Способ стабилизированной обработки пчелиных семей озоном
Владельцы патента RU 2357412:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к пчеловодству, и может быть использовано для стимуляции весеннего развития пчелиных семей и лечения болезней пчел. Для стабилизированной обработки пчелиных семей озоном при изменении температуры наружного воздуха регулируют производительность электроозонатора путем изменения активной мощности разрядного устройства электроозонатора в соответствии с зависимостью:
где Р - активная мощность разрядного устройства электроозонатора, Вт; Qк - производительность компрессора, м3/ч; VВУ - объем внутриульевого воздуха, м3, kРС - коэффициент энергетической эффективности выхода озона, мг/Вт; СВУ - установившаяся концентрация озона в улье; t - время работы, с; Т - температура наружного воздуха, °С. Изобретение позволяет повысить стабильность обработки пчелиных семей озоном. 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к пчеловодству, и может быть использовано для повышения качества обработки пчелиных семей озоном.
Известны способы обработки пчелиных семей озоном для стимуляции весеннего развития и лечения болезней пчел.
Известен также патент РФ №2237404 С1, 7 А01К 51/00 от 10.10.2004, Бюл.№28, «Способ борьбы с аскосферозом», заключающийся в том, что в качестве биологически активного вещества используют озоновоздушную смесь с концентрацией озона от 60 до 500 мг/м3, со временем экспозиции 12 часов, обработка производится трехкратно с интервалом 7 дней.
Недостатком данного способа является нестабильность получаемого эффекта, так как в способе используются значения концентраций озона в воздухе на выходе из разрядного устройства электроозонатора, а реальные установившиеся концентрации озона в улье совершенно не учитываются.
Известен также патент РФ №2234837 С1, 7 А01К 51/00 от 27.08.2004, Бюл.№24, «Способ обработки пчел», включающий подачу в ульи с пчелами биологически активного газообразного вещества, в качестве которого используют озон с концентрацией от 16 до 64 мг/м3 и обрабатывают в течение 5-720 мин, с периодичностью до 2-х раз в сутки.
Данный способ является наиболее близким по совокупности признаков, однако также недостатком данного способа является нестабильность получаемого эффекта. В способе не учитываются реальные установившиеся концентрации озона в улье, а используемые значения концентраций озона в воздухе на выходе из разрядного устройства электроозонатора указываются без каких-либо зависимостей от факторов окружающей среды.
Техническим решением задачи является стабилизация параметров обработки пчел озоном и как следствие стабильное достижение технологического эффекта.
Поставленная задача достигается тем, что в способе стабилизированной обработки пчелиных семей озоном, включающем подачу в ульи с пчелами газообразного вещества - озона, согласно изобретению, при изменении температуры наружного воздуха, концентрацию озона в улье поддерживают путем регулирования активной мощности разрядного устройства электроозонатора, которую определяют в соответствии с формулой:
где Р - активная мощность разрядного устройства электроозонатора, Вт; Qк - производительность компрессора, м3/ч; VВУ - объем внутриульевого воздуха, м3, kРС - коэффициент энергетической эффективности выхода озона, мг/вт; СВУ - установившаяся концентрация озона в улье; t - время работы, с; Т - температура наружного воздуха, °С.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - график влияния температуры наружного воздуха на внутриульевой воздухообмен; на фиг.2 - зависимость требуемой активной мощности разрядного устройства электроозонатора от температуры наружного воздуха при подаче озоновоздушной смеси во внутриульевое пространство 1 м3/ч.
При разработке систем озонирования пчелиных семей для достижения поставленной задачи важно выдержать параметры режима обработки. Основными параметрами являются концентрация озона в воздухе и время обработки. Контролировать время обработки, как правило, достаточно просто и доступно в отличие от контроля концентрации озона. Современные методы контроля концентрации озона, основанные на поглощении озоном ультрафиолета длиной волны 253,7 нм достаточно точны, однако имеют высокую стоимость, которая в 10 и более раз превышает стоимость среднего озонатора для АПК с мощностью разрядного устройства 100 Вт, что не позволяет использовать измеритель концентрации озона в качестве датчика в полевых условиях. Следовательно, экономически не целесообразно создавать электроозонаторы с регулированием параметров по отклонению концентраций озона во внутриульевом пространстве. Для реализации экономически целесообразного регулирования по возмущению необходимо произвести анализ действующих на систему дестабилизирующих факторов. Наиболее значимым дестабилизирующим фактором является внутриульевый воздухообмен и его изменение в зависимости от температуры наружного воздуха.
