Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Термоконтрастный режим искусственной инкубации куриных яиц

ВАК РФ 06.02.04, Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Автореферат диссертации по теме "Термоконтрастный режим искусственной инкубации куриных яиц"

Р Г ^МиРийтерство сельского хозяйства и продовольствия

ч ~ !ТО Российской Федерации

1 ¡5 ;.;'!м

Донской государственный аграрный университет

На правах рукописи ТРИШЕЧКИН Петр Федорович

-ТЕРМОКОНТРЯСТНЫИ РЕЖИМ ИСКУССТВЕННОЙ ИНКУБАЦИИ КУРИНЫХ ЯИЦ

Специальность 06.02-.04 — частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

{ Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

ПЕРСИАНОВКА 1994

Диссертационная работа выполнена на кафедре частной зоотехнии Донского' государственного аграрного университета, Быстрянскои птицефабрике и в Особом' конструкторско-технологическом бюро «Старт».

Научный руководитель Консультант

— доктор сельскохозяйственных наук, профессор Э. И. Дерлугян

—доктор технических наук, профессор, лауреат премии Совеча Министров СССР Е. И. Фанд.еев

Официальные оппонентй: доктор сельскохозяйственных

. наук, профессор В. Т. Скляр; кандидат сельскохозяйственных наук В. Н. Бевзюк

Ведущая организация — Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия.

Защита диссертации состоится <2.7 » 1994 г.

на заседании диссертационного совета К. 120.44.01'/в-Донском государственном аграрном университете. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 346493, ст. Персиаповка Октябрьского (с) района Ростовской области, ДГАУ.

Автореферат разослан « •/ 7 » ЙСмдРА_ 1994 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент Ю. А. Колосов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Промыпленное цтицеводство России, которое отметило в 1994 году своё тридцатилетие, продолжает занимать видное место в снабжении населения высококачественным продовольствием. К числу наиболее ответственных технологических процессов.этой отрасли сельского хозяйства относится инкубация, .а определяющая физическим параметром последней, как известно, является температура. Она оказывает решающее влияние на результативность инкуба-' ции и поэтому дальнейшее совершенствование теплсшх режимов рассматриваемого процесса с целью повышения выводимости куриных яиц _ и жизнеспособности цыплят .представляет собой .важную народнохозяйственную задачу. . •

Диссертация выполнялась в соответствии с . Республиканской (Федеральной) целевой научно-технической программой на 1902-1095 годы "Продукция птицеводства", одобренной коллегией Минсельхоза России и президиумом Россельхозакадемки (Постановление М10/9 от. 8.10.92). Её результаты направлены на решений задач, сформуЛиро- • ванных в п.3.014 указанной программы:"Разработать и. внедрить технологические процессы шпгубирования яиц, обеспечивающие'повышение выводимости по всем видам птицы на 2-4%, производительности труда в 1,5-2 раза". ■ ■ -

Цель и задачи диссертации. ■ Целью'работы является повышение , выводимости куриных яиц и жизнеспособности цыплят путем разработки и внедрения нового термококтраетного режима'искусственной ин- • куСааии на основе результатов теоретических и " экспериментальных • исследований теплофизичсских и тепдоипериконных свойств инкубиру-. Г.' емых Я1Ш,. а также .'их теплового состояния в гнезде курииы-каседки. н в инкубационном икзфу. .: . ■ ''-'".•" ".-' ~':Ч''.

Зля достижения 'указанной цели в. диссертации были- поставлены и реаены следующие задачи: ' ■ / , .'• . .'--''., ;

- разработана специальная'' контрольно-измэр«1тельная и исследовательская аппаратура для изучения тепловых режимов/я;гц при их-' инкубации; . "'•/''. .:' •'_'"• л■"•.'. '<"■:

- определены теплофизические и теплоютерционпые 'свойства ку-' риных яиц как объектов инкубации;- - - ';-/".'.;,:••. '

- проведены аналитические и экспериментальные-■ исследования' • тепловых режимов яиц в гнезде куницы-наседки и п инкубационном екафу; " ' ■ '■'V. Г' л •'.•''''.'••';.'.'

