Глава XVI. ПРИБОРЫ РАЗНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

§ 1. ХОЛОДИЛЬНИКИ ДЛЯ ЖИВОТНОВОДСТВА

В животноводческой практике известен метод искусственного осеменения животных, который позволяет во много раз ускорить получение высокопородистого приплода. Однако успешное массовое распространение этого метода натолкнулось на одно существенное затруднение, связанное с тем, что сперма, полученная от производителя, лишь незначительное время сохраняет способность к оплодотворению. В реальных же условиях сперма должна сохранять все свои качества в течение довольно продолжительного времени. Было установлено, что сперма, находящаяся при пониженной температуре, не теряет своих качеств даже при хранении в течение нескольких лет. Так, например, если при температуре О сперма может сохраняться в течение нескольких дней, то при температуре лет.

Таким образом, весьма важной оказалась задача создания малогабаритных термостатов-холодильников для транспортировки и хранения спермы. Если в стационарных условиях хранения эта задача может быть разрешена посредством использования холодильных машин, то в условиях транспортировки спермы непосредственно на пункты искусственного осеменения использование

Рис. 156. Разрез холодильника для животноводства с естественным теплосъемом.

холодильников с компрессионными или абсорбционными агрегатами не представляется возможным. Использование для этой цели охлаждения льдом, твердой углекислотой или другими периодически действующими хладоагентами в силу ряда эксплуатационных неудобств (относительная дефицитность, необходимость периодического пополнения и т. п.) также не представляется возможным.

В связи с изложенным возникла настоятельная необходимость в создании небольшого по объему легко транспортируемого холодильника. На основе метода термоэлектрического охлаждения было сконструировано и изготовлено несколько образцов микрохолодильников, предназначенных для внутрирайонной транспортировки и хранения спермы крупного рогатого скота.

Рис. 157. Общий вид холодильника для животноводства с естественным теплосъемом.

В первых типах холодильников объем рабочей камеры был равен что позволяло поместить в ней 10 ампул с семенем. Поскольку в термоэлектрических охлаждающих устройствах весьма существенным является обеспечение эффективного отвода тепла от горячей стороны термоэлектрической батареи, были изготовлены три конструктивных варианта холодильников, в которых отвод тепла осуществляется посредством системы радиаторов с естественной конвекцией воздуха, системы радиаторов с принудительным обдувом и теплоотводом на воду.

Первый конструктивный вариант холодильника (рис. 156) имел рабочую камеру 1 в виде красномедного стакана диаметром и высотой Своей торцовой частью рабочая камера через тонкую (10 мк) полиэтиленовую пленку с хорошим тепловым контактом сопрягалась с холодными спаями термоэлектрической батареи 2. Термоэлектрическая батарея, состоящая из 18 термоэлементов размером заливалась в эпоксидную смолу, образуя тем самым единый конструктивный узел.

Тепло с горячих спаев термоэлектрической батареи отводилось на алюминиевый коллектор 3. В местах сопряжения батареи с коллектором для исключения электрического контакта последний электрохимическим путем покрывался тонким слоем окиси алюминия. Отвод тепла от коллектора горячих спаев

осуществляется системой из 12 ребер воздушного радиатора 4, выполненных также из алюминия.

Рабочий объем холодильника окружен слоем теплоизоляции из пенопласта 5 и снаружи защищен металлическим чехлом 6. Сверху рабочая камера закрывается крышкой 7. Для удобства транспортировки холодильник снабжен ручкой.

Электропитание холодильника осуществляется от серебряноцинкового аккумулятора. Внешний вид холодильника зтого типа представлен на рис. 157.

Приводим основные данные холодильника с естественным съемом тепла на систему воздушных радиаторов.

(см. скан)

К недостаткам термоэлектрического холодильника с естественным отводом тепла следует отнести малый перепад температур между окружающим воздухом и рабочим объемом. При окружающей температуре, превышающей 20°, что часто встречается на практике, данный тип холодильника не может обеспечить в рабочей камере температуру ниже нуля.

Второй конструктивный вариант термоэлектрического холодильника (рис. 158) рассчитан на принудительный обдув системы радиаторов 1, осуществляемый малогабаритным вентилятором 2, смонтированным в кожухе холодильника. Наличие более эффективного съема тепла и системы из 24 радиаторных пластин общей площадью позволило улучшить теплотехнические данные холодильника и увеличить перепад температур между окружающей средой и внутренним объемом. Если в холодильнике с естественным отбором тепла от системы радиаторов перепад температур был равен 20—22°, то в случае принудительного обдува величина перепада поднялась до 28—30°. Это значит, что требуемая внутри холодильника температура может быть обеспечена при внешней температуре, доходящей до 28—30°, что дает возможность использовать данный тип холодильника в южных районах. При отключенном вентиляторе холодильник обеспечивает перепад температур на 6—8° меньше.

Электрические параметры питания термоэлектрической батареи этого типа холодильника такие же, как и у холодильника с естественным отбором тепла. Однако для питания вентилятора

требуется дополнительный источник напряжения — сухая батарея на 12 в (потребляемый вентилятором ток 0.25 а). Общий вес холодильника (без источников питания) 2300 г. Внешние габариты: высота диаметр

На рис. 159 приведен общий вид холодильника с принудительным обдувом системы радиаторов.