Выражение для концентрации озона в воздухе имеет вид:
;
где С - концентрация озона в воздухе, мг/м3; m - масса озона, мг; V - объем воздуха, м3.
Для помещения с учетом производительности электроозонатора и кратности воздухообмена:
;
где Qоз - производительность разрядного устройства электроозонатора, мг/ч; kB - коэффициент воздухообмена, 1/ч; V - объем воздуха в помещении, м3.
При обработке пчелиных семей озоном, включающей внешнюю подачу озоновоздушной смеси в улей, выражение для установившейся концентрации озона во внутриульевом воздухе будет иметь вид:
где Qк - производительность компрессора, м3/ч; VВУ - объем внутриульевого воздуха, м3.
Для поддержания параметров внутриульевого микроклимата пчелиная семья изменяет воздухообмен в улье, что представлено на фиг.1. Температура наружного воздуха является основным фактором, влияющим на внутриульевый воздухообмен, который в диапазоне температур от 0 до 45°С изменяется более чем в 2000 раз. Такое изменение воздухообмена является фактором, очень сильно дестабилизирующим концентрацию озона во внутриульевом воздухе. Следовательно, выражение концентрации озона с учетом изменения температуры наружного воздуха Т, будет иметь вид:
;
Данное выражение получено в результате анализа экспериментальных данных адекватно для пчелиных семей, находящихся в одном технологическом состоянии.
Производительность электроозонатора прямолинейно пропорциональна активной мощности разрядного устройства электроозонатора. Коэффициент энергетической эффективности выхода озона kPC при неизменных параметрах конструкции
разрядного устройства электроозонатора является величиной постоянной, и характеризует эффективность заданной конструкции.
Очевидно, что производительность Qоз равна:
;
Тогда выражение концентрации озона в улье с учетом температуры наружного воздуха и мощности разрядного устройства будет иметь вид:
;
Следовательно, выражение, определяющее величину активной мощности в зависимости от изменения температуры наружного воздуха, для поддержания заданной концентрации озона будет иметь вид:
;
Зависимость требуемой активной мощности разрядного устройства в соответствии с выражением (7) представлены на фиг.2.
Таким образом, для поддержания требуемой концентрации озона во внутриульевом пространстве, в технологически определяемом диапазоне температур от 10 до 30°С, необходимо регулировать величину активной мощности разрядного устройства электроозонатора в 6,2 раза. Такое регулирование можно осуществить для источника питания синусоидального тока путем изменения действующего значения питающего напряжения или частоты тока, а для импульсного источника питания изменением параметров широтно-импульсного модулирования. Для каждого из способов также определяется свой закон регулирования.
Пример конкретного осуществления способа обработки пчелиных семей озоном: при подаче озоновоздушной смеси в улей с неизменной производительностью озонатора внутриульевая концентрация озона резко меняется в зависимости от температуры наружного воздуха, так как изменяется внутриульевый воздухообмен, что подтверждают: зависимость на фиг.1 и данные варианта 1 в таблице 1. При изменении активной мощности разрядного устройства производится в зависимости от температуры наружного воздуха, в соответствии с выражением (7), концентрация постоянна (вариант 2).