. - на основании результатов теоретических'и экспериментальных исследований сформулированы научно обоснованные рекомендации по использованию нового температурного реяима в инкубаторе, проведена их экспериментальная проверка и даны предложения Промышленности по повышении эффективности инкубационных процессов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

■ - определены неизвестные ранее теплофизические свойства куриного яйца него отдельных компонентов, .которые позволяют вести / расчёт температурного поля яиц и оценивать влияние внешних температурных воздействий на тепловое состояние развивающегося эыбрио-.яа;

- впервые получены значения коэффициентов теплоотдачи от по-герхзоста яйца, находящегося а гнезде курицы-наседки, к окружавшему воздуху;

- предложены Еввдютческие соотношения и методики расчёта, иовкааюиие определять тепловое состояние яиц в стационарных п яереходных режимах естественной инкубации, которые можно рассыат-гягазга как тепловую динамическую модель яйца;

- .ттреглохен лозый термоконтрасткый способ инкубации яиц, абетае'чиЕошкй сущесгзешое повышение вывода и жизнеспособности

ЗДКВЯТ,

¡Практическая значимость ' диссертации состоит в том,' что:

- разработан комплекс приборов и устройств, а таклсе предложены 1.:гтодик;-!, поззоляодлз проводить работы по совершенствованию тепловых ?ек!'ысв инкубационных процессов и теплотехнического оборудования птицефабрик;-

- даны рекомендации по реализации в промышленных условиях нового термоконтрасгкох'С pe.rja.-a ГйхуЪътт япц сельскохозяйственной птицы с целью повышения их выводимости и .юганесагособкости молодняка. '

Опытно-ароыыаленная проверка результатов теоретических исследований -и сделанных -на «х основе практических .рекомендаций про-водидась на -Екстряшкой птицефабрике и в фермерском хозяйстве "Зодиак" Иорозовского района Ростовской области, а также в Ссобом кснструкторско-технологических бюро "СтарТ" (г. Новочеркасску.

Апробация работы проводилась на: .,

- ежегодных научных конференциях Донского государственного аграрного университета в 192?-1994 гг.;

- всероссийских координационных совещаниях, провозимых Все-

российским научно-исследовательским и технологическим институтом птицеводства (г. Ростов-на-Лону, 1992г.; г. Углич. 1993 г.);

- ХХХХШ научно-технической конференции Новочеркасского государственного технического университета в 1994 г.;

- Международной научно- технической конферешим "Азтсматкга-ция биотехнических систем в условиях рыночной экономики и конверсии" (г. Москва, 1994 г.);

- IV Межгосударственной научно-технической конференции "Теоретические к практические аспекта применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов в АПК" (г. Москва, 1994 г.).

Публикация результатов исследований. Основные результаты работы опубликованы в 11 статьях, информационных листках и тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и предложений производству, списка литературы к приложений. Материал изложен на' 105 страницах макинопи'сно-го текста, содержит 21 таблицу' и 47 рисунков, список литературы включает 122 работы, а том числе 22 на иностранных языках.

СОДЕРНАКИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной диссертационной работы и еэ связь с Рс-с публиг-акской целевой научно-технической программой, а также сформулироганы цель и задачи исследований. • ' ^

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕПЛОВЫМ РШм!ч ИНКУБАЦИИ И СРЕДСТЕАМ ИХ КОНТРОЛЯ.

Проанализированы отечественные и зарубежные литературные источники с результата.1«! исследования температурных режимов естественной и искусственной инкубации. В отдельных работах отмечается благоприятнее влияние на развитие зародька переменных температур и рекомендуется пире использовать периодические охлаждения инкубируемых яиц при искусственной инкубации, так гак это повышает количественные * и качественные показатели процесса по сравнению с режимом стабильных- температур. Аьторы указанных работ предлагают два или три раза в сутки кратковременно-за 10...40 кинут снижать температуру в инкубационных скафах до.30...32°С, а затем быстро её восстанавливать до регламентного значения 37,5...37,7°С. Такой

. 4 - .

редим хотя и отличается от стандартного режима инкубации при стабильной температуре, ■ но ещё весьма далёк от "идеальных" условий, существующих в гнезде курицы-наседки,' при которых, как известно, . выводимость яиц приближается к 1002 и обеспечивается высокая жизнеспособность цыплят.

Следует отметить, что используемые для исследования тепловых редимоь инкубации средства контроля температуры не в полней мере отвечают .современным метрологическим требованиям и не полностью учитывают специфику контролируемого объекта, особенно в условиях естественной инкубации.

Для аналитического изучения теплового состояния инкубируемых яиц и обобщения результатов исследования необходимо иметь данные о тенлофизических и теплоинерциоьных свойствах объектов инкубации, а тсикэ с5 условиях теплообмена яиц с окружающей средой в инкубационном пкафу и в гнезде курицы-наседки. В требуемом объёме такие сведения в литературе отсутствуют. Для определения и уточнения указанных характеристик необходимо создать соответствутацую аппаратуру и' г.ровости комплекс теоретически и экспериментальных .исследований.

Обгср литературы, анализ к сравнительная оценка температурных регвшзг, а тагда результатов естественной и искусственной ин-куЗац'.и позволил:; вздвккуть гипотезу с целесообразности осуществления в цро;йЕлешшх инкубаторах тепдезых режимов, близких г. условиям высилквания яиц курице-й-наседкой, что соответствует основному принципу бионики-учкться у природы, которая за тысячелетия допела многие биологические процессы до совершенства. Для провер-кк этой гипотезы £ диссертации предлагается новый, так называемый термоконтразтиыи режим, реализующий такие температурные всздейст-}'.и;1 на ил;убируемь:й яйца, каким они подвергается в гнезде наседки.

