CC BY
23
УДК 621.9289
Сколоздра С.В., к.т.н., доцент, Чайковський Б.П., к.т.н., доцент, Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт iмет С.З.Гжицького
Лецик О.С., шж., Льеiеське еiдкрите акцюнерне тоеаристео "1скра"
РОЗРАХУНОК I ПРОЕКТУВАННЯ КОМБ1НОВАНОГО УЛЬТРАФЮЛЕТОВОГО ВИПРОМ1НЮВАЧА ДЛЯ ОПРОМ1НЕННЯ
ТВАРИН
Показано, що ультрафюлетоее еипромтюеання е залежностi eid доежини xerni здтснюе на оргатзм теарин терапеетичний, профшактичний i тотзуючий еплие. Також це еипромтюеання еикликае сильну бактерицидну дт, еикористоеуеться для обеззаражуеання еоди, поетря, поеерхн примщень.
Обгрунтоеано необxiднiсть розробки спещального утеерсального УФ еипромтюеача, який еипромтюе е бактерицидному i еритемному дiапазонi доежин хеиль.
Сформульоеат еимоги, розрахоеана i спроектоеана конструкщя бактерицидног i еритемног частини, розрахоеаний параболоцилтдричний eiдбиeач.
Приеедений опис конструкцп утеерсального еипромтюеача i принцип його роботи.
Ключовi слова: УФ еипромтюеання, УФ утеерсальний еипромтюеач, лампа, бактерицидне еипромтюеання, еритемне еипромтюеання, опромтетсть, опромтення теарин.
Д1я ультрафшлетового випромшювання (УФ) на тварин викликае фотохiмiчнi, фотофiзико-хiмiчнi i фотоелектричш реакци, яю протжають в бшкових речовинах кл^ин в результат поглинання ними випромшювання з довжиною хвилi X < 0,4 мкм. Бюлопчна дiя УФ випромшювання може яккно вiдрiзнятися в залежност вщ кванта енерги випромшювання, густини опромшення i часу ди. УФ випромшювання в залежност вщ довжини хвилi здшснюе на органiзм тварин терапевтичний, профшактичний i тошзуючий вплив. Головну роль в тошзуючш i терапевтичнiй ди мае розширення кровоносних судин i слiдуючi за цим реакцiï оргашзму в результатi дiï гiстамiну, утворення ергостерину, холестерину, в^амшу. На рис.1 показаш кривi спектральноï бактерицидноï (1), еритемноï (2) ефективностi випромiнювання, крива спектральное' ефективностi утворення вiтамiну D (антирах^на крива 3), а також крива ефективност безеритемноï пiгментацiï (спектральна крива загарноï дiï 4).
Ефектившсть випромiнювання неоднакова для монохроматичних випромшювань рiзних довжин хвиль i максимальна для: бактерицидного
164
випромшювання з довжиною хвилi X = 254 мкм, еритемного - X = 0,297 мкм, антирахггаого - X ~ 0,268 мкм, загарного - X ~ 0,355 мкм.
Випромшювання з довжиною хвилi X = 200^280 нм викликае сильну бактерицидну дш, використовуеться для обеззаражування води, пов^ря, поверхнi примiщень,обладнання, тари i харчових продукив.
Випромiнювання з X = 280^315 нм викликае своерiдне почервоншня шкiри - еритему, а також володiе антирахiтною дiею i здатне перетворювати провiтамiн D в активно дшчий вiтамiн D. Пiд дiею випромiнювання в кровi тварин збшьшуеться вмiст гемоглобiну i еритроцитiв, а також стимулюеться вiтамiн D3, завдяки якому значно полшшуеться фосфорно-кальцiевий обмш Випромiнювання з X = 315^380 нм бiологiчно малоактивне Механiзм бюлопчно! ди УФ опромiнювання дуже складний i своерiдний, вiн зводиться не тшьки до в^аммзаци, а треба враховувати також безпосереднш вплив випромшювання на нервовi рецептори i утворення високоактивних продукив бiлкового походження, що надходять у кров i дшть на рiзнi регуляторнi механiзми, в першу чергу, на центральну нервову систему.
Позитивний ефект при однакових добових дозах УФ опромшення тим вищий, чим менша його густина i бiльша тривалiсть.
Для створення бактерицидного i еритемного випромiнювань використовуються спецiальнi установки з вiдповiдними бактерицидними, еритемними i ртутними лампами, яю виготовляються в рiзних конструктивних виконаннях. Основними елементами установок е лампа, вщбивач, елементи кршлення 1 пщводу електрично! енергп.
