WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 18 |

Повышение эффективности облучения меристемных растений с использованием светодиодных установок

-- [ Страница 9 ] --

mобл.–количество выращенных растений при использовании дополнительного облучения.

Затраты З обл. определяются как сумма капитальных (Е н К) и эксплуатационных (ЭЗ) затрат на оборудование:

Капитальные затраты определяются по формуле:

где К Т – коэффициент, учитывающий транспортные расходы, принимается равным 11% от стоимости облучательных установок – Ц ОУ, коэффициент, учитывающий затраты на монтаж, принимается 20-25% от Ц оу, Е н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

Эксплуатационные затраты определяются как:

С Э – затраты, связанные с потреблением электроэнергии; С А – затраты на амортизационные отчисления; З П – затраты, обусловленные выплатой заработной платы электромонтерам; З ТОР – затраты на техническое обслуживание и ремонт.

Стоимость потребляемой электроэнергии находится как:

где 1 - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в ПРА; – стоимость 1 кВт*ч электроэнергии; N – число ламп; Т обл – время работы лампы.

Амортизационные отчисления подсчитываются как:

где Ц Л – цена лампы, Т л и Т АР – срок службы лампы и арматуры соответственно.

Затраты на выращивание растений определяются как:

где Срастения – себестоимость растения, m- количество растений, Кр – коэффициент роста определяется из выражения:

где mобл – количество растений полученных при дополнительном облучении, m – количество растений полученных без дополнительного облучения.

После решения выражений (2.2), (2.3), (2.4), (2.5), (2.6), (2.7), (2.8), (2.9) были получены зависимости, приведенные на рисунке 2.2.

Приведенные удельные затраты Анализ данных показал, что при использовании светодиодной облучательной установки Вариант 3 (с соотношением красного, синего и белого 50%:25%:25%) удалось получить наибольшее число выращиваемых растений и уменьшить приведенные удельные затраты, тем самым научно обосновать параметры спектрального состава облучения меристемной малины сорта «Гусар».

2.3 Необходимость эксэргетического анализа преобразований энергии в сельскохозяйственном В соответствии со вторым началом термодинамики (ВНТ) и законом выживания (ЗВ), энергия, потребляемая различными преобразователями (потребителями), потенциально не вся может быть преобразована в требуемый вид. Часть ее рассеивается, безвозвратно деградирует в менее ценный вид энергии. Для разных видов энергии и различных типов преобразователей эта часть энергии (получившая название анергия), потенциально непревратимая в требуемый вид, может существенно различаться. Для количественного учета качества (превратимости, работоспособности) разных видов энергии используют величины энтропии или эксэргии – свободной энергии Гиббса. Эти величины определяют на основе ВНТ или ЗВ. Более сложно рассчитывать энтропию. Ее невозможно непосредственно измерить. Эксэргию существенно проще рассчитывать. Необходимость установления (расчета, измерения) эксэргии при анализе преобразований энергии непосредственно вытекает из определения ЗВ.

До середины восьмидесятых годов XX столетия в промышленной энергетике применяли энтропийный анализ преобразований энергии. Эксэргетический анализ как наиболее удобный, компактный и наглядный метод анализа преобразований энергии техническими устройствами выделился в самостоятельное направление в 1950-х гг. Начиная с 1980-х гг. в промышленной энергетике большинства стран мира предпочтение отдано применению эксэргетического анализа перед энтропийным [23].

Название величины «эксэргия» было введено югославским инженером 3.

Рантом в 1956 г. (Z. Rant). Слово «эксэргия» имеет греческое происхождение (приставка «ех» означает высокую степень, «ergon» – работа) и означает работоспособность. В термодинамике этот термин означает максимальную работоспособность. Эксэргия представляет собой ту часть общей энергии, которая потенциально пригодна для преобразования данным типом преобразователя в требуемый вид энергии. В общем виде аналитическая связь между общей энергией (W), анергией (а) и эксэргией (е) выражается формулой Термодинамический (термический) КПД данного типа преобразователя (m) через эксэргию и общую энергию выражается формулой (2.11):

Практическое значение КПД данного типа преобразователя энергии, как известно, зависит от его конструктивного исполнения и режима работы. Оно всегда меньше теоретического значения КПД.

Эксэргетический метод анализа хорошо сочетается с системным подходом и технико-экономическим анализом. Величина эксэргии непосредственно представляет универсальную меру потенциальной превратимости (работоспособности) любого вида энергии. Необходимость использования подобной величины отмечал В.И.Вернадский. Он отмечал отсутствие «общей единицы для количественного сравнения всех естественных производительных сил» и указывал на необходимость и возможность иметь такую единицу: «между тем необходимо и возможно к единой единице привести все; только при этом условии можно подойти к полному количественному анализу той потенциальной энергии страны, которая может дать удобное для жизни представление о пределах заключающегося в данной стране народного богатства» [33]. Из этой цитаты видно, что эксэргетический анализ необходим не только для анализа преобразований энергии, но и для социально-экономического анализа.

При рассмотрении вопросов энергосбережения в сельскохозяйственном производстве, к сожалению, в большинстве случаев пользуются балансом общей энергии без количественного учета качества (превратимости) различных видов энергии. Для устранения этого недостатка пользуются различными коэффициентами, энергетическими эквивалентами, а также расчетным определением затрат первичной энергии. Однако такая замена эксэргетического анализа не обеспечивает надежного количественного учета качества различных видов как техногенной, так и природной энергии, используемой в сельскохозяйственном производстве.