1£рл разработке термоконтрастиого режима инкубации необходимо быта рег.г/ь ряд взаимосвязанных научно-технических и практических , задач, перечисленных выше. Решение первой из них рассматривается , в сл&дуМчёп главе диссертации.

2. РАЗРАБОТАЛ СШШАШЕСЙ КОИТРОПЫЮ-КЗМЕРИТЕЛЬНОЯ И ИССДБ-ДОЗй'ТЕЛЬСКОЙ АППАРАТУРЫ. ДЛЯ ЮУЧЕШ'Д ТЕПЛОВЫХ РКИМОВ К СВОЙСТВ ГСчКЛйРУЕКЖ ЯИЦ

Основкш прибором для исследования тепловых режимов инку. бацни является специальна"* измеритель температуры поверхности и

содержимого инкубируемых яиц. Анализ условий инкубации и специфики объекта контроля позволил сформулировать ряд требований к такому прибору. Он должен быть многоточечные и многофункциональным; узкодиапазонным, быстродействующим и точным; автоматическим и ре -гистрирующиы, а также обеспечивать дистанционное измерение темпе ратуры. Разработанный термометр полностью удовлетворяет указанным требованиям.

В его состав входят шесть .малогабаритных полупроводниковых термопреобразователей (ТП) Погружаемого и поверхностного типов, а гайке вторичный прибор, выполненный на базе стандартного автоматического моста САМ) с переградуированной шкалой. Вводимые в яйцо игольчатые ТП могут подвергаться стерилизации, а крепление повех-ностных термопреобразователей обеспечивает их надёжный контакт со скорлупой и не мешает повороту и перекатыванию яиц в гнезде птицей-наседкой.

Для обеспечения работы указанных ТГТ с АЫ использован описанный в диссертации принцип согласования: Проанализированы источники погрешности термометра и предложена методика их минимизации. Получены аналитические соотношения для расчёта параметров измерительной схемы' рассматриваемого прибора и оценки его точности: Термометр имеет следуюале основные технические характеристики: диапазон контролируемых температур 32. .. 42 или 20.. .40°С; число точек контроля - б; основная абсолютная погрешность не более 0,2°С. •, " ••'..•...•

Для экспресс-контроля температуры тела наседки, поверхности инкубируемых яиц и тепловых имитаторов наседки разработан удобный для оперативного контроля цифровой переносной термометр, который обеспечивает измерение температур в диапазоне от 22 до 42°С с погрешностью, не превыйаощей 0,1°С, а его масса не более 0,5 кг.

В состав разработанной, исследовательской аппаратуры входят специальные калориметры, позволяющие определить теплофизические и теплоинерщюнные свойства инкубируемых яиц. а также коэффициенты, характеризующие условия их теплообмена с окрухзхаей средой. В диссертации дано краткое описание принципов действия и конструктивного оформления указанных калориметров, приведены методики определения соответствуют^« параметров. ' • . . .

Созданный комплекс приборов, учитывающий специфику .объектов и условий инкубации, был использован для исследования тепловых режимов куриных яиц в гнезде наседки и ишфбавдонном шкафу. . Ос-

новные результаты этих исследований излажены в последующих главах работы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОИСИЧЕСКИХ И ТЕПЛОИНЕРЦИОННЫХ СВОЙСТВ ИНКУБЙРУЕШЗЕ ЯИЦ И ИХ ТЕПЛООТДАЧИ

Обобщена имеющиеся в литературе и получены новые сведения о теплофизкческих свойствах - плотности (р ), теплоёмкости (С ), тепло- и температуропроводности (Л и 0. ) куриного яйца и его отдельных компонентов в диапазоне температур 28...48°С. Для определения указанных характеристик с помоиью разработанной измерительной аппаратуры проведён комплекс соответствующих экспериментально-аналитических исследований, план- которых был составлен так, чтобы при минимальном числе опытов могшо было с помощью известных справочных данных (они отмечены звёздочками) вычислить значения остальных теплсфизических параметров (см. табл. 1)

Таблица 1

Яйцо и его компоненты Теплофиэический параметр

р .кг/м3 С ,кДж/(кг-Ю Л, Вт/(м-К) £2-107м2/с

Белок Желток Скорлупа Содержимое яйца Яйцо в целом 1039-1042* 1028-1035" 2230-2316* 1026-1035 1055-1096' 3,56* 2,71 0,88 2,93-3,56 3,01-3,27 0,58 0,31 0,93* 0,35-0,64 0,513-0,522 1,57 1,09 4,80* 1,25-1,81 1,53

Установлено, что теплофизические свойства белка и желтка существенно отличаются друг от друга. Это мохно объяснить различием их состава: большое содержание воды в белке обуславливает его по-Ы-Жнну» теплоемкость, а значительное ( до 32 7.) содержание жирь з хелтке снижает его тепло- и температуропроводность по сравнению с белком соответственно на 70 и 44".

