WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 11 |

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский ...»

-- [ Страница 7 ] --

В условиях теплового равновесия формула преобразуется в следующую:

Если положить в формуле (1) Рdt=0 и принять, что позистор за время dt охлаждается от температуры Ti до Ti+1, а радиатор от Ti до Ti+1 то получается формула, описывающая процесс охлаждения позистора набегающим потоком:

Ti –Ti+1=( Ti – Ti)exp(–Dt/h)= ( Ti – Ti )exp(–t/), (3) Ti –Ti+1=( Ti –T0)exp(–Dt/h)= ( Ti –T0)exp(–t/), (4) где – отношение Н к коэффициенту теплового рассеяния D, называемой тепловой постоянной времени позистора (характеризует тепловую инерционность позистора);

– тепловая инерционность радиатора, с.

Допустимая температура для позистора ограничивается сре дой, в которой он применяется, или же теплоёмкостью материала радиатора. Допустимой мощностью позистора Wa называют пре дельную мощность, которая соответствует допустимой температуре применения позистора Tmax. Приближенно эта мощность выражается формулой:

Расчет геометрических параметров произведем на основе вейвлет функций.

В этом случае вейвлет-преобразование массива данных по лученных в ходе численного решения дифференциальных уравне ний в частных производных описывающих теплообменный процесс [2], при дискретных значениях ширины b, дает семейство спектров масштабных коэффициентов а длинны позистора:

где о –вейвлет-функция (оконной формы).

Для функции z(U) L2(R) ее центр и радиус определяются формулами:

где z(U)– определяет температурное поле создаваемое позисторами.

Пространство тепловых потоков L2(R) может быть представ лено в виде последовательности вложенных друг в друга замкнутых подпространств "размеры" которые непрерывно расширяются по мере роста значения а и b объединение которых в пределе дает пространство L2(R):

• условие полноты и плотности разбиения - U mI Vm = L2(R), условие ортогональности подпространств - I mI Vm = {0}.

Если по этим функциям определить центры и радиусы вейв летов (10) и их фурье-образов, то локализация местоположения по зисторов на радиаторе шириной wint = 4a(u) происходит с центра ми b+aU.

Таким образом, приведенная методика расчета позволяет производить выбор нагревательных элементов с учетом эффекта са морегулирования мощности и нестационарности теплообменных процессов.

1. Щегольков А.В. Перспективное использование саморегулируемых на гревательных элементов в тепловентиляционных установках. // «Дос тижения ученых XXI века». Сборник науч. тр. 2-й междунар. научн. практич. конф. Т.: ТГТУ, 2006. С. 43-44.

2. Щегольков А.В. Методика расчёта нестационарных тепловых процес сов разогрева ДВС. Сборник науч. тр. 2-й междунар. научн.-прак.

конф. Т.: ГНУ ВИИТиН, 2007. Часть 2. С. 52 – 57.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ

ПРОЦЕССОВ САМОРЕГУЛИРУЕМОГО КОРМОВАРОЧНО

ГО КОТЛА НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ

Д-р техн. наук А.М. Шувалов, асп. А.В. Ивашин Одним из основных условий успешного функционирования животноводческой отрасли сельского хозяйства является стабильное обеспечение животных качественными кормами при условии их соот ветствующей обработки. Для обеспечения механизации процесса под готовки кормов к скармливанию крупные животноводческие предпри ятия имеют широкий спектр высокотехнологичного оборудования. В тоже время мелкие производители такие, как фермерские хозяйства и ЛПХ, практически не обеспечены подобным оборудованием.

Самым распространенным, наряду с измельчением, спосо бом подготовки кормов к скармливанию в фермерских и личных подсобных хозяйствах является термическая обработка. Запаривание грубых кормов размягчает корм, улучшает его вкусовые качества, убивает вредные плесневые грибы и микробы. Грубые корма часто запаривают вместе с концентратами. Запаривание грубых кормов с концентратами повышает поедаемость корма на 14,7% [1].

Таким образом, термическая обработка кормов перед скарм ливанием диктуется физиологическими особенностями животных, необходимостью обезвреживания ядовитых и вредных веществ, а также повышением питательности кормов и качества получаемого продукта (мяса, молока и др.), что в конечном итоге повышает эф фективность производства животноводческой продукции и снижает ее себестоимость.

Поэтому возникает необходимость в разработке малогаба ритного агрегата для термической обработки кормов, предназначен ного для использования в крестьянских хозяйствах.

Самым дешевым и, кроме того, широко распространенным энергоносителем является газообразное топливо. По этой причине за основной источник тепла взята топка со смонтированной в ней газо вой горелкой, предназначенной для сжигания газа.

Сложность решения данной проблемы заключается в отсут ствии научных рекомендаций, посвященных обоснованию парамет ров и режимов работы малогабаритных кормоварочных агрегатов, работающих на газовом топливе.

Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема кормоварочного котла Основное отличие саморегулируемого варочного котла от существующих аналогов состоит в том, что его конструктивные эле менты позволяют осуществить принципиально новый способ управления тепловым режимом, обеспечивающим изменение тепло производительности пропорционально потребляемому тепловому потоку без применения регулирующей аппаратуры.

При сжигании газа горелкой 4 в топке 1 его энергия перехо дит во внутреннюю энергию горячих дымовых газов, которые, под нимаясь к верхней поверхности топки, передают часть ее воде, на ходящейся в паровой рубашке 2 котла, что приводит к закипанию воды в рубашке. Пар, конденсируясь на стенках варочной емкости 3, разогревает находящийся в ней продукт.

Известно, что возможность управления тепловым режимом варочного котла заключается в пропорциональном регулировании подачи газа и воздуха в топку.

При использовании газообразного топлива в варочном котле существует возможность регулирования подачи газа в топку путем изменения проходного отверстия горелки.

Для доведения до кипения содержимого варочной емкости в топке аппарата необходимо сжечь следующее количество газа:

где сВ -теплоемкость воды, M B - масса воды, - коэффици ент полезного действия варочного котла, Т КИП -температура кипе ния воды, Т НАЧ - начальная температура воды, Q Р - низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг Количество газа за время d, поступающее в топку в течение интервала времени:

Одним из основных условий для эффективного сжигания га зообразного топлива является поддержание оптимального состава смеси, так как при разбавлении смеси из-за понижения температуры горения уменьшается скорость распространения пламени, и одновре менно увеличиваются тепловые потери, которые при определенной степени разбавления приводят к прекращению горения. Подобное же влияние оказывает большой избыток горючего. Для обеспечения мак симальной температуры, при которой происходит сгорание топлива нео6ходимо оптимальное поддержание состава горючей смеси.

В соответствии с вышеизложенным, очевидна необходи мость в регулировании количества поступающего в топку воздуха одновременно с изменением подачи газа:

где Vг – теоретически необходимое количество воздуха для полного сжигания 1 м3 горючего газа, - коэффициент теплоотдачи.

При поступлении данной порции горючей смеси в топке вы делится количество теплоты:

Образовавшееся в паровой рубашке котла избыточное дав ление диафрагма преобразует в перемещение своего рабочего орга на, которое через систему рычагов передается на воздушную за слонку и заслонку, управляющую подачей газа, в результате чего количество поступающей топливовоздушной смеси уменьшится, а тепловая производительность топки снизится.

