V Международная научно-практическая конференция молодых ученых (26 марта 2007 г.) / КрасГАУ. Красноярск, 2007.

5. Ковалев В.М. Теория урожая/ В. М: Ковалев // М.: Изд-во МГУ.

6. Кожухов В.А. Повышение эффективности энергообеспечения теплицы / В.А. Кожухов, Н.Б. Михеева, А.Ф. Семенов // Вестник КрасГАУ: Выпуск № 6 / КрасГАУ. Красноярск, 2009. С. 127-132.

7. Тараканов Г.И. Овощеводство/ Г.И. Тараканов, В.Д. Мухин, К. А. Шуин и др. // М.: Колос. М., 2002. С. 472.

THERMAL PROTECTIONS TO PROTECT INDUCTION MOTORS Asainov G.Zh.1, Kassimova G.D.2 (Republic of Kazakhstan) Email: Asain563@scientifictext.ru

1Asainov Gibrat Zholamanovich - PhD in Electrical power engineering, Senior Lecturer, DEPARTMENT OF ELECTRIC POWER SUPPLY; 2Kassimova Gulden Davleshovna - Master of engineering, Senior Lecturer, DEPARTMENT OF RADIO ENGINEERING, ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATION, S. SEIFULLIN KAZAKHAGROTECHNICAL UNIVERSITY, NUR-SULTAN, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN

Abstract: this article discusses the protection of induction motors (IM) with voltages up to 1000 V. Their main characteristics and parameters. Circuit breakers with thermal release, types of thermal relays as well as their advantages and main disadvantages. It was also found that at present, a thermal relay of a magnetic starter or a thermal release of a circuit breaker is used to protect against overheating. However, these protections do not always adequately respond to overheating of the stator winding due to the fact that its operation is based on measuring the current IM. Keywords: induction motors, overheating, automatically circuit breaker, thermal relay, magnetic starter.

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ Асаинов Г.Ж.1, Касимова Г.Д.2

1Асаинов Гибрат Жоламанович - доктор (PhD) электроэнергетики, старший преподаватель,

кафедра электроснабжения; 2Касимова Гульден Давлешона - магистр технических наук, старший преподаватель, кафедра радиотехники, электроники и телекоммуникаций, Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, г. Нур-Султан, Республика Казахстан

Аннотация: в данной статье рассматривается защита асинхронных двигателей (АД) с напряжением до 1000 В. Их основные характеристики и параметры. Автоматические выключатели с тепловым расцепителем, виды тепловых реле, а также их достоинства и основные недостатки. Выяснено также, что в настоящее время для защиты от перегрева используется тепловое реле магнитного пускателя или тепловой расцепитель автоматического выключателя. Однако эти защиты не всегда адекватно реагирует на перегрев обмотки статора из-за того, что ее работа основана на измерении тока АД. Ключевые слова: асинхронный двигатель, перегрев, автоматический выключатель, тепловое реле, магнитный пускатель.