Интенсивность теплообмена инкубируемых яиц с окружающей средой определяется коэффициентами теплоотдачи: вынужденной конвекцией в инкубационном шкафу (еЬк ), лучеиспусканием ( с^ ), свободной конвекцией б гнезде курицы-наседки или в инкубационном шкафу при отключёняом вентиляторе (а* ) и от низшей части поверхности яйца, соприкасающейся с подстилкой гнезда ( оСд ). Полный коэффициент теплоотдачи, учитывающий все способы переноса тепла от яйца

- 7 -

в окружающую среду, обозначен сС .

Исследование условий теплообмена в инкубационной шкафу достаточно полно выполнено М.А. Львом, а результаты этих исследований изложены в его монографии. Поэтому основное внимание в диссертации было уделено изучению теплообмена при естественной инкубации. Путём преобразования известных соотношений применительно к Объекту инкубации были получены формулы для определения коэффициентов теплоотдачи oig и oLA . Учитывая, что специфичность движения воздуха в порах подстилки гнезда не позволяет использовать для расчёта d/¡ формулы, приводимые в теплотехнической литературе, указанный коэффициент теплоотдачи определялся экспериментально. Обработка результатов эксперимента позволила получить простые соотношения для вычисления полного коэффициента теплоотдачи от яйца к окружающей среде (в Вт/(м2,К)):

- яйцо в гнезде d~6¿+Q,05ü8;

- яйцо в спокойном воздухе cL~ 8,7+0,05 Д8,

где ¿6 -перепад температур между теплоотдкоаей поверхностью и-окружающей средой, изменяющийся в пределах 8...20°0.

Опытные и расчетные данные хорошо согласуются между собой, что позволяет использовать полученные в диссертации формулы • при расчетах и исследовании теплового состояния куриных яиц, находящихся в процессе инкубации. Показано, что значения коэффициентов теплоотдачи яиц в инкубаторе и гнезде различны. Поэтому при естественной и искусственной инкубации температуры развивающегося эмбриона в переходных режимах могут существенно отличаться друг от друга

При. изучении теплоинерционных свойств куриного лица било принято допущение, что оно является инерционным звеном первого порядка. В этом случае, если на рассматриваемое физическое тело, имеющее начальную температуру , со стороны окружающего воздуха наносится ступенчатое тепловое возмущение, то его среднеобъ-емн&я температура изменяется по закону

8-(8r9a)(i-eb+S0. . (1)

Здесь: - температура воздуха; t - текуцее время. Постоянная времени, характеризующая инерционные свойства яйца, рассчитывается по соотношению t-fflCfoii")"' , где П .. С и F - масса, удельная теплоёмкость и площадь теплоотдэощей поверхности инкубируемого яйца.

- 8 - '

В результате исследований было установлено, что в гнезде курицы-наседки коэффициент оС может изменяться в пределах от 5 до 10 Рг/(м2-К), а в'инкубационном шкафу по данным Ы.А. Льва значения этого коэффициента находятся в пределах от 10 до 50 Вт/(м2*К). Зависимость, построенная для возможного диапазона изменения сС , показала, что куриное яйцо при малых значениях сС (это характерно для условий естественной инкубации) обладает значительной инерционностью: при нанесении возмущающего воздействия переход яйца к новому тепловому стационарному состоянию может длиться несколько часов. Данные экспериментальных исследований подтвердили результаты расчёта динамических свойств яйца и справедливость допущения, принятого при выводе уравнения (1).

Для обобщения результатов исследования формула (1) представлена в виде •

■Н-1-е*р(рх): (2)

Безразмерные параметры, входящие в это уравнение и характеризующие отклик яйца Л на температурные воздействия,, его теплоинерци-онные свойства р и текущее время переходного процесса К, определяются по соотноэениям

, "и -

где Ц- масштаб времени. Уравнение (2)- и построенный на его основе график ^'¿(р.Х) позволяют определять динамические свойства инкубируемых яиц глбого размера при указанных выше условиях их теплообмена с окружающей средой.