В этом случае расход газа в топку должен составить:

где k – коэффициент теплопередачи через стенки варочной емкости, FBE - площадь поверхности стенок варочной емкости, TП - температура пара, Т В - температура воды в варочной емкости, В – потери тепла через корпус варочного аппарата, QПОТ - сум марные тепловые потери.

Согласно уравнению (3), с учетом (5), оптимальный расход воздуха в топку составляет:

массообменных процессов выглядит следующим образом:

где r - теплота парообразования, Дж/кг, dm П - количество пара, dm C - тепловая энергия от конденсации пара, идущая на ком пенсацию тепловых потерь в окружающую среду, dm H - масса не сконденсированного пара Разработанная математическая модель тепломассообменных процессов, происходящих в кормоварочном аппарате, позволит оп тимизировать его конструктивные и режимные параметры, снизить потери теплоты и тем самым повысить КПД установки.

1. Технология переработки и приготовления кормов. Кукта Г.М.. – М.

Колос, 1978 – 240 с.

ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ

НАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Канд. техн. наук К.А. Набатов (ТГТУ, Тамбов) д-р техн. наук А.М. Шувалов, асп. А.Н. Морозов В настоящее время мировые рынки электронагревательных приборов все больше завоевываются источниками тепла на основе металлокерамики. Это обосновывается их уникальными свойствами, заключающимися в том, что нагревательные элементы на металло керамике обеспечивают ограничение и поддержание постоянной температуры в каждой точке нагреваемой поверхности без приме нения специальной автоматики, что делает их надёжными и эконо мичными. Эти свойства реализуются за счет внутренних обратных связей по температуре в нагревательном элементе.

Рис. 1. Зависимость электрического сопротивления нагревательного Наибольшее распространение в качестве нагревательных элементов получила полупроводниковая сегнетоэлектрическая (СЭ) керамика на основе BaTiO3. У них область положительного темпера турного коэффициента сопротивления (ПТКС) наблюдается вблизи СЭ точки Кюри, то есть области скачкообразного увеличения сопро тивления температуры переключения полупроводникового нагрева тельного элемента (ПНЭ) Тпер. (рис. 1). Позисторный эффект в СЭ керамике обусловлен барьерными слоями на границах зерен, сопро тивление которых зависит от температурного поля материала. Важ но отметить, что ПНЭ имеют широкий температурный диапазон пе реключения от +30 до +4000С. Поэтому они имеют перспективу сво его использования в технологических процессах на животноводче ских фермах. Например, технология промывки молочной системы доения требует температуру воды +750С, а температура воды для подмывания вымени коров +35-400С, поения +16-180С. Также воз можно применение нагревателя для горячего водоснабжения объек тов, не имеющих централизованного теплоснабжения.

На базе полупроводниковых нагревательных элементов раз работан емкостный нагреватель (рис. 2).

Водонагреватель содержит корпус 1, окружённый термоизо ляцией 2, рабочую ёмкость 3, нагреватели, выполненные в виде то копроводящих пластин с децентрализировано расположенными на них ПНЭ 4, которые закреплены на внешней стенке дна корпуса нагревателя. Через электроизолирующие втулки 5 с помощью токо проводящих шпилек 6 ПНЭ соединены с внешней электрической сетью.

Саморегулируемый водонагреватель работает следующим образом. В ёмкость заливают необходимое количество воды и на токопроводящие шпильки подаётся напряжение. По мере нагрева воды тепловой напор между днищем и ПНЭ уменьшается и темпе ратура их достигает точки переключения. В этом случае сопротив ление ПНЭ возрастает, а отдаваемая мощность уменьшается. При снижении температуры рабочей ёмкости, например при добавлении холодной воды, сопротивление позисторов падает и отдаваемая ими мощность возрастает.

Одной из важных задач при составлении математических моделей является расчёт коэффициента теплоотдачи от нагреваемой поверхности.

Процесс теплоотдачи при подогреве воды в нагревателе про исходит в результате свободной конвекции, то есть движения жид кости вызванной неоднородным распределением массовых сил, в частности, обусловленное разностью плотностей нагретых и холод ных слоев, находящихся в поле тяготения. В этом случае нагретые слои жидкости испытывают действия архимедовой силы и движутся вверх, и, наоборот, охлажденные слои движутся вниз.

Коэффициент теплоотдачи конвекцией к численно равен мощности, которую воспринимает или рассеивает единица поверх ности путем конвекции при разности температур между ней и сре дой в 1 градус.

где – коэффициент теплопроводности Вт/м 0С;

где Р– периметр, м;

S – площадь, м2.

При этом критерий Нуссельта является функцией где Gr – число Грасгофа;

Pr – критерий Прандтля;

C, w – постоянные коэффициенты, которые выбираются в зависимости от значения комплекса GrPr;

PrC – критерий Прандтля, вычисляемый по темпе ратуре стенки корпуса устройства. Отношение Pr/Prc в степени 0. учитывает влияние на теплоотдачу направление теплового потока и температурного перепада.

Для горизонтальной поверхности (днища водонагревателя) при значении GrPr 1 критерий Нуссельта практически остается неизменным и равным 0,5. Следовательно, теплообмен происходит при помощи теплопроводности:

– (200 GrPr 8106) C=0,54, w=14;

– (GrPr 8106) C=0,15, w=13;

– Для вертикальной поверхности, коэффициент теплоотда чи конвекцией к при малых и больших значениях GrPr аналогичен горизонтальной поверхности, а при – (200 GrPr 8106) C=0,75, w=14;

– критерий Pr берется при средней температуре теплоно сителя, а критерий PrС – при средней температуре стен В некоторых случаях для увеличения конвективной состав ляющей теплового потока увеличивают поверхность теплоотдачи.

Это обеспечивают оребрением поверхности теплоотдачи. Коэффи циент теплоотдачи от плоской горизонтальной поверхности с пло скими вертикальными ребрами рассчитывается по следующим фор мулам [1]:

где Ra – число Рэлея;

l – ширина ребер, м;

h – высота ребер, м;

b – шаг между ребрами, м;

z – число ребер.

В технологии проточного нагрева воды с использованием вынужденной конвекции, число Nu определяется: [1] где – динамическая вязкость, м2/с;

– скорость движения, м/с;

dэкв – эквивалентный диаметр, м.

При 5Re 103, С = 0.5, m=0.5, n=0. 103Re 3·105, С = 0.5, m=0.25, n=0. 3·105Re 2·106, С = 0.023, m=0.8, n=0. Для повышения вынужденной конвекции в проточном водо нагревателе также используют искусственную шероховатость, то есть специально нанесённые на поверхности ребра.

Однако следует отметить, что при шероховатости увеличи вается коэффициент сопротивления.

Для коэффициента сопротивления получено уравнение:

где ks – высота ребра,м, r0 – радиус трубы,м Основными показателями варьирования являются высота ребра ks, ширина l и шаг S.

Таким образом, приведенные выражения для определения коэффициента теплоотдачи могут быть использованы при разработ ке математической модели процесса теплообмена к оптимизации режимных и конструктивных параметров.

1. Величко В.И., Пронин В.А. Интенсификация теплоотдачи и повыше ние энергетической эффективности конвективных поверхностей тепло обмена. – М.: МЭИ, 1999. – 64с.