Весьма существенным является вопрос об обеспечении непрерывного питания термоэлектрической батареи холодильника в течение всего времени эксплуатации. В описанных конструкциях холодильников в качестве источника питания может быть использована батарея серебряно-цинковых аккумуляторов типа СЦ-45, состоящих из восьми параллельно соединенных банок. Общая емкость аккумулятора равна 360 а/час; этого достаточно для непрерывной работы холодильника в течение 40—45 час.

Рис. 158. Разрез холодильника для животноводства с принудительным воздушным теплосъемом.

В том случае, когда транспортировка холодильника производится на автомобиле, можно аккумулятор, питающий холодильник, включить в режим подзарядки от генератора автомобиля, что позволяет гораздо более длительное время питать холодильник.

В Агрофизическом институте Академии сельскохозяйственных наук был сконструирован термоэлектрический холодильник с объемом рабочей камеры предназначенный для транспортировки спермы сельскохозяйственных животных. В данной конструкции холодильника (рис. 160) теплоотвод от горячих спаев термоэлектрической батареи осуществляется на воду, находящуюся в специальном баке 1 в количестве Заполнение и слив воды из бака осуществляются через отверстия 2 и 3.

Термоэлектрическая батарея холодильника 4 заключена между металлическим стаканом 5, образующим рабочий объем, и радиатором 6. Радиатор ввинчивается в опорное кольцо водяного бака и уплотняется резиновой прокладкой 7. Для улучшения теплообмена между водой и радиатором последний снабжен системой ребер 8, развивающих его поверхность. Для автоматического поддержания температуры внутри рабочей камеры служит датчик

температуры 9, прикрепленный к рабочей камере. Теплоизоляция рабочей камеры осуществляется слоем пенопласта 10. Сверху холодильник имеет съемную крышку 11.

Электрическая схема питания термоэлектрической батареи и автоматического регулирования температуры приведена на рис. 161. Напряжение для питания термобатареи подается от автомобильного -вольтового аккумулятора через гасящее сопротивление и реле Последовательно в цепь питания термобатареи включен плавкий предохранитель При замыкании контакта биметаллического реле что имеет место при температуре в рабочей камере выше заданной, напряжение источника питания подается на промежуточное реле которое включаем силовое реле При этом контакты силового реле замыкаются, и на термоэлектрическую батарею подается питание.

Рис. 159. Общий вид холодильника для животноводства с принудительным воздушным теплосъемом.

Когда температура в рабочем объеме становится ниже заданной, биметаллическое реле размыкается, реле размыкаются, и термобатарея отключается от источника питания. Измерение температуры в рабочем объеме осуществляется посредством неуравновешенного моста, в одно из плеч которого включен термистор В качестве индикатора температуры используется микроамперметр, включенный в диагональ моста. Шкала микроамперметра проградуирована по температуре в пределах от —5 до Регулировка напряжения, питающего мост, осуществляется переменным сопротивлением При этом переключателем вместо термистора подключается контрольное сопротивление

Результаты испытаний холодильника приведены на графиках, изображенных на рис. 162, где кривые 1 и 2 дают зависимость перепада температур между рабочим объемом и водой в баке при токе через термобатарею и токе Кривые 3 и 4 показывают повышение температуры воды в баке при токе соответственно 8 и 6 а.

Из приведенного графика видно, что перепад температур в 17°, что соответствует температуре в рабочем объеме 0°, достигается через 11 мин. при токе 8 а и через 17 мин. при токе 6 а. Эта разница во времени достижения предельной температуры незначительна.

однако нагрев воды при токе 6 а происходит более медленно, в связи с чем рабочий ток через батарею был выбран 6а.

На рис. 163 показано понижение температуры в рабочем объеме со временем для случая пустого объема 1 и объема, заполненного 200 см3 соляного раствора, 2.

Рис. 160. Разрез холодильника для животноводства с теплоотводом на воду.

Рис. 161. Электрическая схема питания и автоматического регулирования холодильника для животноводства с теплоотводом на воду.

Из этого же рисунка видно, что температура внутри рабочего объема поддерживается схемой стабилизации на уровне

Рис. 162. Понижение температуры со временем в рабочем объеме холодильника.

Рис. 163. Скорость понижения температуры в пустом рабочем объеме и заполненном соляного раствора (2).

За счет увеличения тепловой инерции заполненного рабочего объема период регулирования температуры возрастает.

На рис. 164 дана скорость понижения температуры при заполненном 1 и пустом 2 рабочем объеме. Терморегулятор при этом отключен. Кривая 3 показывает величину нагрева воды в баке при длительной работе холодильника.

Рис. 164. Скорость понижения температуры в заполненном водой и пустом рабочем объеме холодильника при отключенном терморегуляторе.

Из анализа этих кривых следует, что без смены воды в баке холодильник может обеспечивать требуемую температуру в рабочем объеме в течение 8 час.

Приводим основные паспортные данные описанного холодильника.

(см. скан)