од д» ш егв ш т мч дда яда с.п о,т Довжина хвилк мкм
Рис.1. Вщносна спектральна ефектившсть в функцп довжини \ви.л
випромшювання.
1 - бактерицидна; 2 - еритемна; 3 - антираитна; 4 - загарна. Метою дано! роботи е розрахунок i проектування ушверсально! установки, яка сумщала б в собi еритемний i бактерицидний випромiнювачi.
165
Розрахунок бактерицидно! частини лампи зводиться до визначення потужност бактерицидного випромшювання з формули
n
— e-kt (Е4к)бк (1)
n0
де n i n0 - концентрацiя молекул до i пiсля опромiнення; t - час опромшення;
(Е4ж )бк - середня сферична густина бактерицидного опромшення, пропорцшна об'емнш густинi бактерицидно! енерги поля;
k - коефiцieнт пропорцшноси, який визначаеться квантовим виходом бактерицидно! ди цк , молекулярним показником поглинання m бактерицидного випромiнювання i визначаеться за формулою
k — 4^k ■ m — const. (2)
В нормальних клiматичних умовах примщення k приймаеться рiвним 0,2 бк-1с-1м2 . З цього виходить, що повне знищення бактерiй в повiтрi визначаеться густиною бактерицидного опромшення Ебк & 30 * 40 бк ■ с ■ м2. На
основi цiе! величини, враховуючи об'ем примiщення, визначаеться сумарна енерпя бактерицидного випромiнювання, потужнiсть i час опромiнення. Вибираеться тип опромшювача, якщо його потужнiсть недостатня для опромшення даного примщення, розраховуеться необхщна i достатня кiлькiсть опромiнювачiв.
Якщо обеззаражування пов^ря вiдбуваеться в присутност людей, необхiдно передбачити верхню межу густини бактерицидного опромшювання в тих зонах, де знаходяться люди. Це обмеження необхщне тому, що надмiрна доза бактерицидного опромшювання може викликати тдвищену еритему шкiри, запалення слизових оболонок ока, а також подразнення слизових оболонок дихальних шляхiв озоном, який утворюеться в результатi фотополiмеризацi! молекул кисню повiтря при поглинанш ними молекул УФ-випромiнювання. Тому густина бактерицидного опромшення в зош перебування людей не повинна перевищувати Ебк — 0,5 ■ 104 мбк ■ м2 при щоденному перебуванш людей в опромiнюваному примщенш 8 год.
Як показуе досвщ i розрахунки бактерицидних установок, цим вимогам вщповщае питома об'емна потужшсть установки з бактерицидними лампами 0,75 * 1 Вт ■ м2.
Розрахунок еритемно! частини випромшювача полягае в визначеннi тривалостi опромшення, виходячи з задано! дози випромшювання за формулою
t — , (3)
Е
ер макс.
166
де Нер - задана доза опромшення, мер ■ год ■ м2;
Е
ер макс.
- опромшешсть в точщ з найкращими умовами опромшення, мер/м . Еритемна опромшешсть Еер в точщ поверхш залежить вщ марки джерела випромiнювання i висоти його тдйому над опромiнюваною поверхнею.
Розраховуеться також коефiцieнт рiвномiрностi розподшу опромiненостi, який повинен бути
Z.
Е
ер мгн
ер макс.
Е
> 0,8.
(4)
де Еер мн i Еер макс - мшмальне i максимальне значення опромшеносп, мер/м2.
Для отримання достатньо рiвномiрно! опромiненостi на опромiнюванiй поверхнi в випромiнювачi використовуеться параболоцилiндричний вiдбивач (рис.2).
О
Рис.2.
Параболоцилшдричний вщбивач
Його розрахунок зводиться до визначення величини радiуса-вектора будь-яко! точки поверхш через фокусну вщдаль / профшьно! параболи i кутiв ф, у за
допомогою формул
^ /
г =
фЩ
СОБЩ СОБ фСОБЩ
(5)
де кути ф, у визначаються вiддаленням точки М ф, у вiд фокально! площини на вщдаль АI i вiд центрально! меридiонально! площини на Б^ :
ф = аг^
(/ - z У
щ = аг^
Б,
(/ + z У
(6)
де Z - координата точки М ф, у.
Конструкцiя ультрафюлетового випромiнювача для опромiнення тварин i птицi приведена на рис.3, де 1- ртутна лампа низького тиску з цилшдричною колбою, встановлена вздовж фокально! ос параболоцилшдричного вiдбивача 2; 3 - еритемний люмшофор; 4 - алюммеве свiтловiдбиваюче покриття.