САМОРЕГУЛИРУЕМЫЙ БЕЗНАКИПНЫЙ

ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ

Д-р техн. наук А.М. Шувалов, асп. Т.Н. Дементьева (ГНУ ВИИТиН, г.Тамбов), канд. техн. наук К.А. Набатов (ТГТУ, г.Тамбов) На животноводческих фермах нашей страны и за рубежом применяют множество электроводонагреватей (ЭВН). Все они вы полнены на базе ТЭНов различной конструкции. ТЭНы имеют ма лую поверхность теплообмена и следовательно, высокую темпера туру на их поверхности (250-400 С). В результате на них быстро образуется твёрдая и трудно отделимая накипь. Этому способствует и тот факт, что вся нагреваемая на технические нужды вода прохо дит через ТЭНы, оставляя на них соли в виде накипи. По этим при чинам в зависимости от жесткости воды (наличия в ней солей) ТЭ Ны быстро выходят из строя, они не подлежат ремонту и срок служ бы их составляет от 0.5 до 1.5 лет.

Кроме того, для автоматического поддержания заданной температуры применяют пусковую (магнитные пускатели, реле) и терморегулирующую аппаратуру. В последние годы (10-15 лет) за воды для этих целей поставляют электронные терморегуляторы.

Они с высокой надёжностью и точностью работают в комнатных условиях (офисы, лаборатории, жилые помещения).

В животноводческих помещениях, где значительные колеба ния влажности и температуры у электронных терморегуляторов рез ко возрастает погрешность, к тому же быстро выходят из строя.

Практика показывает на животноводческих фермах в большинстве случаев автоматика не работает и водонагреватели работают в руч ном режиме. И если в ночное время водонагреватель включен, то вода в нём закипает, а на парообразование электроэнергии расходу ется в 7.5 раз больше, чем на нагрев. Кроме того, кипящая вода при промывке молочного оборудования выводит его из строя.

ВИИТиНом разработан саморегулируемый бестэновый элек троводонагреватель (рис. 1). В нём нет ТЭНов и автоматики. Авто матическое управление тепловым режимом осуществляется за счёт тепломассообменных процессов, происходящих в бестэновым ис точнике тепла (рис. 2). Вода в ёмкости водонагревателя никогда не перегреется, так как на теплоотдающей поверхности БИТ темпера тура не превышает 94С (а на ТЭНах, как указывалось выше, темпе ратура 250-400 С). К тому же на электродах, расположенных внутри БИТ, накипь не образуется, так как в электродную камеру заливает ся всего лишь 4л воды и она не меняется в течение сезона.

Рис. 1. Расчетная схема тепломассообменных процессов Рис. 2. Саморегулируемый бестэновый источник тепла (вместо блока Отсутствие ТЭНов, автоматики и накипеобразования снижа ет в 1,5 раза стоимость водонагревателя и повышает надёжность в работе.

Конструктивное исполнение саморегулируемого источника тепла позволяет задавать различные режимы разогрева: от самого быстрого (разогрев за 1.5 часа) и до самого медленного (за 10-12ч).

Настройка на заданный оптимальный режим разогрева воды позво ляет экономить электроэнергию до 20%.

Весь процесс нагрева воды проходит несколько этапов (рис.

3). На участке 1-2 происходит разогрев рабочей воды в электродной камере до температуры кипения, на участке 2-3 осуществляется её кипение в электродной камере и начало парообразования, на участке 3-4 идёт разогрев воды в аккумулирующей ёмкости (технологиче ской воды), а на участке 4-5 осуществляется поддержание темпера туры разогретой технологической воды компенсацией потерь тепла в окружающую среду.

Рис. 3. Динамика мощности при разогреве технологической воды Рассмотрим процессы тепломассобмена на основном этапе (3-4) разогрева технологической воды, на котором мощность источ ника тепла изменяется пропорционально потребляемому тепловому потоку, а тепловой поток уменьшается пропорционально темпера турному напору.

До наступления теплового дисбаланса мощность источника тепла определяется по выражению.

где Uф – фазное напряжение питающей сети, В;

hЭ – уровень заполнения электродов, м;

tВ – текущее значение температуры воды в электродной камере, 0С;

20 – удельное электрическое сопротивле ние воды при 20 0С, Омм;

kЭГ – геометрический коэффициент элек тродной группы.

После того, как стабилизируется плотность тока на электро дах, потребляемая мощность подчиняется закону (участок 3-4), от личающемуся от закономерностей на этапе 1-2-3.

Когда мощность электродной группы превышает потребляе мый водонагревателем тепловой поток, образуется избыточное дав ление в электродной камере и начинается процесс оголения элек тродов.

При этом сопротивление кипящей рабочей воды в электрод ной камере находится из выражения:

где КВ - удельное электрическое сопротивление кипящей воды, Омм;

hЭ = hЭ – h – изменение уровня заполнения электродов, м;

где h – уровень оголения электродов, м Следовательно мощность P является функцией уровня за полнения электродов hЭЛ и определяется формулой:

Если всё вырабатываемое количество тепла полностью идёт на нагрев технологической воды и компенсацию потерь в окружаю щую среду, то масса несконденсирующего пара близка к нулю (dm1=0).

Если же вырабатываемое количество тепла больше, чем не обходимо на нагрев технологической воды и компенсацию потерь в окружающую среду, то не весь пар сконденсируется на теплообмен ной поверхности, то есть dm10. Из уравнения теплового баланса массу несконденсировавшегося пара можно определить как:

где 1i – коэффициент теплоотдачи от i-го ограждающего элемента конструкции установки окружающему воздуху, Вт/(м20С);

F1i – поверх ность i-го ограждающего элемента конструкции установки, м2;

tО – темпе ратура окружающей среды, 0С;

t1iср=( t1iн + t1iк )/2 – средняя температура i го элемента конструкции установки, 0С, где t1iн – начальная температу ра i-го элемента конструкции установки, 0С;

t1iк – рабочая (конечная) температура i-го элемента конструкции установки, 0С;

r – теплота парообразования, Дж/кг;

k – коэффициент теплопередачи через стенки рабочей емкости, Вт/(м20С);

FРЕ – площадь поверхности сте нок рабочей емкости, м2;

tП – температура насыщения пара, 0С;

tср средняя температура воды, 0С;

Эi – коэффициент теплоотдачи от i го элемента конструкции электродной камеры окружающему возду ху, Вт/(м20С);

FЭi – поверхность i-го элемента конструкции элек тродной камеры, м2;

tЭiср=( tЭiн + tЭiк )/2 – средняя температура i-го эле мента конструкции установки, 0С;

tЭiн – начальная температура i-го элемента конструкции электродной камеры, 0С;

tЭiк – рабочая (ко нечная) температура i-го элемента конструкции электродной каме ры, 0С.

Разделив количество несконденсировавшегося пара на его плотность, получим объём, занимаемый избыточным паром:

где П – плотность пара, кг/м.

Если объем несконденсировавшегося пара не превышает объе ма парового пространства БИТ Р, то его избыточное давление равно нулю. В противном случае имеем некоторый переизбыток пара:

Тогда приращение его давления определится по уравнению Ван-дер-Ваальса:

где R – универсальная газовая постоянная;

ТП – температура пара, 0К;

S и D – постоянные коэффициенты.

По закону сообщающихся сосудов избыточное давление па ра будет равно гидростатическому давлению столба жидкости в компенсационном трубопроводе (рис. 1):

где В – плотность воды, кг/м3;

g – ускорение свободного па дения, м/с2;

dhТР – высота столба жидкости в компенсационном тру бопроводе, м.