Если, например, стандартное яйцо, находящееся в инкубационном скафу при температуре 37,5°С, выносится в помещение инкубатория ( Р|-20,5°С) для проведения овоскопирования, то его охлаждение будет описываться уравнением

8ас<7е'*т+20.5/С1

которое получено при условии оС - Ю Бт/(м2-К) и 20 мин. При возвращении этого яйца после овоскопирования в инкубационный пкаф (оС -30 ВГ/(м2,Ю) на него снова наносится возмущающее воздействие и процесс нагревания яйца будет описываться уравнением

Знлл>~ 17(120.5, 'С. '

При естественной инкубации условия нагревания и охлаждения отдельных частей яйца неодинаковы. Нижняя часть яйца отдаёт тепло

в окрулатацум среду теплопроводностью чере'з подстилку гнезда при наличии свободного движения воздуха в её порах. Верхняя же часть яйца либо получает тепло при соприкосновении с телом наседки, когда последняя находится в гнезде, либо остыЬаст, отдавая тепло в окружающую среду излучением и конвекцией при свободном движении воздуха, когда курицы в гнезде нет. Боковая поверхность яйца участвует в теплообмене с расположенным!: рядом другими яйцами и с окружавдим воздухом.

Составлено уравнение теплового баланса системы "наседка-яйцо-подстилка", решения которого в обобщённом безразмерном виде для процессов нагревания и охлаждения яйца имеют вид

К»? <-т-РиАг?х).

&ЦСГ ао

0 * О

Значения установившейся температуры о^ег, а также параметров

рнкр у. Роц определяются по следующим соотношениям:

с», с01\1 ^ ол,

. о(мКцР1н(], с1пКп . сСзКг)

, сККн+КьНпКп гх

Р™ } Рвя' тс -Пм'

где Сц - температура тела наседки; А* и Кц - доли площади поверхности инкубируемого яйца, находящейся под наседкой к соприкасающейся с подстилкой; К& -. доля площади поверхности яйца, с которой отдается тепло непосредственно к окрукаэдему воздуху л рядом ле-яадкм в гнезде яйцам ( - 1 - ( Хн^Кт)); г^ и с^ - коэффициенты, характеризующее теплообмен верхней части яйца с наседкой и его бокозой поверхности с еоздухсм.

При В& И 9ц, раЕных 20 и 41°С; оС« , оС , к Ып, равных 8; 5,5; 4,5 и 1,2 Вт/(м2'К); Кн - Кп- 0.25; /72 - 0,056 кг; Р - 6,94-•10"3м2; С - 3,13 к5х/(кг-К) среднеобъемную температуру яйца в переходных режимах нагревания (¿л-1ч) .и охлаждения (- 10 мин) можно найти по- формулам: „,„

д^-пЫ-е^Ьго.'С-, 9т - юе°'ткыюл: •

- 10 - '

Если же, например, осуществляются периодические охлаждения (20 мин) и нагревания (120 мин) куриного яйца в гнезде курицы-наседки, то его средняя температура при указанных вьппэ условиях изменяется в пределах от 33,3 дб 36,4°С. '

Экспериментальное изучение тепловых режимов яиц непосредственно в гнезде наседки даже при наличии соответствующей контрольно-измерительной аппаратуры связано с определёнными трудностями. Поэтому представляется целесообразным для этой цели применить специальные позерхностнда нагреватели, имитирующие такие же тепловые воздействия на инкубируемые яйца, какие производит на них наседка. Предлохени два типа контактных тепловых имитаторов курицы-наседки - гкдгостний и электрический, которые использовались в опытах и рекомендованы для применения при изучении, тепловых режимов и дика-дрг-зсь-к характеристик яиц.

4. ЖСПЕРИЖЭТАЯЬННЗ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЙСЯ ЯИЦ В ГНЕЗДЕ НАСЕДОК, ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ИНКУБАЦИОННОГО ШКА-

ФА И РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕРКОКСаТРАСТНСГО РЕЖИМА ИСКУССТВЕННОЙ ИНКУБАЦИИ

Проведённые экспериментальные исследования температурного состояния яиц в течение паяного-цикла естественной инкубации от , их за-ладкн в гнездо до выврда молодняка показали, что тепловой режим высиживания цдоднт отличается значительной термсконтраст-ностьв: наседка практически непрерывно наносит ка объект кнкуба-циз тспловце воздействия, которые имеют хаотический характер. Температура на поверхности яйца, зарегистрированная автоматическим термометром, изменяется в пределах от 33,1 до 41,8°С. На значение кюяагйлйной температуры оказывает заметное влияние температура воздуха, окружающего гнездо. За время насиливакпл (480 часов) суюггрзый период стационарного режима (температура поверхности яйца изменялась не более, чем на ±0,2°С) составил для некоторых контрольных яац всего лишь 1,52 от' общего времени естественной ин-кубацки. На скорость изменения температуры в контролируемых точках поверхности яйца сказывают влияние многие факторы: положение контролируемой точки, период инкубации, начальная температура яйца а температура окружающего воздуха, наличие или отсутствие наседки в гнезде а продолжительность ее отсутствия, а также другие параметры. Особенно большая скорость изменения температуры может быть с том случае, когда наседка покидает гнездо и, возврадзясь, вновь садится на яйца. Время отсутствия курицы в гнезде лежит в пределах 15...60 ыин, а скорость изменения температуры в этом ре-

жиме составляет 1.5...8°С/ч.

