Статья Испр. Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

• Название: Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
• Дата: 30.05.2019
• Размер: 39.84 Kb.
• Имя файла: Статья Испр.docx
• Тип: Документы; #79661

УДК 677.027.12:519.87

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Россия, 440028,. г. Пенза, ул. Титова, д.28, тел.: [phone]; факс: [phone] Ерёмкин Александр Иванович доктор технических наук, профессор, советник при ректоре, зав. кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция» E-mail [e-mail] Баканова Светлана Викторовна кандидат технических наук, доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» E-mail [e-mail]

Penza State University of Architecture and Construction Russia, 440028, Penza, 28, Titova st., tel.: [phone]; fax: [phone] Eremkin Alexander Ivanovich Doctor of Science, Professor, Adviser at a rector, Head of the department «Heatgas supply and ventilation» E-mail [e-mail] Bakanova Svetlana Viktorovna candidate of engineering sciences, associate professor of department of «Heatgas supply and ventilation» E-mail [e-mail]

РАСЧЁТ ОБЩЕОБМЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ПО ВЫДЕЛЕНИЮ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ
А.И. Еремкин, С.В. Баканова

Рассматривается расчёт общеобменной приточной вентиляции в животноводческих помещениях. Получены формулы для определения количества приточного воздуха, которое необходимо подавать вентиляционными установками при неустановившемся и при установившимся режимах вентиляции. Предлагаемая методика позволяет снизить концентрацию газовыделений в свинооткормочниках за счёт интенсивного перемешивания воздуха помещений, что удовлетворительно сказывается на микроклимате помещений.

Ключевые слова: общеобменная вентиляция, животноводство, расчёт производительности вентсистем.
CALCULATION OF GENERAL VARIABLE VENTILATION FOR EQUIPMENT OF HARMFUL GASES IN ANIMAL PREMISES
A.I. Yeremkin, S.V. Bakanova
We consider the calculation of general exchange ventilation in livestock buildings. Formulas for determining the amount of fresh air that must be supplied by ventilation units with unsteady and steady-state ventilation modes are obtained. The proposed method allows to reduce the concentration of gassing in the pig farms due to the intensive mixing of indoor air, which has a satisfactory effect on the microclimate of the premises.

Key words: general ventilation, animal husbandry, calculation of ventilation system performance.

Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации поставлена задача обеспечения потребностей населения страны продукцией животноводства, за счёт отечественного производства, повышения конкурентоспособности эффективного импортозамещения. Предусматривается, что к 2020 году Россия может выйти на уровень душевого потребления мяса, соответствующий рекомендуемой рациональной норме. Потребление мяса будет практически полностью удовлетворяться за счёт собственного производства. В частности, рост производства продуктов свиноводства предусматривается не только за счёт увеличения поголовья животных, но главным образом путём повышения рентабельности, продуктивности и применения новейших технологий.

В настоящее время появились крупные производители, крупные животноводческие комплексы. В закрытых помещениях размещают несколько тысяч свиней. Разведение, кормление и содержание свиней достигло такой степени развития, что микроклимат в этих помещениях становится одним из важнейших факторов дальнейшего успешного роста продуктивности этой отрасли производства [1,2] .

Влияние микроклимата на животный организм складывается из совокупности воздействия факторов внешней среды. Основные их них: температура, влажность, скорость движения и химический состав воздуха, радиационное тепло, солнечная радиация [1] .

В данной работе рассматривается один из факторов – выделение вредных газов в животноводческих помещениях и расчёт воздухообмена на их разбавление.

Несоблюдение правил воздухообмена в свинарнике приводит к повышению концентрации углекислоты, аммиачных соединений и сероводорода. Превышение показателей аммиачных примесей в свинарнике приводит к болезням органов дыхания у животных, отёку лёгких [3] .

Обеспечить поступление воздуха позволяет эффективная вентиляция, которая очищает свинарник от вредных газовых примесей, запылённости и бактерий [1] .

Для поддержания необходимого газового состава воздуха в помещении справедливо использовать формулу
, (1)

где G – масса газов, поступающих в помещение, кг/с;

С_доп – допустимая концентрация газа в воздухе помещения, кг/м³,

С_пр – концентрация газа в приточном воздухе, кг/м³.
В животноводческих помещениях происходят непрерывное газовыделения: аммиака, углекислого газа, сероводорода и др. Удалить газовые вредности из помещения свинооткормочника можно лишь при условии, что воздух будет перемещаться со скоростью, способствующей хорошему перемешиванию воздушных масс, т.е. со скоростью турбулентной диффузией .