Количество вытесненной из электродной камеры воды с уче том (8) определится по формуле:

где FТР – площадь поперечного сечения проходного отвер стия компенсационного трубопровода, м2.

Тогда изменение (в данном случае увеличение) уровня ого ления электродов, пренебрегая объемом электродной группы, можно найти следующим образом:

где FУПР – площадь дна электродной камеры, м2.

В результате увеличения уровня оголения электродов по требляемая мощность будет уменьшатся:

Полагая, что в любой момент времени за элементарный промежуток времени d температура технологической воды в ёмко сти изменится на dtр, запишем уравнение теплового баланса для третьего этапа (12) в развёрнутом виде:

Приведём уравнение (12) к канонической форме и получим дифференциальное уравнение, описывающее нагрев технологиче ской воды в ёмкости:

Решением полученного дифференциального уравнения мож но определить динамику разогрева технологической воды в аккуму лирующей ёмкости, а уравнением 11 – характер изменения мощно сти электроводонагревателя с саморегулированием мощности.

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА

В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Д-р техн. наук А.И. Викторов, канд. техн. наук В.Г. Борулько От реализации приоритетного национального проекта «Раз витие АПК» к 2008 году в области животноводства ожидаются уве личение производства молока на 4,5%, мяса на 7%;

закупка высоко производительного оборудования и создание 130 тыс. скотомест;

увеличение поголовья высокопродуктивного племенного скота за счет закупки по лизингу 100 тыс. голов. Залогом будущего успеха являются информационные технологии, способные обеспечить под контрольность, точность, своевременность получения данных и рег ламентирование необходимых мероприятий по обеспечению МК.

Важнейшим условием оптимизации окружающей среды или, как принято называть, микроклимата закрытых животноводческих помещений, является его соответствие физиологическому состоя нию животных. Физические и химические свойства воздушной сре ды - факторы непостоянные и подвержены большим колебаниям.

Организм животного может приспосабливаться к этим изменениям, но лишь до определенных пределов. Физиологическое равновесие может сохраняться до тех пор, пока действие внешних раздражите лей не превышает приспособительных возможностей организма.

Длительное пребывание животных в помещениях, содержа щих большие концентрации аммиака, сероводорода, ослабляет ре зистентность организма, способствует развитию заболеваний, пони жает аппетит и вызывает слабость, неблагоприятно действует на воспроизводительную способность, приводит к ряду других нежела тельных явлений. Нормализация температурно-влажностного режи ма, снижение загрязненности воздуха газовыми примесями и обес печение других оптимальных показателей микроклимата благопри ятно влияют на физиологическую реактивность, способствуют луч шему проявлению резистентности животных.

Исследование динамики изменения климатических парамет ров на молочной ферме остаются проблемной и актуальной задачей.

Однако этой проблеме до сих пор уделялось мало внимания, и она стала особенно насущной при индивидуальном содержании живот ных. Основная трудность исследований динамики климатических условий состоит в несовершенстве методов и технических средств измерения параметров МК (температуры, влажности, тепловых по токов, солнечной радиации, скорости потоков воздуха и др.).

Актуальность нормализации микроклимата в животновод ческих помещениях, обусловлена следующим:

- в большинстве типов помещений оптимизация среды оби тания животных обеспечивает технологический эффект, т.е. повы шение продуктивности животных;

- системы нормализации микроклимата являются одними из наиболее энергоемких и по разным оценкам затраты на микрокли мат при традиционном подходе могут достигать до 60 % всех энер гозатрат на ферме;

- вентиляционные выбросы от животноводческих помеще ний являются источником загрязнения воздушной среды [2].

Создание средств нормализации микроклимата связано с большими материальными и энергетическими затратами тем более необходимо иметь автоматические средства по обеспечению допус тимых микроклиматических условий.

Эта проблема может быть решена путем исследований микро климатических условий в неустановившемся тепловлажностном режи ме с применением современных средств электроники, микропроцессо ров, микроЭВМ [3], поэтому создание средств нормализации микро климата имеет важное народнохозяйственное значение.

Комфортный микроклимат достигается при условиях, обес печивающих оптимальное тепловое состояние животного, характе ризующееся отсутствием выраженного напряжения механизмов терморегуляции, комфортными общими и локальными теплоощу щениями.

Систему «животное-ограждающая поверхность» можно рас сматривать как замкнутый объем. Тепловой поток, поступает от жи вотного к ограждающим конструкциям.

В условиях переходных процессов математические модели для микроклимата, недостаточно изучены.

В общем виде микроклимат в помещении M можно описать функцией множества параметров где – температура в помещении, 0С;

н - температура на ружного воздуха, 0С;

– относительная влажность воздуха, %;

Qж – поступление теплоты от животных, ккал/ч;

Wж – влаговыделения животными, кг/ч;

q- внутренние источники тепловыделений от ламп и нагревательных приборов, Вт;

v – скорость движения воздуха, м/с;

W – общее количество удельной влаги, кг/ч;

авн – коэффициент теп лообмена через прозрачные и не прозрачные ограждения, Вт/град;

F – суммарная площадь ограждений;

Vп – объем помещения, м3;

Рвн – давление внутреннего воздуха, Па;

Рн – давление наружного возду ха, Па;

Q – теплопотери в помещении через ограждающие конструк ции, кДж;

Qср – теплопоступления от солнечной радиации, кДж;

Сов – охлаждающая способность воздуха, 0С;

Rm – термическое сопро тивление теплопередача, К/Вт;

L– освещенность, Лм/м2;

Рион – плот ность ионизации;

Рш – уровень шума, дБ;

Рзпм – запыленность возду ха и загрязненность микроорганизмами, г/м3;

Руф – ультрафиолето вое излучение, Вт;

Км – поправочный коэффициент;

х, удм, zк,t,v– показатели степени процесса.

Логические соотношения между приведенными параметрами могут быть представлены в виде Для расчета теплового баланса здания необходимо знать значение поступления теплоты в здание и ее расход. Поступление определяется количеством теплоты от животных, от отопительных установок, в летний период - от солнечной радиации. Расход опре деляется количеством теплоты, идущей на нагревание вентиляци онного воздуха, обогрев конструкций здания, на испарение влаги с поверхностей ограждающих конструкций и оборудования здания.

Воздушная среда в животноводческих помещениях характери зуется взаимодействием в основном трех систем — системы энергети ческого обмена в организме животных, системы тепло- и влагообмен ных процессов, происходящих на ограждающих конструкциях (покры тия, стены, окна, полы), энергетическими процессами, характеризую щимися действием отопительно-вентиляционных систем.

Рис. 1. Основные факторы, определяющие микроклимат (Т, – температура, влажность воздуха;

SТ – тепловая радиация, Sc – солнечная радиация;

- суммарная концентрация газов робная обеспеченность;

Nшв – уровень шума и вибраций;

m – возду хообмен;

mк – расход воздуха подаваемого из помещения нормализа тором;

v – скорость наружного воздушного потока;

vк – скорость по даваемого и отводимого воздуха нормализаторами) Стационарный тепловлажностный баланс в помещении ра вен где mк – расход воздуха, подаваемого в животноводческое помещение, кг/с;

iк – изменение удельной теплоты воздуха, подаваемого кондиционером с расходом mк, при прохождении через внутрен ний объем животноводческого помещения, Дж/кг;

q - сумма тепловых потоков, поступающих в животно водческое помещение от размещенного технологического обору дования, животного и т.д., Вт;

q - сумма тепловых потоков, поступающих в животно водческое помещение через непрозрачные и прозрачные огражде ния, Вт;

n – число источников тепловыделений (технологического оборудования, животного и т. д.);

р – число элементов ограждений через которые поступает тепловая энергия вследствие радиации солнца, земли и т. д.;

q0 – тепловые потоки, возникающие при испарении влаги, попадающей в животноводческое помещение (животного, наруж ного воздуха, кондиционера и т. д.), Вт;

q1 – тепловые потоки, возникающие при изменении хими ческого состава воздуха (загазованности), Вт;

q2 – тепловые потоки, возникающие при изменении биоло гических факторов и запыленности, Вт.