В промышленной энергетике такой учет надежно осуществляют на основе эксэргетического анализа. Так как сельскохозяйственное производство главную часть техногенной энергии получает от промышленной энергетики, то, исходя и из этого обстоятельства, также видна необходимость применения эксэргетического анализа при решении задач энергосбережения в растениеводстве и аграрной отрасли производства в целом. Эксэргетический анализ, к сожалению, не получил должного распространения применительно к главным биологическим преобразователям энергии – растениям, которые являются первичными преобразователями солнечной энергии в экологии и аграрном производстве.

Рассмотрим кратко состояние оценки потенциальной превратимости энергии главными первичными преобразователями энергии в сельском хозяйстве и экологии – растениями. Разработку методики для определения (количественной оценки) эксэргии природной энергии оптического излучения (света) на входе в растения проводило большое количество отечественных [21] и зарубежных ученых. Такая методика, в первом приближении, научно обоснована. На ее основе разработаны отечественные отраслевые стандарты [47], которыми регламентирована такая оценка. Подобная оценка предусмотрена и немецкими национальными нормами DIN [92]. В этих стандартах и нормах приведена система величин и единиц для оценки потенциальной превратимости солнечной энергии применительно к процессу фотосинтеза растений. Для непосредственного измерения в соответствии с этой методикой величины фотосинтезной энергии – свободной в отношении фотосинтеза растений энергии оптического излучения (тождественной эксэргии), созданы специальные приборы – фитофотометры – как в нашей стране [23], так и за рубежом. Эти приборы позволяют непосредственно измерять мощность поступающей на поверхность земли эксэргии солнечного излучения для растениеводства.

Вопрос оценки эксэргии оптического солнечного излучения в отношении фотосинтеза растений – основного первичного процесса преобразования энергии в растениеводстве и экологии – можно считать в должной мере решенным. Достаточная разработанность для практических целей вопроса оценки эксэргии солнечного излучения на входе в растения является благоприятным условием для применения эксэргетического анализа при решении задач энергосбережения в сельскохозяйственном производстве. Приоритет на способ оценки фотосинтезного действия оптического излучения на растения защищен отечественным авторским свидетельством на изобретение.

Эксэргетическая оценка энергии на входе в технические преобразователи наиболее полно разработана и широко применяется в промышленной энергетике в последние десятилетия [76]. Как ясно из предыдущего, общая система эксэргетической оценки энергии на входе в технические и биологические преобразователи энергии реально существует. Это, несомненно, благоприятствует применению общего эксэргетического анализа преобразований природной и техногенной энергии в агроэнергетике для решения задач энергосбережения в сельскохозяйственном производстве и АПК в целом.

Необходимо иметь в виду имеющиеся сомнения в целесообразности применения эксэргетического анализа в процессах биоконверсии энергии. Основным доводом против такого анализа приводят положение о том, что реальные процессы биопреобразований энергии происходят при уровнях мощности (скоростях, облученностях, интенсивностях), насыщающих или близких к насыщению, при которых эксэргия далеко не полно используется из-за явления насыщения. Однако при этом упускают из вида особо важное преимущество такого анализа, состоящее в обеспечении корректной точки отсчета (начала исчисления) при анализе преобразований энергии для корректного определения теоретического и практического КПД биопреобразований энергии различными видами конкретных преобразователей (растения, животные, микроорганизмы). Это особенно важно при сравнительной оценке использования ими разных первичных энергоносителей (различных кормов, субстратов, оптического излучения с различным спектральным составом). Корректный количественный эксэргетический анализ как биоконвесии энергии организмами, так и техногенными преобразователями энергии особенно необходим в связи с разработкой машинных высокоэффективных (точных, оптимальных) технологий в земледелии и животноводстве. Без эксэргетического анализа корректная количественная оценка меры эффективности (оптимальности, точности) таких технологий, очевидно, невозможна.

Энергия солнечного излучения, приходящая на поверхность Земли, – главный первоисточник энергии для фототрофных растений. Зеленые растения включают эту энергию во все процессы живой природы биосферы. В соответствии с общими принципами энергосбережения, принятыми в этой работе процессы преобразования энергии при получении сельскохозяйственной продукции необходимо рассматривать на основе эксэргетического анализа с учетом биоконверсии энергии. Главный процесс биологических преобразований энергии в аграрном производстве – фотосинтез растений. В связи с этим оценку агроэкологических условий целесообразно начать с определения потенциальной превратимости энергии солнечного излучения в процессе фотосинтеза растений – эксэргии энергии оптического излучения (света) в отношении фотосинтеза растений. Эта величина может сыграть роль начала корректного исчисления (точки отсчета) в определении всех других агроэкологических величин.

Попытки определения этой величины для суммарного сложного (разноспектрального, немонохроматического) солнечного излучения непосредственно на основе ВНТ не привели к положительным результатам [17]. Ее определение оказалось возможным посредством двух последовательных этапов. Сначала определялась эксэргия (максимальная фотосинтезная эффективность) монохроматического излучения с длиной волны 680 нм, которая соответствует максимальному значению спектральной эффективности фотосинтеза. Затем, используя данные по относительной спектральной эффективности фотосинтеза (спектр действия фотосинтеза), установленной экспериментально или расчетным путем, определялась эксэргия сложного солнечного излучения [45].



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 18 |
 

Похожие материалы:

« Нигматулин Ильдар Дагиевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТРАКТОРОВ, ОСНАЩЕННЫХ ГАЗОБАЛЛОННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Специальность 05.20.03 – Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Володин В.В. Саратов – 2014 2 Содержание СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1 1.1 Системы ...»

« Кожевников Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО КОТЕЛЬНОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И НЕФТЕХОЗЯЙСТВ 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства Диссертация на соискание степени кандидата технических наук научный руководитель: д.т.н., профессор, академик РАСХН, заслуженный деятель науки РФ Стребков Д.С. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………………………………. 6 Актуальность ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.