| Таблица 1 | ||||
| Влияние температуры наружного воздуха на установившуюся концентрацию озона в улье для двух вариантов: с постоянной активной мощностью разрядного устройства и с изменяющийся в соответствии с выражением (7). | ||||
| Температура наружного воздуха | Вариант 1 (прототип) | Вариант 2 (новый способ) | ||
| Мощность разрядного устройства электроозонатора | Установившаяся концентрация озона в улье | Мощность разрядного устройства электроозонатора | Установившаяся концентрация озона в улье | |
| Т, °С | Р, Вт | С, мг/м3 | Р, Вт | С, мг/м3 |
| 8 | 1,65 | 777,0669 | 1,061685 | 500 |
| 9 | 1,65 | 768,9709 | 1,072862 | 500 |
| 10 | 1,65 | 759,1156 | 1,086791 | 500 |
| 11 | 1,65 | 747,1831 | 1,104147 | 500 |
| 12 | 1,65 | 732,8292 | 1,125774 | 500 |
| 13 | 1,65 | 715,6968 | 1,152723 | 500 |
| 14 | 1,65 | 695,4379 | 1,186303 | 500 |
| 15 | 1,65 | 671,7439 | 1,228147 | 500 |
| 16 | 1,65 | 644,3868 | 1,280287 | 500 |
| 17 | 1,65 | 613,2654 | 1,345258 | 500 |
| 18 | 1,65 | 578,4536 | 1,426216 | 500 |
| 19 | 1,65 | 540,2407 | 1,527097 | 500 |
| 20 | 1,65 | 499,1523 | 1,652802 | 500 |
| 21 | 1,65 | 455,9421 | 1,80944 | 500 |
| 22 | 1,65 | 411,5486 | 2,004623 | 500 |
| 23 | 1,65 | 367,0196 | 2,247836 | 500 |
| 24 | 1,65 | 323,4154 | 2,550899 | 500 |
| 25 | 1,65 | 281,7106 | 2,928538 | 500 |
| 26 | 1,65 | 242,711 | 3,399105 | 500 |
| 27 | 1,65 | 207,0021 | 3,985467 | 500 |
| 28 | 1,65 | 174,9319 | 4,71612 | 500 |
| 29 | 1,65 | 146,6258 | 5,626569 | 500 |
| 30 | 1,65 | 122,0223 | 6,761059 | 500 |
| 31 | 1,65 | 100,9209 | 8,17472 | 500 |
| 32 | 1,65 | 83,02931 | 9,936251 | 500 |
| 33 | 1,65 | 68,00617 | 12,13125 | 500 |
| 34 | 1,65 | 55,49429 | 14,86639 | 500 |
| 35 | 1,65 | 45,14465 | 18,27459 | 500 |
| 36 | 1,65 | 36,63172 | 22,52146 | 500 |
| 37 | 1,65 | 29,66197 | 27,81339 | 500 |
| 38 | 1,65 | 23,9773 | 34,40754 | 500 |
| 39 | 1,65 | 19,35513 | 42,62436 | 500 |
| 40 | 1,65 | 15,60634 | 52,86315 | 500 |
| 41 | 1,65 | 12,57211 | 65,62146 | 500 |
| 42 | 1,65 | 10,1203 | 81,5193 | 500 |
| 43 | 1,65 | 8,141778 | 101,3292 | 500 |
| 44 | 1,65 | 6,546897 | 126,0139 | 500 |
| 45 | 1,65 | 5,262389 | 156,7729 | 500 |
В таблице 2 продемонстрированы экспериментальные данные исследования стабилизации параметров озонирования пчелиных семей. Эксперименты проведены в полевых условиях. Десятикратная повторность обеспечена путем одновременной обработки десятью комплектами установок десяти групп пчелиных семей. В опыте для второго варианта требовалось поддерживать концентрацию озона в улье 500 мг/м3 для лечения аскосфероза пчел.
| Таблица 2 | |||||
| Экспериментальные данные исследования стабилизации концентрации озона в улье для реальных температур в городе Краснодаре в мае 2006 г. | |||||
| Май 2006 | Температура наружного воздуха | Вариант 1 (прототип) | Вариант 2 (новый способ) | ||
| дата | Т, °С | Мощность разрядного устройства электроозонатора | Установившаяся концентрация озона в улье | Мощность разрядного устройства электроозонатора | Установившаяся концентрация озона в улье |
| 1 | 21 | 1,65 | 455 | 1,82 | 502 |
| 33 | 1,65 | 68 | 12,2 | 504 | |
| 2 | 20 | 1,65 | 500 | 1,66 | 495 |
| 26 | 1,65 | 242 | 3,41 | 512 | |
| 3 | 13 | 1,65 | 715 | 1,15 | 501 |
| 23 | 1,65 | 366 | 2,26 | 489 | |
| 4 | 13 | 1,65 | 715 | 1,15 | 500 |
| 26 | 1,65 | 242 | 3,41 | 499 | |
| 5 | 15 | 1,65 | 671 | 1,23 | 503 |
| 28 | 1,65 | 174 | 4,74 | 508 | |
| 6 | 14 | 1,65 | 695 | 1,19 | 494 |
| 27 | 1,65 | 206 | 4,00 | 479 | |
| 7 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 505 |
| 22 | 1,65 | 411 | 2,01 | 507 | |
| 8 | 15 | 1,65 | 671 | 1,23 | 501 |