Животным необходим чистый воздух, близкий к атмосфер ному, состоящий из 72,13% азота, 20,96% кислорода, 0,88% инертных газов, 0,03% углекислого газа и от 0,1 до 4% водяных паров.

Выдыхаемый животными воздух содержит около 18% ки слорода и до 4% углекислого газа, что приводит к резкому изме нению газового состава воздуха в помещении.

Однако в большинстве хозяйств микроклимат в животно водческих помещениях далек от нормативных параметров. Поме щения имеют повышенные концентрации аммиака, углекислого газа, определяемые выражением.

помещении, мг/м3;

Nду, Nа, Nc, Nоу – концентрации диоксида углерода, аммиа ка, сероводорода, оксида углерода, %.

Существенное влияние на микроклимат оказывает запы ленность воздуха Nзпв – запыленность внутри животноводческого помеще ния, мг/м3;

Nзпс - запыленность вне животноводческого помещения;

Nпп – пыль, проникающая в животноводческое помещение, мг/м3;

Nт – технологическая пыль (от транспортных средств от кормов, подстилки и др.), мг/м3;

Nх – химико-физические состав пыли, мг/м3.

животноводческом помещении, тыс. м. т. в 1 м3 воздуха;

Ммф – загрязнение атмосферы от экскрементов;

Мпм - загрязнение атмосферы от испарения подстилочного материала;

М оп - накопление возбудителей инфекции на ограждающих поверхностях здания и технологическом оборудовании;

Мкв – загрязнение атмосферы от кормов и воды;

Маэр – патогенное (аэрогенное) загрязнение, попадающее в воздух при уборке помещения.

Процесс воздухообмена имеет сложные функциональные за висимости от внешних и внутренних воздействующих факторов.

Относительное изменение количества воздуха при воздухо обмене mф (t ) в животноводческом помещении получено путем решения уравнения:

где Кф – масштабный коэффициент;

s i - изменение площадей фрамуг, дверей, ворот и т.д.);

ф - постоянная времени установления воздухообмена.

Из выражения (7) следует, что фактическое изменение рас хода воздуха имеет экспоненциальную зависимость во времени.

Расчетные зависимости mф (t ) за промежуток времени 100с показаны на рис. 2.

Рис. 2. Теоре тические за висимости изменения расхода воздуха во времени Изменяя скорость и сечение воздушных потоков, поступаю щего и отводимого из помещения воздуха, можно регулировать воз духообмен.

В соответствии с приведенными формулами нами с приме нением ЭВМ были рассчитаны зависимости требуемой температуры от нормализатора микроклимата в установившемся тепловом режи ме от различных возмущающих факторов и расхода воздуха mк в ус тановившемся тепловом режиме.

Температура воздуха, поступающего от нормализатора, должна находиться в пределах от 15 до 20 0С.

Установлено, что при изменении скорости от 0,01 до 0,18 и сечении воздушного потока от 0,05 до 0,18, воздухообмен изменяет ся в пределах от 0,1 до 0,99.

Экспериментальные данные, полученные на ферме РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева, удовлетворительно совпадают с рас четными, погрешность составляет от 5 до 11%.

1. Борулько В.Г. Исследование параметров микроклимата в индивидуальных жи вотноводческих помещениях. // Механизация и электрификация сельского хо зяйства. - 2007. - №11. - С. 18-19.

2. Исследование переходных процессов системы воздухообмена для животновод ческих помещений. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2007. - №10. - С. 19-20.

3. Викторов А.И., Борулько В.Г. Автоматизированная установка нормализации микроклимата в животноводческих помещениях. //Тезисы докл. IX Межд. на учн.-практ. конф. «Автоматизация и информационное обеспечение производ ственных процессов в сельском хозяйстве». - Углич, 2006.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ

МИКРОКЛИМАТА В КОРОВНИКЕ НА 200 ГОЛОВ

В соответствии с расчетными данными подогрев вентили рующего воздуха в коровниках на 200 голов, получивших наиболее широкое распространение в условиях республики Северная Осетия– Алания, обеспечивается двумя калориферами типа СФО-40, с сум марной мощностью 90 кВт. Однако вентиляционные установки при ходится комплектовать вентиляторами типа Ц4-70 №7 с производи тельностью не менее 8000 м3/час каждый, а не предусмотренными в установках СФОЦ–40 (вентилятор Ц4-70 №5).

Мощность, потребляемая системой вентиляции, существенно снижается при использовании теплоутилизационных установок. По техническим характеристикам [1] для применения в коровнике наи более полно подходит теплоутилизатор УТ-Ф-12. Он предназначен для централизованной системы вентиляции. Функциональная схема УТ-Ф-12 представлена на рис. 1.

Теплоутилизатор УТ-Ф-12 представляет собой теплообмен ник из 200 тепловых труб, собранных в кассеты. Кассеты разделены на конденсационную 4 и испарительную 7. Конденсационная кассе та размещается в канале приточного воздуха. Здесь промежуточный теплоноситель имеет высокий температурный уровень и, будучи, обдуваем холодным воздухом, отдает ему свою теплоту. При этом остывает и конденсируется. Конденсат перетекает в нижнюю часть тепловой трубы, которая размещена в канале удаляемого (подогре того) воздуха. Отбирая теплоту у воздуха, превращается в перегре тый пар и поднимается в верхнюю часть тепловой трубы. Далее цикл повторяется. В качестве промежуточного теплоносителя в теп лообменнике используется фреон-12.

В базовом варианте в приточной части предусмотрен осевой вентилятор, однако последний не позволяет обеспечить необходи мый напор в воздуховодах, системы равномерного распределения свежего воздуха. Предлагаем установить в канале приточной части установить центробежный вентилятор, позволяющий обеспечить требуемый напор. В вытяжной части, как в базовом варианте оста Рис. 1. Функциональная схема модернизированного теплоутилизатора 1 – приточный центробежный вентилятор;

2 – жалюзи обводного кана ла;

3 – жалюзи защиты теплообменника;

4 – конденсатор теплообмен ника;

5 – рециркуляционная заслонка;

6 – датчик температуры воздуха;

7 – испаритель теплообменника;

8 – калорифер;

9 – вытяжной вентиля тор;

10 – датчик перепада напора;

11 – фильтр вить осевой вентилятор, и осуществлять забор выбросного воздуха в одной точке помещения.

Тепловая мощность, которую можно получить за счет утили зации теплоты удаляемого воздуха, определяется выражением:

где Lут – расход воздуха через вытяжной канал теплоутилизатора, м3/час;

tв, t1 – значения температур в помещении и удаляемого воз духа на выходе из утилизатора, оС;

– плотность воздуха при температуре помещения, кг/м3;

k – коэффициент утилизации теплоты (для УТ-Ф-12 k=0, [18]);

cp – удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, кДж/кг·оС.