167
Колба лампи 1 виконана з бактерицидного скла, яке пропускав УФ випромшювання i на половиш довжини покрита еритемним люмшофором 3. Друга половина колби покрита св^ловщбиваючим алюммевим покриттям 4 на половину И довжини по круговш поверхш, яке вщбивае частину випромшювання в напрямку прозоро! бактерицидно! частини колби. Колба мае можливкть повертатися навколо свое! ос на 1800 . Працюе ультрафiолетовий опромiнювач наступним чином.
Випромшювач розмiщуеться так, що фокальна площина вiдбивача 2 паралельна площинi опромiнюваного об'екта i орiентована на нього, завдяки чому випромшювання лампи 1 вщбиваеться вiд вщбивача, проходить через половину колби, покриту еритемним покриттям 3 i направляеться на тваринш об'екти, а алюммеве покриття 4 друго! частини колби розмщене в верхньому положеннi i також вiдбивае падаюче на нього випромшювання лампи 1 на тваринш об'екти. В цьому положенш лампи еритемне випромшювання одше! половини лампи взаемодiе з бактерицидним випромшюванням друго! половини лампи, не покрито! еритемним люмшофором, завдяки чому вщбуваеться тдсилення бiологiчно! дi! еритемного випромiнювання на молодняк тварин.
В першi дш життя молодняка вихiдний отвiр вщбивача спрямований вверх, лампа розмщена в такому положенш, в якому алюмтеве покриття
в
Рис.3. Конструкщя ультрафиолетового внпромшювача:
1 - ртутна лампа; 2 - параболоцилiндричний вiдбивач; 3 - еритемний люмшофор; 4 - св^ловщбиваюче покриття
168
знаходиться внизу i бактерицидне випромшювання вщ обох половин лампи спрямовуеться вверх. Випромшювач працюе в режимi обеззаражування пов^ря.
По мiрi росту молодняка вщбивач разом з лампою повертаеться вщносно ос таким чином, щоб вихiдний отвiр вiдбивача поступово спрямовувався вниз i на молодняк направлялося поступово зростаюче по iнтенсивностi сукупне випромiнювання еритемно! i бактерицидно! складово!.
Регулюванням штенсивност i тривалостi випромiнювання на молодняк рiзних видiв тварин в залежност вiд !х вiку, статi i функцiонального стану забезпечуеться утворення еритеми i вiтамiну "D".
Висновки i пропозицп
1.Розроблений ультрафiолетовий випромiнювач дае можливiсть одночасно опромiнювати тварини i примiщення для !х вирощування i утримання еритемним i бактерицидним випромшюваннями з можливiстю регулювання iнтенсивностi бактерицидного випромшювання в процес опромiнювання.
2. Найбшьший ефект вiд використання розробленого випромшювача при опромiненнi тварин буде при використанш його в поеднанш з iнфрачервоним випромiнювачем i джерелом видимого випромшювання (св^ла).
3. УФ випромшювач мае високий коефщент використання випромшювання i розрахований на стандартну напругу мережа
Лiтература
1. П.Д. Бакшеев. - Штучне опромiнення тварин. - К.: - Урожай, - 1980. - 79 с.
2. В.В.Мешков. - Основы светотехники. - М.: - Энергия, - 1979. - 368 с.
3. Й.Л.Мельник. - Ультрафiолетовi промеш в тваринництв^ - К.: -Урожай, - 1965. - 112 с.
4. Р.Н.Торосян. - Применение ультрафиолетовых установок в животноводстве. - М.: - Россельхозиздат, 1978. - 44 с.
Summary Skolosdra S.V., Chaikovsky B.P., Lviv National Unyversytety of Veterinary Medicine and Veterynary
Affer S.Z.Ghytsky Lezyk O.S.,ing., Opened Joint-stock Company "Iskra"
It is rotined that an ultraviolet depending on a wave-length carries out therapeutic, prophylactic and restorative influence on the organism of zoons. Also this radiation causes a strong bactericidal action, used for the disinfestation of water, air, surface of apartments.
Grounded necessity of development special universal OOH emitter which radiates in bactericidal and еритемному range of lengths of waves.
Formulated requirements, expected and projected construction of bactericidal and еритемноi parts, a параболоцилтдричний reflector is expected.
Resulted description of construction of universal emitter and principle of his
work.
Стаття надшшла до редакцИ 15.09.2009
169