Показана возможность имитации в инкубационных шкафах тепловых воздействий на яйца, которым подвержены последние при естественной инкубации, и выбран наиболее оптимальный способ реализации предложенного термоконтр&етного режима в промышленных инкубаторах при незначительном их усовершенствовании.

Опытно-промышленная проверка эффективности предложенного нового температурного режима инкубирования яиц выполнялась в период с 23 мая по 13 июня 1994 года. За критерии идентичности теплового состояния яйца под наседкой к в ишсубацкснном шкафу была принята температура эмбриона, практически равная температуре в центре яйца или среднеобъёмной температуре последнего. При планировании эксперимента были учтены средняя частота и диапазон теплоЕых .воздействий наседки на развиЕаюсдася зародыш. Один из вариантов реализации термоконтрастного реяяма иинубадии показан на рисунке, где сплошной линией изображено изшшхг температуры воздуха, которое обеспечивалось периодическим отключением нагревателей с помощью реле времени, Еходадгго в состав системы ут'яаления инкубационным нкафои (реле било. ^рдершгярогаяо). Через каящыо два часа на 40 минут отключались иагрззагмя юкафа. 3 этом случае температура 8$ сиккглась с 28,3 до При таком режиме работы ккафа температура г центре яйца изменялась ло кривой, показанной на рисунке пунктаркой линией. Средняя температура а центре яиц (штрих пунктирная прямая) равна 27,4°С, а еэ колебания относительно этого значения .составляют ±1°С. Изменения же температуры воздуха в шкафу в соответствии со стандартным регламентом лежат в заштрихованной области. Для автоматического контроля и регистрации температуры внутри яиц-свидетелей, на их поверхности, а также воздуха в пкафу использовался разработанный многоканальный измеритель температуры- Эксперимент проводился одновременно з трёх шкафах (ММ1... 3), един из которых (N1) являлся контрольным. В ыкафу N2 разменашсь два яйца-свидетеля, а в икафу N3 - три таких яйца. В контрольном .шкафу температура воздуха поддерживалась на регламентной у''же 37,5±0,2°С, а в последние дни инкубации была снижена на О,. 1С, Влажносткый режим во всех скаутах обеспечивался з ссотзетстЕКй с регламентом: первые 19 суток ишгубзции влажность воздуха находилась, в пределах 50-657., а в последующие даа дна была пошаэга го

Перенос яка и выгодные вкафы не производился, а вывод цыплят

осуществлялся непосредственно в инкубационных шкафах ( механизм поворота лотков на выводной период был отключен). При эксперименте в соответствии с программой испытаний овоскопирование яиц не проводилось. После завершения исследований втермопреобразователи были демонтированы с объекта контроля и проверены их характеристики, которые совпали с первоначальными градуировочными.

Результата инкубации при термоконтрастнои режиме представлены в табл. 2. Анализ данных этой таблицы и подконтрольного рагви-

Габликз 2

ПОКАЗ А 1 В Л И Я о м е Р 0 К а Ф а

ИНКУБАЦИИ 1 {контроль) г Сопыт) 3 (опыт)

Кол-во % Кол-во У. Кол-го 7,

Заложено яиц 153 100 151 100 242 100

Неоплодотзорёяггые я&» & 5,2 9 б, г 15 6,2

Тумаки 1 9,6 ' П&7 2 0,8

Кровяные кольца 4 . 2.6 3 2.0 6 2,5

Замершие 18 11,3 10 6,0 8 3,3

Задохлики И 7,2 2 1.3 2 0,8

Количество выведенных

цыплят 111 72,6 127 34,1 209 86,4

Выводимость:

- от заложенных - 72,6 - '8-1,1 - 86,4

- от оплодотворённых .77,1 89,4 02,9

Повышение выводимости,%

- от г адожэнких 11,5 13.8 ,

- от -оллодатеорешге 12,3 15,8

тия в яеряеа показали, что предложенный

режим сущ-, .гзеяло яогыгэет резуддахдаяостъ инкубации: вывод цыплят в шкафах Ш2 и 3 отагассл соответственно на 11,5 и 13,87. выие чем в контрольном- а щгадята, вьзгедеизыс в опытных шкафах, имэли повышенную мснеспосоОйссхь и бсдае быстро развязались.

В процерее сш5сыгзеж>го эксщииеятй, гроводялся учёт потреб-

- 14 - .

ляемой электроэнергии шкафами NN1 и 2. Было установлено, что на инкубацию яиц в шкафу N1 потребовалось на С4,й кВт-ч электроэнергии больше uo сравнению с опытным шкафом N2. Таким образом, предложенный термоконтрастиый режим искусственной инкубации обеспечивает не только повышение выводимости яиц, но и экономию дорогостоящей электроанергии.