Согласно рекомендациям [1] температура на выходе из теп лоутилизатора должна быть на 5…10оС (примем 8оС) выше наруж ной вентиляционной температуры. Для республики Северная Осетия – Алания наружная вентиляционная температура составляет -7оС, с учетом этого температура удаляемого воздуха должна быть Тогда мощность теплового потока, получаемого в теплоути лизаторе Температура, до которой нагреется приточный воздух, опре делится из уравнения После теплоутилизатора воздух проходит через калорифер и догревается до температуры помещения – +10оС. Мощность, необ ходимая для этого, составляет:

На две установки, которые необходимо предусмотреть в ко ровнике расход составит 72 кВт, а около 22,5 кВт будет обеспечи ваться за счет утилизации теплоты удаляемого воздуха.

Согласно результатам многолетних наблюдений гидрометео службы температура меньше +4оС, когда включается калорифер, в нашем регионе держится 60…70 дней, при этом даже в наиболее хо лодные месяцы (январь, февраль, см. рис. 2.) среднемесячная темпе ратура оказывается близкой к нулю и утилизированная теплота ком пенсирует львиную долю потребной мощности. Коэффициент ис пользования калорифера в отопительный период (180 дней) оказы вается незначительным (0,25…0,35).

Рис. 2. Графики изменения температуры в наиболее холодный период Если в процессе реконструкции системы вентиляции исполь зовать тот же калорифер, который, безусловно, будет работать с меньшей нагрузкой, экономия тепловой энергии может быть оцене на следующим образом.

Принимаем, система вентиляции с теплоутилизатором на полную мощность работает n1=70 дней, по 1=2=18 часов в сутки, тогда расход энергии составляет:

Э1 = Q1 Чn1 Ч1 = 35,7 Ч2 Ч70 Ч18 = 90062 кВтчас.

Если система вентиляции не оснащена теплоутилизатором, то калорифер работает n2= 180 дней и расход энергии составит Э2 = k Ч Q2 Чn2 Ч2 = 0,7 Ч90 Ч180 Ч18 = 204120 кВт·час.

где k=0,7 – коэффициент, учитывающий работу с неполной нагруз кой (общепринятая величина).

Следовательно, за счет комплектования вентиляционных ус тановок системы вентиляции коровника на 200 голов теплоутилиза торами, экономия энергии составит:

Э=Э1-Э2=204120-90062=114058 кВт·час.

Безусловно, приведенные числовые величины являются ори ентировочными, но следует заметить, что в условиях современного неуклонного роста цен на энергоносители, они являются убедитель ным аргументом целесообразности использования устройств, обес печивающих экономию энергопотребления в наиболее энергоемких процессах, к которым относятся вентиляция и отопление производ ственных помещений.

1. Справочник инженера-электрика сельскохозяйственного производства:

Учебное пособие.– М.: Информагротех, 1999. – 536 с.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА МИКРОКЛИМАТА

ФЕРМ С ОБЕЗЗАРАЖИВАТЕЛЕМ ВОЗДУХА

канд. техн. наук Г.Н. Самарин (МГАУ им. В.П. Горячкина) В мировой технике отопления и вентиляции наивысшей сту пенью развития этих систем - являются системы кондиционирова ния воздуха, которые прошли многолетнюю проверку и апробацию на животноводческих фермах России.

На базе систем кондиционирования воздуха разработана энергосберегающая система формирования нормативного микро климата в помещениях с молодняком животных и птицы. Она вне дрена в животноводческих помещениях Московской и Псковской областях. В отличие от типовых систем при данной технологии осуществляется 75 - 80 % рециркуляция внутреннего воздуха по средством его очистки в оросительной камере кондиционера от ам миака, углекислого газа и пыли, вследствие, чего экономится 47 % энергии при одновременном формировании нормативного микро климата в станках с животными.

Авторским коллективом предложено новое направление аэрогидродинамическое кондиционирование воздуха в животновод ческих и птицеводческих помещениях, в котором используется но вый кондиционер, работающий на принципе барботации.

Анализ теории и практики систем кондиционирования воз духа позволил разработать математическую модель аэрогидродина мического кондиционера, принципиальная схема которого пред ставлена на рис. 1.

Устройство работает следующим образом. Из животновод ческого помещения загрязненный воздух аммиаком, углекислым га зом, пылью и вредными микроорганизмами поступает во всасы вающий воздуховод и посредством приточного вентилятора 1 пода ется под давлением через шланги 9, закрепленные на штанге, в воду поддона камеры барботации 2. При прохождении воздуха через во ду, происходит его очистка от аммиака, углекислого газа и пыли. За тем воздух в камере барботации 2 проходит через мелкоячеистую сетку 3 и обрабатывается излучением ультрафиолетового облучате ля 4. При этом под воздействием ультрафиолетового излучения и сетки, покрытой наноструктурным материалом, уничтожаются вредные микроорганизмы. После чего воздух удаляется из камеры барботации 3 вытяжным вентилятором 7 и подается обратно в жи вотноводческое помещение.

Воздух из животноводческо го помещения Рис. 1. Принципиальная схема аэрогидродинамического 1, 7 - вентиляторы;

2 – камера барботации;

3 – фотокаталитический фильтр;

4 – ультрафиолетовый облучатель;

5 - сепараторы;

6 - возду хонагреватель;

8 - соединительная вставка;

9 – перфорированные - загрязненный воздух из животноводческого помещения;

При работе системы аэрогидродинамического кондициони рования воздуха можно выделить следующие технологические ре жимы: нагрев воздуха осуществляется воздухонагревателем;

охла ждение воздуха в летний период года производится в камере барбо тации кондиционера - водоиспарительное охлаждение;

увлажнение воздуха осуществляется в камере барботации кондиционера водой или водным раствором;

осушение воздуха в зимний период года – воздухонагревателем;

очистка воздуха - поток загрязненного возду ха вентилятором кондиционера через перфорированные шланги по дается в воду или водно-химический раствор, где увлажняется и очищается от аммиака, углекислого газа, пыли и микроорганизмов.

Однако в случаях массового заражения животных и птицы этого не достаточно. Также имеются ряд вирусов требующих более серьез ной обработки воздуха.

Этап очистки воздуха от вредных микроорганизмов:

Устройство 8 (см. рис. 1) повышает эффективность обеззараживания воздуха за счет использования наноструктурных материалов. Нано размерные частицы серебра, железа, оксида титана TiO2 могут очи щать воздух от различных загрязнителей, включая опасные органи ческие соединения, клетки, вирусы и ядовитые химикаты.

Устройство работает следующим образом. Из животновод ческого помещения загрязненный воздух аммиаком, углекислым га зом, пылью и вредными микроорганизмами поступает во всасы вающий воздуховод и посредством приточного вентилятора 1 пода ется под давлением через шланги в воду или водный раствор камеры барботации 2. При прохождении воздуха через воду, происходит его очистка от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и мик робных тел. Затем воздух в камере барботации 2 проходит через фо токаталитический фильтр 3, который представляет собой сетку по крытую наноструктурным материалом, и обрабатывается излучени ем ультрафиолетового облучателя 4. При этом под воздействием ультрафиолетового излучения и фотокатализатора с оксидом титана уничтожаются вредные микроорганизмы. После чего воздух удаля ется из камеры барботации 2 вытяжным вентилятором 7 и подается обратно в животноводческое помещение.