| 19 | 1,65 | 540 | 1,53 | 496 | |
| 9 | 15 | 1,65 | 671 | 1,23 | 498 |
| 24 | 1,65 | 323 | 2,56 | 501 | |
| 10 | 15 | 1,65 | 671 | 1,23 | 512 |
| 17 | 1,65 | 613 | 1,35 | 500 | |
| 11 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 502 |
| 28 | 1,65 | 174 | 4,74 | 516 | |
| 12 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 513 |
| 32 | 1,65 | 83 | 9,99 | 490 | |
| 13 | 20 | 1,65 | 499 | 1,66 | 486 |
| 31 | 1,65 | 100 | 8,222 | 507 | |
| 14 | 19 | 1,65 | 540 | 1,536 | 510 |
| 28 | 1,65 | 174 | 4,74 | 500 | |
| 15 | 19 | 1,65 | 540 | 1,536 | 506 |
| 26 | 1,65 | 242 | 3,41 | 491 | |
| 16 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 488 |
| 25 | 1,65 | 281 | 2,94 | 505 | |
| 17 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 502 |
| 28 | 1,65 | 174 | 4,74 | 518 | |
| 18 | 19 | 1,65 | 540 | 1,53 | 488 |
| 27 | 1,65 | 206 | 4,00 | 500 | |
| 19 | 16 | 1,65 | 644 | 1,28 | 590 |
| 26 | 1,65 | 242 | 3,41 | 503 | |
| 20 | 16 | 1,65 | 644 | 1,28 | 515 |
| 28 | 1,65 | 174 | 4,74 | 495 | |
| 21 | 17 | 1,65 | 613 | 1,35 | 502 |
| 27 | 1,65 | 206 | 4,00 | 505 | |
| 22 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 478 |
| 26 | 1,65 | 242 | 3,41 | 504 | |
| 23 | 17 | 1,65 | 613 | 1,35 | 500 |
| 25 | 1,65 | 281 | 2,94 | 498 | |
| 24 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 495 |
| 29 | 1,65 | 146 | 5,66 | 508 | |
| 25 | 19 | 1,65 | 540 | 1,53 | 509 |
| 29 | 1,65 | 146 | 5,66 | 496 | |
| 26 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 505 |
| 30 | 1,65 | 122 | 6,80 | 501 | |
| 27 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 497 |
| 33 | 1,65 | 68 | 12,20 | 490 | |
| 28 | 18 | 1,65 | 578 | 1,43 | 501 |
| 29 | 1,65 | 146 | 5,66 | 486 | |
| 29 | 14 | 1,65 | 695 | 1,19 | 507 |
| 26 | 1,65 | 242 | 3,41 | 510 | |
| 30 | 14 | 1,65 | 695 | 1,19 | 500 |
| 27 | 1,65 | 206 | 4,00 | 506 | |
| 31 | 15 | 1,65 | 671 | 1,23 | 486 |
| 30 | 1,65 | 122 | 6,80 | 507 |
Как видно из таблицы 2, для варианта 1 с постоянной активной мощностью разрядного устройства для мая месяца 2006 г, концентрация озона в улье изменялась более чем в 10 раз. Такое колебание не может обеспечить безопасность пчелиных семей и качественное лечение болезней пчел. В то же время для варианта 2 концентрация озона в улье изменялась не более чем на 5%. Так, например, при изменении температуры наружного воздуха с 18 до 29°С, активную мощность разрядного устройства изменяли от 1,4 до 5,7 Вт, что позволяло стабилизировать концентрацию озона на требуемом уровне. Отличие значений концентрации озона для варианта 2 в таблице 2 от 500 мг/м3 объясняется погрешностью измерений и ошибкой управления.
Способ стабилизированной обработки пчелиных семей озоном, включающий подачу электроозонатором в ульи с пчелами биологически активного газообразного вещества - озона, отличающийся тем, что при изменении температуры наружного воздуха регулируют производительность электроозонатора путем изменения активной мощности разрядного устройства электроозонатора в соответствии с зависимостью
где Р - активная мощность разрядного устройства электроозонатора, Вт; Qк - производительность компрессора, м3/ч; VВУ - объем внутреульевого воздуха, м3; kРС - коэффициент энергетической эффективности выхода озона, мг/Вт; СВУ - установившаяся концентрация озона в улье; t - время работы, с; Т - температура наружного воздуха, °С, и в соответствии с которой для стабилизации концентрации озона на уровне 500 мг/м3 при изменении температуры наружного воздуха от 20 до 30°С активную мощность разрядного устройства изменяют от 1,4 до 6,7 Вт, обеспечивающую стабилизацию концетрации озона на требуемом уровне.