В Ы В О.Д Ы

Результаты выполненных и представленных в диссертации теоретических и экспериментальных исследований по совершенствованию ТСШЮЬОГО режима искусственной 1!К'|ГуГ;аЦИК куриных яиц с целью по-ьызс-нкя вывода и жизнеспособности цыплят позволяют сделать еледу-мщи* вывода.

1. Проведенный аналиб и сравнительная оценка температурных режимов и р*.-зультативности есчестьенной и искусственной инкубапии показали целесообразность использования в инкубаторах тепловых режимов, Слизких по параметрам к условиям гнезда курицы-наседки, которая, как известно, обеспечивает выводимость яиц, приближающуюся к 100"

Z, Создана специальная контрольно-измерительная и исследовательская аппаратура, полностью учитывающая специфические свойства яйца как объекта инкубации и позволяющая:

- вести дистанционный, многоточечный, непрерывный, длительный контроль и регистрации поверхностной и внутрияйцевой температуры при естественней и искусственной рнкубацик;

- ирсизасдить оперативное бисыаерциоиное измерение температуры в заданной токгсе поверхности яйца, а также тела курицы-наседки или его теплового имитатора;

- определять теплефизичесюы свойства содержимого яйца и его • отдельных компонен-ов;

- исследовать теплообмен яиц с окружающей средой в гнезде куркцы-наседки и в инкубатор»?.

Рассмотренные яриоэры прошли лабораторные и длительные промышленные испытания. Они позволяет проводить исследования тепловых режимов и теплофиаических свойств не только куриных, но и яиц других видов сельскохозяйственной птицы.

3. Обобщены имеющиеся в литературе и получены с помощью созданной исследовательской аппаратуры новые сведения о теплофизи-

чёских свойствах куриного яйца и его отдельных компонентов, которые необходимы при изучении теплового состояния яиц п условиях естественной инкубации, а также при расчетах температурного поля яиц и оптимизации тепловых режимов работы инкубаторов. Предложены формулы для расчёта коэффициентов теплоотдачи от яиц в окружающую среду при естественной и искусственной инкубации. Полученные теоретические выводы подтверждены результатами экспериментальных исследований в лабораторных и промышленных условиях. Хорсаее согласование опытных и расчетных данных позволяет рекомендовать выведенные формулы для исследования тепловых режимов инкубируемых яиц. Определены теплоинерциокные свойства яиц при их инкубации, которые представлены в размерном и обобщённом критериальном виде. Они дают возможность рассчитать средкеоб'ЬЬмную температуру объекта инкубации в процессе его нагревания и охлаждения яри различных условиях и возмущающих воздействиях. Полученные аналитические соотношения представляют собой тепловую динамическую модель куриного яйца первого уровня.

4. Проведенные экспериментальные исследован^.'. температурного состояния яиц в течение полного цикла естественной инкубации от их закладки в гнездо до вывода молодняка показали, что тепловой режим высиживания цыплят отличается значительной термоконтрастностью: наседка практически непрерывно наносит на объект инкубации тепловые воздействия, которые имеют хаотический, характер. Температура ка поверхности яйца, зарегистрированная автоматическим термометром, изменяется в пределах от 33,1 до 41,8°С. На значение минимальной температуры оказывает заметное влияние температура воздуха, окружающего гнездо. За время ьысижигания (480 часов) суммарный период стационарного режима (температура поверхности яйца изменялась не более, чем на ±0,2°С) составил для некоторых контрольных яиц всего лишь 1,5% от общего времени естественной инкубации. На скорость изменения .температуры в контролируемых точках поверхности яйца оказывает влияние многие факторы: положение контролируемой точки, период инкубации, начальная температура окружаете воздуха, наличие или отсутствие наседки в гнезде и продолжительность её отсутствия, а также другие параметры. Особенно большая., скорость изменения температуры может Сыть в том случае, когда наседка погашает гнездо и,. возвращаясь, вновь садится на яйца. Продолжительность отсутствия курицы в гнезда составляет от 15 до 60 мин, а скорость изменения температуры в этом

- 16 • > • режиме - 1.5.. .8°С/ч. '

Е. Показана возможность имитации в инкубационных шкафах таких же тепловых воздействий, .каким подвергаются яйца при естественной инкубации, 'и выбран наиболее оптимальный спбсоб реализации термоконтрастного регама в промышленных инкубаторах при незначительном их усовершенствовании. Проведённая опытно-промышленная проверка эффективности термоконтрастного режима искусственной инкубации показала существенное повышение результативности рассматриваемого технологического процесса: выводимость яиц в опытных шкафах оказалась в среднем На 14Х выше по сравнению с контрольным. Использование предложенного режима инкубации, кроме того, обеспечивает и зкояомию электрической энергии, которая на один шкаф составила 64,Я кЕт-ч.