Рассмотрим дифференциальное уравнение процесса вентилирования помещения свинооткормочника основываясь на следующих соображениях.

За элементарный отрезок времени в помещении произойдет следующий аэродинамический процесс:
1) выделяется количество вредного газа в кг
G dτ, (2)
где τ – время, с;
2) приточным воздухом будет внесено в помещение количество данного газа в кг
, (3)
где L_пом – общее количество приточного воздуха, м³/с;

T_н, T_пр – температура наружного и приточного воздуха, ⁰К;
3) вытяжным воздухом будет удалено из помещения количество газа в кг
, (4)
где с – средняя концентрация газа в помещении в данной момент времени, кг/м³;

K₃ – коэффициент турбулентной диффузии частично загазованных струй;

Т_УД – температура воздуха, удаляемого из помещения , ⁰С.
В свою очередь известно :
(5)
где К₀ = 0,8-1,0 – коэффициент турбулентной диффузии незагазованных 2-3-х и более струй, подаваемых одновременно;
4) в объеме помещения изменится количество газа на величину в кг
V d_c (6)
где V – внутренний объем помещения, м³.
Разность между количеством газа, удаляемого из помещения за время dτ , и количеством газа, добавившегося в объеме помещения за это же время, должно равняться изменению количества газа в объеме помещения, т.е.
(7)

Подставляя сюда значение K₃ из (5), имеем
(8)


Последнее уравнение представим в следующем виде:
(9)
Или

(10)
Введем обозначения:
(11)
(12)
(13)
Тогда уравнение (10) перепишем так


(14)


Проинтегрировав уравнение (14), получим
(15)


Из начального условия С = при τ = 0 находим постоянную интегрирования

(16)


Подставляя значение С в уравнение (15) имеем

(17)

Откуда
(18)

Разложим полученную показательную функцию в ряд Маклорена и примем сумму первых двух членов, т.е.
=1+ (19)
Приравниваем первую часть равенства (19) правой части равенства (17)

(20)

Откуда получаем

,м3/c

(21)

Подставив сюда значение величин из (11), (12) и (13) окончательно получим :

,м3/c

(22)

Таким образом, можно считать, что изменение концентрации газа в помещении в зависимости от времени работы вентиляции при данной количественной подаче приточного воздуха выражается уравнением (17). Полученная формула (22) позволяет рассчитывать общее количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение вентиляционными установками при неустановившемся режиме вентиляции.

Обычно применяется установившийся режим вентиляции, при котором подается постоянное количество воздуха и поддерживается в помещении допустимая концентрация газа. Для этого случая количество газа, которое вносится в объем помещения, должно равняться количеству газа, которое выносится из этого объема т.е.
(23)
Отсюда находим количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение при установившемся режиме

,м3/c

(24)

В последнюю формулу необходимо подставить вместо C допустимую концентрацию газа .
Внедрение предлагаемой методики расчёта воздухообмена в животноводческих помещениях позволит не только улучшить санитарно – гигиенические условия, но и даст существенный технико-экономический эффект, выражающийся в повышении продуктивности животных. На основании изложенного следует, что эффективная вентиляция является крупным резервом в повышении рентабельности свинооткормочных хозяйств.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Бойко М.С. Влияние микроклимата свинарника на рост и физиологическое состояние свиней при крупногрупповом и станочном их содержании // М.С. Бойко – Москва: Сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, – 1980 г.
   
2. 
   Нечаев В.И. Развитие инновационных процессов в животноводстве / В.И. Нечаев, Е.И. Артёмов, С.М. Резниченко и др. – Краснодар: Просвещение – Юг, – 2007 – 277с.
   
3. 
   Близнецов А.В. Биологические и технологические аспекты интенсификации свиноводства / А.В. Близнецов – Уфа: БГАУ, – 2001. – 93 c.
   

REFERENCES

1. 
   Boyko M.S. The influence of the pigsty microclimate on the growth and physiological state of pigs with their large-group and machine-based maintenance // MS. Boyko - Moscow: Agricultural Academy. K.A. Timiryazev, - 1980
   
2. 
   Nechaev V.I. The development of innovative processes in animal husbandry / V.I. Nechaev, E.I. Artyomov, S.M. Reznichenko et al. - Krasnodar: Enlightenment - South, - 2007 - 277 p.
   
3. 
   Bliznetsov A.V. Biological and technological aspects of the intensification of pig breeding / A.V. Gemini - Ufa: BGAU, - 2001. - 93 p.