Технологический процесс обеспечивает - очистку внутрен него воздуха от аммиака - 75 - 85 %, углекислого газа - 70 - 80 %, пыли - 100 % и снижает бактериальную загрязненность воздуха.

Таким образом, применение энергосберегающей системы аэ рогидродинамического кондиционирования воздуха в животновод ческих и птицеводческих помещениях с очисткой воздуха от вред ных газов, пыли и микроорганизмов позволит снизить расход энер гии на создание и поддержание микроклимата внутри ферм, улуч шить экологическую обстановку вокруг ферм и комплексов.

На данное устройство получен патент на полезную модель.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА

КОМБИНИРОВАННОГО ОБОГРЕВА ПОМЕЩЕНИЙ

ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ПОРОСЯТ-ОТЪЕМЫШЕЙ

Д-р техн. наук В.Н. Расстригин, канд. техн. наук Л.И. Сухарева Практика проектирования и строительства крупных свиновод ческих предприятий связана с применением автономных котельных для их обогрева, работающих на природных видах топлива – твердом, жидком и газообразном. При этом температура внутреннего воздуха во всем объеме помещения автоматически поддерживается на уровне, требуемом для нормального роста и развития поросят-отъемышей жи вой массой от 610 до достижения ими живой массы 40 кг.

Поросят-отъемышей в помещении содержат в специальных станках площадью 10,3 м2 по 2627 голов в каждом. В течение всего времени их содержания обеспечивают температуру их кожного по крова равной 30оС, что соответствует температуре окружающего воздуха на уровне tв =20оС [1, 2].

Нами предлагаются и рассматриваются здесь варианты элек трического обогрева таких помещений в виде базового варианта об щего обогрева с использованием только электрокалориферных устано вок и нового варианта энергосберегающих систем комбинированного обогрева помещений с использованием электрокалориферной установ ки и комплекта лучистых (инфракрасных) электрообогревателей.

В целях экономии энергозатрат на обогрев помещения пред лагается температуру кожного покрова поросят-отъемышей, нахо дящихся в станках, поддерживать на требуемом уровне за счет их обогрева от лучистых электрообогревателей, а температуру внут реннего воздуха в помещении снизить до 10оС. Кроме того, поросят отъемышей, достигших живой массы 25 кг и более (40 кг), без ущерба для их развития можно содержать при снижении температу ры поверхности их кожного покрова до 28,2оС, что соответствует температуре окружающего воздуха 15оС.

Для обоснования предлагаемых решений выполнен расчет годового расхода теплоты на обогрев типового помещения с 650-ю поросятами-отъемышами «средней» живой массой 25 кг каждого в холодный период года и определены технико-экономические пока затели сравниваемых вариантов систем общего и комбинированного обогрева, позволяющие оценить капиталовложения в лучистые электрообогреватели.

Расчет энергетических параметров помещения для содержа ния поросят-отъемышей в холодное время года выполнен на основе решения уравнения теплового баланса:

где Q0 - тепловой поток от системы обогрева, кВт;

Qж - поток свободной теплоты от поросят-отъемышей, кВт;

Qогр - тепловой поток потерь через ограждение помещения, кВт;

Qисп - тепловой поток потерь на испарение влаги со смоченных поверхностей, кВт;

Qв - тепловой поток на обогрев приточного холодного вентиля ционного воздуха, кВт.

Ниже представлены формулы для расчета составляющих те плового баланса помещения:

tв – температура воздуха в помещении, оС;

tн – расчетная температура наружного воздуха, оС;

где исп, исп - удельные влаговыделения за счет испарения со смо Fсм, Fкан – площадь, соответственно, смоченных и открытых вод ных поверхностей навозных каналов, м2;

где Gв – количество приточного воздуха, кг/ч;

где ж – общие выделения животных, г/ч;

d вн d н - влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг;

где п – количество поросят в помещении;

ж - выделение водяных паров одним поросенком в зависимо сти от его живой массы, г/ч;

кt - температурный коэффициент по влаге;

где Qж - количество свободной теплоты, выделяемой одним поро сенком в зависимости от его живой массы, Вт;

кt/ - температурный коэффициент.

Тогда тепловой поток от системы обогрева определяется из выражения (1):

Для определения годового расхода теплоты на обогрев по мещения вычисляют граничную температуру «tн.гр», при которой возникает необходимость в обогреве, продолжительность отопи тельного периода «Z», среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период «tн.ср» и среднечасовой расход теплоты «Wcр».

Ниже приведены формулы для определения указанных величин:

где сумма Z i - продолжительность стояния в часах температур на ружного воздуха t1…ti, причем ti= tн.гр, а t1 соответствует абсолютной минимальной температуре для данной местности. Интервал темпе ратур равен 1оС.

Значения продолжительности стояния Z1, Z2…Zi температур наружного воздуха t1, t2…ti принимают в соответствии с Климатиче ским справочником СССР» или по данным местной метеостанции.

Годовой расход теплоты Расчет технико-экономических показателей сравниваемых систем общего и комбинированного обогрева помещения для со держания 650-ти поросят-отъемышей выполнен при соблюдении следующих условий:

- установленная мощность электрокалориферных установок для сравниваемых систем обогрева принимается равной 60 кВт и воздухопроизводительностью 9 тыс. м3/час, исходя из результатов расчета, приведенных ниже в таблице 1 и соответствующего типо размерного ряда калориферных установок, выпускаемых промыш ленностью;

- для местного обогрева поросят-отъемышей на каждый ста нок предусмотрен один лучистый электрообогреватель.

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов систем общего и комбинированного обогрева помещения для со держания поросят-отъемышей были определены по методу приве денных затрат [3].

Приведенные затраты «П» в сравниваемые варианты опреде лены по формуле:

где К – капитальные вложения, руб.

И – эксплуатационные расходы, руб.

0,15 – коэффициент эффективности капитальных вложений.

Эксплуатационные расходы «И» определены по формуле:

где Иа – амортизационные отчисления от капитальных вложений, руб. (принимают равными 0,166 К);

Итр – расходы на текущий ремонт (принимают равными 0,2 Иа);

Ирс – расходы на обслуживание теплового оборудования (в дан ном случае одинаковы для сравниваемых вариантов и не учитыва ются);

ЭГ – стоимость годового расхода теплоты на обогрев помещения (при тарифе 1,75 руб./кВтч).

В связи с отсутствием цены на предлагаемые разрабатывае мые лучистые электрообогреватели были определены приведенные затраты в базовом варианте, а для нового варианта определялись до пустимые капитальные вложения (Х), исходя из равенства их приве денных затрат (П=Пн) и полученной экономии энергозатрат в новом варианте.

В допустимые капитальные вложения (Х) входят стоимость электрокалориферной установки и комплекта лучистых электро обогревателей.

Основные показатели результатов числового расчета энергети ческих и экономических показателей даны в обобщенном виде в табл. 1.

Таблица 1. Составляющие теплового баланса помещения для содержания поросят-отъемышей со «средней» живой массой 25 кг в хо лодный период года для вариантов общей (I) и комбинированной (II) систем обогрева и их экономические показатели Теплопотери через ограждение «Qогр» кВт 11,8 10, Теплопотери на испарение влаги со смоченных поверхностей «Qисп»

Количество приточного холод ного воздуха из расчета удале- кГ/ч 6747,24 8769, ния влаги «Gв»

Количество теплоты на обогрев хо лодного приточного воздуха «Qв»

Поток свободной теплоты от поросят-отъемышей « Qж »

Потребный тепловой поток на обогрев помещения «Qо»

Капитальные вложения «К»

Калориферная установка мощ ностью 60 кВт с учетом монта жа (К=1,25):1,2582480:

Эксплуатационные расходы «И»

Амортизация: 0,166103100:

Стоимость годового расхода тепловой энергии на обогрев руб.

