автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:ИССЛЕДОВАНИЕ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА ДИСКОВЫМИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМИ РАСПЫЛИТЕЛЯМИ ЖИДКОСТИ В ПТИЧНИКЕ - ЦЫПЛЯТНИКЕ
Автореферат диссертации по теме "ИССЛЕДОВАНИЕ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА ДИСКОВЫМИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМИ РАСПЫЛИТЕЛЯМИ ЖИДКОСТИ В ПТИЧНИКЕ - ЦЫПЛЯТНИКЕ"
Bíü-C-VÁ.
ЛУ ' , i -I& к
челяпяский cpjîhu тржошго красною йиаиши
тститл1 !Жшшацш t электр ук>икадои сшского юеякст'
" ' : Для сду*еС«ого пользование . экз. * $s :
На правм рлашие»
ш 631.227: «>2е.8.00г.57 -
исследование увяазнения воэдна дшювьни ■ ' электр ocïatwmeckwk ?аишюбжвю жщкости
в птичикв - цыплятам®
Специальность : 05.20,02 - электрификация^ сельскохозяйственного производства
А ВТ ОРБФБРДТ
диссертации на совсканне ученой степекв какдцоата технически шул
ч<с.одс№ск, isc3"
Работа выло як он а на та^хэдря автоматики Челябинского ордена Трудового Косного Эникени института мохениззции к электрификации сельского ..хойяЗстиа ■ ■
Научная руководитель - доктор тохиьпвскиг. наук, ■'
'■'."" ■ - " '' 1; '' ' ' . ., ■
- , - ■ „профессор СчЯ.йэакоэ ■■■..'/.'■'. . \
Официальное оппонент«* доктор технический наук)
■■,■'■■ профессор Р.М.Славян
, лаидндзт гсскмч на/и, :
доцент В.Г.Вихов —.
. Ведущее, предприятие - Всесосзн^ научно-ксследовательский- и
технологический институт птицеводства / ВНИГИП / • ' '
Защита диссертации состоятся " ^Ш^п^а, __ 1Э83 г.
® .¿Я,, тасов н ааасад алии сиеци аливироэанного с о вета ' ,
К 12014б.СВЧе*явтсЕОРОСвдеваТрудо5ОгоКрас№
института маханиеацим м алеятр^мжации сехьегого хозяйства.
Адрес; 4540ЭО, К Чв1явшюк, пгошвкт1!и. В^К.Звивда,75( ЧИМЭСЙ .
С диссертацией можно овкаяомитьея ■ бяблштеке ЧИКЭСХ. ,
Автореферат Цвосяан ^яЯ^ыА 1Э63 р. •
Ученый еегретарь - ■ ,
' - ' У. ': ■ ■ ■.'. ' '
сп£?цяаляэ^ро^аиирго совета* ■ - '
.^клицат технических нау*, - ■ \ ■ '
доцент ' ! - Б.Е.Чврепаноз
ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность теми, в решениях ХХЯ съезда КПСС составлена эа-ддта, на основе дальнейшего.роста производства продукции сельского
женне населения продуктами питания, в' частности, довести среднегодовое производство яиц в одиннадцатой пятилетке не менее чем до 72 млрд. итутс.
Рост продукции птицеводства связан с увеличением поголовья втяни в улучшением условий ее содержания к выращивания. Поэтому в птичниках вместимость» 30...40 тыс. годов и вше при высокой плотности посадки в клеточных батареях требуется решение ряда научных задач по совершенствованию оуществупцеа н созданию ногой технолога* содержания и вьракшвания птккы.
Создание одтгыадъных условий содержания птшш возможно талы» в той случае, если строительные решения птицеводческих помещений обеспечивают совладение теплофкзвчесьих норы, если правильно внСра-нн системы вентиляция в о то иле вея, предусмотрены средства регулирования параметров воздуха. Эти требования в основной удовлетворительно решится при' строительстве крупных комплексов промышленного типа» Однако во многих существующих ж реконструируемых птичниках микроклимат помещений явно не соответствует зоогкгиеническим требованиям из-за недостаточной эффективности вентиляционного оборудования. Так,например, имевшиеся избыток тепла в дефицит влаги в воздухе птячника в период высоких наружных температур» а нвогда и в заднее время невозможно устранить путем регулирования Ьентшяционной системы. Необходимы новые эффектианке методы и средства, позволяющие улучдить состояние параметров микроклимата. О теста вытекает объективная необходимость в разработке таких средств в рамках координационного плана МСХ СССР, ВАСХНШГ по заданию 16.10 "Разработать методы и-технические средства ялектрифниадаи тет»н?ррт ирмч-с^пв и_
хозяйства, повышения продуктивности скота и птташ - улучшить снаб-
РГАУ-МСХА
нменн К.А. Тимирязева ЦН5 имени Н.И. Железнова Фонд на; N9
»гакроклишта в сельскохозяйственном производстве на 19-198О гг.", в раисах все сошной пройлеиьг 0.51.214 IX СЫ СССР со науке в технике "разработать к внедрить новые метод и л технические средства электрификации сельского хозяйства на 1931-1985 гг.".