6. Годовой экономический эффект от внедрения на одном инкубаторе типа "Универсал-ЬС" термоконтрастного режима за счет повышения вывода цыплят и экономии электроэнергии (по состоянию на »золь \'Л4г.) равен 72 млн. рублей.

7. 0снов1!ые результаты, полученные при выполнении диссертационных исследований, изложены в 11 публикациях (ещё 3 статьи приняты реда:?цкямя научных и. научно-производстьенных журналов к опубликованию) и обсуждались на 8 научно-практических конференциях { б том числе на международной) и все-сомекых совещаниях. 3 Государственное патентное ведомство Российской Федерации направлены и приняты к рассмотрению 4 эаявки на выдачу патента яа новые способы инкубации к устройства для их осуществления

П Г Е Л Л О К £ Н И Я ПРО И О В О Д С ? Б .V

Для повьаекиа выводим«:?« кур»!ных яиц и жизнеспособности цыплят предлагается использовать термоксктрас гкый режим инкуба-' дай, сущность которого состоит в том, что температуру воздуха ь . инкубационных шкафах изменяют периодически в диапазоне между минимальным (22...360С; к максммазьным (39...42°С) её значениями с частотой, цикла "охлаждение-нагревание",' лежащей в . пределах 0,5...2 цикла/ч. Изменение теилетарурь можно производить, регулируя подводимую к электрическим нагревателям мощность и степень открытия вентиляционных ьаслонок. Влалносткый режим в инкубационных шкафах в этом случае дошей поддерживаться стандартным.

- 17 -

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАДИИ

1. Тришечкик П.Ф., Карчков В.А. Шестиканальный измеритель температуры оиологических объектов//Известил вузов, ¿шектромеха-ника. 1993, N2. С. 102-106.

2. Исследование температуропроводности куриных яиц и их теплоотдачи при инкубации / В.Г. Ушаков, П.Ф. Тркшечкин, Е.И. Фаиде-ев, В.А. Карчков // Известия еысиих учебных заведений. Северо-Каь-казский регион. Технические науки. 1994, N1-2. С. 32-.35.

3. О т^плоинерционных свойствах куриного яйца / Е.И. Фандеев, В.Г. .Ушаков, П.Ф. Трийсчкин, В.А. Карчков // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион. Технические науки. 1994, N3. С. 40-43.

4. ?рип:ечкия П.Ф., Карчков В.А. Многоканальный измеритель температуры яиц в инкубаторах. Информационный листок N 255. Рсс-тов-на-Дсну. .ЦНТИ, 1993. - 3 с.

5. Тришечкин П.Ф., Толдин В.П. Терморегулятор для бытовых инкубаторов. Информационный листок N256. Ростов-на-Дону. ЕКТИ, 1993. -Зс.

6. Автоматический контроль температуры в холодильнике / П.Ф. Тришечкии, В.П. Гуроз, Е.И. Фандеев и др.//Птицеводство. 1994. N5. С. 22-23. ' '

7. Калориметр для определения теплоотдачи яйца/Б.И. Фаддеев,

B.Г. Ушаков, В.А. Карчксв, П.Ф. Трииечкин// Птицеводство. 1994. N5.

C. 15-16.'

8. Исследование температурного режима инкубирования куриных яиц при контактных способах их-обогрева / Е.И. Фандеев,. В.Г. Ушаков, П.Ф. Тртюзчкин, В.Л. Карчков // Известия вьюгах учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 1994. N4. 0.52-55.

9. Исследование динамических свойств яиц гак объектов инкубации / В.Г. Усаков, Е.И. Фандеев, П.Ф. Триаечкин, В.А. Карчков //Автоматизация биотехнических.-, систем в условиях рыночной экономики и конверсии: Тез. докл. Междунзр. науч.-техн. конф. 3-7 октября 1994. - М.: 1994. С.86.

10. Комплекс технических средств дял исследования тепловых режимов биологических объектов / Е.И. Фандеев, В.Г. Ушаков, П.Ф. Тришочкин и др. // Автоматизация биотехнических систем в условиях . рыночной экономики и конверсии: Тез. докл. Междунар. науч.-техн.

конф. S-7 октября 1994. - М.: 1994. С.87. '

11. Исследование теилофизических свойетв куриных яиц /В.Г. Ушаков. Е.И. Фандеев, П.Ф. Трипечкин и др.//Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической мехаш:;:и с цель» соворшонствокания к интенсификации технологических процессов в АПК: Tes. докл. IV Мэхгесуд. науч.-техн. конф. 2-3 ноября 1УУ4. -М.:1994. С. 73.

одписано к печати 15.11.94 г.Объем 1,25 п.л.Тираж 100 экэ.3ак.№1323 Типография КГЕУ,ул.ПросБецения,132.