помещения: ЭГ=1,75WГ:

При этом годовая экономия энергозатрат АГ (табл. 1) при но вом варианте составит 3057 кВтч или 37%, в сравнении с базовым вариантом. По расчетным данным, представленным в таблице, опре деляются далее и приведенные затраты по обоим вариантам в сле дующих числовых выражениях:

Пб=ЕнКб+Иб = 0,15103100+35009=50474 руб., а Пн=0,151,25х+0,249х+9122=50474 руб.

Исходя из равенства Пб=Пн, определены допустимые капи тальные вложения (*) в новом варианте в сумме 94736 руб.

При использовании в обоих вариантах систем обогрева од ного и того же типа электрокалориферной установки, исходя из одинаковой потребной воздухопроизводительности, можно опреде лить допустимые капиталовложения на лучистые обогреватели как разницу между допустимыми капитальными вложениями в новом варианте (94736 руб.) и стоимостью электрокалориферной установ ки (82480 руб.), что составит 12256 руб.

В случае равенства общих капитальных вложений в обоих вариантах систем обогрева может быть получен определенный годо вой экономический эффект при экономии 37% электроэнергии.

Таким образом, можно сделать вывод, что применение ком бинированной системы для обогрева помещений с поросятами отъемышами в сравнении с общим обогревом обеспечивает энерго сбережение и экономическую эффективность.

1. Егизаров А.Г. Отопление и вентиляция зданий и сооружений сельско хозяйственных комплексов. М.: Стройиздат, 1981. С. 97-113.

2. Ведомственные нормы технологического проектирования свиноводче ских предприятий, ВНТП 2-96. М.: Минсельхозпрод России, 1998. С. 3. Методические указания по выбору энергоносителей для тепловых процессов сельскохозяйственного производства, быта и сферы услуг сельского населения. М.: Минэнерго, ГлавНИИпроект, ЭНИН им. Г.М.

Кржижановского, 1986. С. 14-19.

АДАПТИВНО-ЭКСПЕРТНАЯ АСУ ТП МИКРОКЛИМАТА,

ОБОГРЕВА И КОРМЛЕНИЯ БРОЙЛЕРОВ

Задача оптимизации микроклимата помещения для вы ращивания бройлеров в клеточных батареях, с учетом расхода энер гии на отопление птичника для достижения максимума функционала непрерывно изменяющейся во времени разности стоимостей про дукции и тепловой энергии при управлении микроклиматом по ус ловию наивысшей продуктивности поголовья, решена (Грабауров В.А., Савченко Е.И., 1986). Математическая модель биологического объекта есть зависимость продуктивности птиц (суточный прирост массы бройлеров от их возраста и от факторов микроклимата, в граммах) Пбр от возраста птиц t (в сутках) и основных параметров микроклимата – температуры воздуха Т (в градусах по шкале Цель сия), относительной влажности воздуха В (в процентах) и загазован ности воздуха К (массовая концентрация аммиака в воздухе, мг/м3):

Пбр = а0 + а1t + а2Т + а3В + а4К + а5t2 + a6T2 + a7B2 + a8K2 + a9tT + a10tB где а0, а1, …, а14 – коэффициенты уравнения регрессии: а0 = -715,1;

а1 = 6,354;

а2 = 27,076;

а3 = 9,594;

а4 = -0,870;

а5 = -0,025;

a6 = -0,343;

a7 = -0,050;

a8 = -0,009;

a9 = -0,104;

a10 = -0,024;

a11 = 0,003;

a12 = -0,102;

a13 = 0,012;

a14 = 0,008 /1, 2/.

Для обсуждаемой модели продуктивности бройлеров в кле точных батареях значения ощущаемой температуры и температуры воздуха практически равны. Поэтому модель продуктивности дейст вует и при замене в ней величины температуры воздуха Т на вели чину ощущаемой температуры tоп, которая необходима для более точной оценки теплового состояния цыплят в реальном птичнике.

Известно, что затраты кормов растут по параболической за висимости при отклонении температуры среды от ее оптимального значения, при котором достигается наивысшая продуктивность пти цы /1/. Математическая модель коэффициента затрат корма а(tоп, t) (отношение массы израсходованного корма Мк к массе выращенного бройлера Мпт в зависимости от величины отклонения температуры среды обитания tоп от значения температуры, соответствующего наивысшей продуктивности, а также от возраста бройлера t) по /2/:

а(tоп, t) = (Мк/Мпт) = 1,9714298 + 0,0081632(tоп)2 + 0,0285714t. (2) Проведенное математическое моделирование расхода корма по указанным в приведенных рекомендациях /2/ зависимостям пока зало, что при отклонении ощущаемой птицей температуры помеще ния на ±7,0°С от соответствующего режиму ее максимальной про дуктивности на 56-й день выращивания значения приводит к допол нительной затрате корма в 1,96 кг на одного бройлера массой 1,4 кг.

Непредвиденные расчетные затраты на корм для поголовья одной партии птицы в 20 тыс. бройлеров в птичнике составляют при цене комбикорма 8 руб./кг порядка 360 тыс. руб.

Изменение массы бройлеров при отклонении температуры среды обитания от оптимального для их роста расчетного значения 184110-3 кг на ±7,0°С по /1, 2/ приводит к результату численного моделирования 89910-3 кг. Расчетные дополнительные потери про дукции в птичнике составляют 18840 кг, а при отпускной цене птичьего мяса с птицефабрики в 40 руб./кг снижение прибыли толь ко в одном птичнике из нескольких десятков равно 753600 руб.

Затраты энергии на обогрев промышленного птичника в Мо сковской области в настоящее составляют ориентировочно 200… тыс. кВт·ч в год. Стоимость обогрева молодняка в птичнике хотя и значительно уступает затратам на корм, но сопоставима с ними.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 11 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина В.А. Марков, Е.С. Иванов, Е.А. Лупанов Биоразнообразие и охрана природы Учебное пособие Рязань 2009 ББК 20.1я73 М26 Печатается по решению учебно-методического совета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина в соответствии с ...»

«МАРЧЕНКОВ С.Я. ЛЮДИ ТОГДА БЫЛИ ДРУГИЕ РОМАН НОРДМЕДИЗДАТ САНКТ ПЕТЕРБУРГ 2010 Г. МАРЧЕНКОВ С.Я. ЛЮДИ ТОГДА БЫЛИ ДРУГИЕ. Санкт Петербург: Нордмедиздат, 2010. С.384. ISBN 978 5 98306 080 7 © МАРЧЕНКОВ С.Я., 2010 Оригинал макет подготовлен издательством НОРДМЕДИЗДАТ medizdat@mail.wplus.net Санкт Петербург, Лиговский пр., д.56/Г, оф.100. (812)764 79 31 Отпечатано с готовых диапозитивов в типографии “Турусел”. Бумага офсетная. Печать офсетная. Подписано в печать 28.05.2010 г. Тираж 50 экз. Объем 24 ...»






 
© 2013 www.seluk.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.