Не ль •работы. Исследовать процесс увлажнения воздуха в птичнике дисковыми электростатическими распылителями жидкости. -
Объект исследований. Т. Исследование диспергирования жидкости в поле электростатически! к центробежных сил. 2. Исследование процесса увлажнения воздуха в птичнике дисковыми электростатическими распилителяии жидкости.
Методика исследований. На основе молекулярной теории и теорий . электростатического поля, а также опыта применения физических методов исследования аналитически и экспериментально изучены влияние напряженности электростатического поля на поверхностное натяжение тадкостж.Для исследования удельного заряда диспергированных частиц жидкости в электростатическом ноле использована методика активного планирования эксперимента / план Хартли /. В результате выявлен режим распыления жидкости дли заданной дисперсности. С учетом допущений динамика движения испаряпцеВся капли воды исследована на основе Уравнений движения точки переменной массы / уравнение Мещерского / к скорости стационарного испарения капли / уравнение Максвелла /. Полученный результат позволил определить высоту подвеса распылителей в расстояния между ними в птицеводческом помещении.
Опытно-производственные исследования работы разработанного, рас-пшштеля проводились в птичнике-цыплятнике Че йаркульской втицефафи-ки Челябинской области. Исследования темпера турно-влшюстного режима, а также залвленности в газового состава в помещении птичника проводились по оуществушим методикам ¿иэсрс в ВНИТЩ.
Научная новизна. На основании проведенных исследований теоретически доказана и экспериментально подтверждена целе сооср&зностъ применения электростатического поля для си их «та величины поверх -тно--
го натяжения жидкости прг дроблений ее на более «едкие частицы.
Впервые аналитически получено выражение динамкка движения дне-ткргироданной жидкой частицы, решение которой определило расстояние, проходимое частицей до ее полного испарения.
В производственных условиях птичника экспериментально выявлены
ионизация воздуха и снижение его запыленности при увлажнении мелкодисперсной электрозаряженной влагой.
Практическая ценность. Разработан дисковый электростатический распылитель жидкости, обеспечивавший увлажнение воздуха, его ионизацию, снижение запыленности в птичнике, и шиет Йытъ использован для дезинфекции смещения и ветеринарной обработки птгоы.
Внедрение, Опытные ооразцы дискового электростатического распылителя внедрены'на Чейаркульской птицефаСрике Челябинской области, что подтверждается соответствупдяы актом внедрения. Кроме того,.во результатам опытной эксплуатации распылителей в одном из птичников Казанской ппецефасрмкн Бурятской АССР в IS82 г. принято решение о дальнейшем внедрении разработанного устройства в этом хозяйстве.
ДтгооСадия . Результата исследований доложены и обсуждены на всесоюзном совещании по механизации и автоматизации птицеводства /г .Симферополь, I9X Г./, всесоюзной конференции по аэрозолям /г.Ереван, 1977/, научно-технических конференциях ЧЮДЗСХ /г.Челясишск, 1977, 1973,19*79 гг./, научно-технической конференции ЭСТИ /г.Улан-*Гдэ, 1377/.
Публикация. Основные положения исследований опубликованы в 7-ми работах, в том числе одном авторском свидетельстве на изобретение.
^бьем заботы. Жвссертация состоит из введения,(пяти глав,'заключения к выводов, содержит 150 страниц основного текста, 33 рисунка, ТЗ таблиц и 25 страниц приложений. Список литературы включает 131 наименование на русском, иностранных языках.
СОИРЖЩФ РАБОТЫ
В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследований" проанализированы влияние температуры, относительной влажности воздуха птичника на теплообмен орган кэш птицы и на ее продуктивно ста., рассмотрены пути улучшения параметров микроклимата в птичнике в период Высоких наружных температур > произведены анализа сувчствуших способов и средств тепло влажное тао й обработки воздуха в птичнике, способов электризации. жидких диспергированных частиц и теории дробления жидкостей. В результате сформулирована научная задача исследований. ' Возрастания концентрация виши в существующих пткчнкках и в кружных промышленных комплексах и повышение ее продуктивности в условиях концентрации производства ввдвинули ряд научных задач, в частности, создание и поддержание в помещении птичника нормальных климатических условий в соответствии с зоотехническими н ае терки ар ао-ирофилактжческжш требованиями.
Исследованиями установлено, что условием нормальной жизнедеятельности а типы ж ее высокой продуктивности является тешю-тссоойнев ее организма сокружажщей средой. Это условие мелет бить достигнуто при оптимальных кормовом расионе, световом режиме и определенных соотношениях значений температуры, относительной влажности и кратности воздухообмена, а также' эаднленности и газового состава воздуха в птичнике, ■ ' ■«.'
Известно, что количество вентиляционного воздуха в помещении определяется лиоо ив условий удаления вредностей, либо из условет . удаления тепла еле влагоизбытков. В частности, в период высоких наружных температур в производственных помещениях наблюдается избыток тепла с низким влагосодержавшем. В таких случаях основной задачей вентиляция является удаление избытка тепла с устранением дезшгта влаги. Применительно к сужествупцей технологии содержания итиаг я
конструктивному исполнению птицеводческих помещений признано необходимом в период высоких наружных температур для устранения теидо-избктков и дефицита влага применять лило интенсивную вентиляцию, лг-оо средства увлажнения и охлавдешш приточного воздуха.
Разработке, посвященные устройствам осраОотки приточного воздуха шею? различные конструктивные реьления - испарительное кассетные увлажнители, тур¿оувлажнители, форсуночные и дисковые увлажнители, Ух анализ показал, что более совершенным по техническим и технологически параметрам обработки воздуха являются дисковые увлажнители, которые создают круговое распадение жидкости и практически мало засоряются, требуют мялых расхода йоды я полезной площади. Однако, эти увлажнители также имеют недостатки, заключавшиеся в 'том, что мелкодисперсный распыл воды со средним диаметром частиц 10-20 шш с целью повышения коэффициента использования распиливаемой жидкости. можно получить при скоростях вращения диска порядка 500 об/с, а пос- ' леднее в своя очередь требует дополнительных передаточных устройств. Кроме того, здесь с увеличением расхода жидкости распыл получается , полидисперсным, из которого крупные капля выпадают в виде осадка. В этой связи перспективным направлением является использование сильных электрических полей, обесдечизаышх дройаение воды'ва Оолее мелкие я быстро вдшряпциеся частицы.
Гольшое количество работ, посвященных распылению жидкостей в . электростатическом поле, показывает возможность успешного лр£мепекгя контактного способа зарядки, которая о1личается от других в вдов зарядки простотой конструктивных решений и ушшолярностью зарядов * частиц. . . . •
6 результате анализа уравнений теории дробления жидкостей в поле массовых и электростатических сил выявлена связь между дисперсностью частиц к поверхностном натяженкем жщкости, причем снижение
- в -
поверхностного натяжения ведет ж иелкодисперсноыу расшлу.
Таким образом, основываясь ва изложенном., юшо предположить, что электростатическое поле, являясь диспергатором ковта&тно-заря-жеипой жидкости, определяет заряд и размер дисперг»фО ванных частиц. В частности, при распылении воды в.олектростатическом поле, жидкость дробится на более мелкие заряженные частицы и при воздействии их на обрабатываемые воздух, последний увлэязкется, обеспыливается и дони-зиоуется.
Приведенный обзор позволил сформулировать научную задачу настоящее работы как задачу проверки гипотезы о возможности использования
контактного способа зардаки для дро йчеиля жидкости в поле злектро-*
статических сил в сочетании с преимуществами дискового распылителя с пельв увлажнения воздуха в втичнгке.
Во второй главе рассматриваются теоретические исследования распыления жвдкости В юле массовых и электростатических сил, посвященные изучению влияния электростатического поля на поверхностное натяжение жщхости, механизма дробления жидкости в поле пентроб&к-яых и электростатических сил, динамики движения испаряющейся капли в потоке воздуха*
Механизм распада.жидкости зависит от ее устойчивости, определяемой в основная, величиной поверхностного натяжения. К силам, вызывающи! нарушение устойчивости, могут относиться и силы электростатического поля. Для изучения влияния электростатического поля на поверхностное натяжение воды предположено, что имеется геометрически идеальный плоский конденсатор с промежутком между параллельнами пластинами А - ж длиной, равной першетру / р*2гА/ конденсатора. На одной из пластин, находящихся вод напряжением И , помечается проводящая жидкость толщиной ( .
Электростатическая ста, действушая на жидкость определяйся:
ь-^С^-НР^' СО
Значение емкости С определяется из энергетического соотношения;
(г)
13с Е^ - напряженность электростатического поля, V - элементарно осьем. ■
После интегрирования (2) и дифференцирования (I)
Так как по всей поверхности жвдкости действуют как сила электростатического поля , так и сила поверхностного натяжения, равная
(4)
где оС - коэффициент поверхностного натяжения жишости, то результирующая этих сил имеет вид:
Я,= (5)
Этой резугсьтирутоей силе соответствует новое поверхностное натяжение оС^, определяемое как:
с= (6)
Не мекышй практический интерес представляет влияние заряда Капли на ее поверхностное натяжение.
Известно, что капля сферической формы сжата давласовскис давлением, определяемым как ' . - '
. Ь)
Если эта каш» находится в электрос гатиче ском воле плоского ариден* с а тора, то на нее действует удельная сила взаимодействия, зарядов пластин ^ -
(в)
гае Т - радиус частяпы, £» - электрическая постоянная, равная е,55*10-12 Ф/м. £ - относительная диэлектрическая проницаемость чае таге. Таким образом, на поверхности каши будут действовать сж-лк как кулоновгкого, так и лапласовского происховдения. давление, обусловленное кулоневсенм» силами, направлено кгарухж. Следователь-
-а -
ко, результирующее давление
Р^-И-Р, (*)
соответственно ,
=* - ъАгр- (ю)
Ври отношения ^ — I капля теряет устойчивость, а при ^— - происходит полное дробление капли.
Известно, Что дробление капли у кромки вракашегося диска ва-во^тся из условия равенства действушюс на каплю сентрооежной силы я силы поверхностного натяжения:
д,- Б' (")'
или
гл-га., (12)
- плотность жидкости, «а - угловая скорость ¿ратания диска, Л - радиус диска. Отсюда критерий дробления Я :
А. (13) "
Радиус капли при сентро бедном распылеваи жидкости;
и-'т/^р * (14)
С учетом заряда, приобретаемой каплей за счет внешнего электрического поля, радиус диспергированной заряженной капли имеет вид:
= - о*)
Формула (15) позволяет оценить степень влияния заряда хапли на ее размер.
иря расчете траектории движения заряженной капли после ее вылета из мелэдехтродного промежутка дискового электростатического распылителя с целью определения расстояния между распылителями и высот» водвева их в помещении птичника нами предпринята попытка учесть испарение капле.
Движение капки под действием совокупности сел может быть описано уравнением движения точки переменной массы / уравнение '' чцер-
СКОГО /
.«¿Н^-йт-ц^1, (16)
- сумма сил, действующи ш каплю, V - скорость да«*«-1
ввя капли в момент времени, т - масса галла, ц - скорость части-га, отделяемой от основной массы капля,
В случае, когда движение-капли происходит вдоль горизонтальной оси полета, уравнение (1б) с учетом допущении приводятся к виду:
-хг^- (17)
те У - коэ$фклиент сопротивления воздуха, <1 - диаметр кЛпли, Д - плотность воздуха.
Заввстаьость гзыеиенвя касси квплв от времени овгсшьается уравнением скорости испарения капли / уравнение Максвелла /
■ = 4яг*г>{с.-е»), (ге)
,1, - коэффициент диффузии пара в воздух. С» * С» - консентра-ши васшенного пара соответственно у поверхности капли в вдали от нее. Выражение (18) приводим к вяну
(19}
где — плотность шсщенвого пара, V/ — отно сительная влажность среды.
Введя ооозвачения _
А;= К-К<, . Где
(г 0) (21)
Испаренм: идет до тех пор, пока масса капли не станет равной нулю. Зависимость изменения тесккашш от-времеив
т « (тР — (22)
ж после пр ео оразоваанй Отсвда время испарения кашш
^¿-(тР-т*)
после ряда преобразований с учетом ¿20) и (22) выражение 0-7) приводится к виду;
-&f=-у + 4rir (-¿г)
в* ¿m*» /п*» v '
О теша скорость движения капли
Jlf.f'* л,,)
Расстояние . . пройденное кашей до ее полного испарения:
В случае, когда движение капли происходит вдоль вертикальной оси полета, уравнение (в>) щ) вводится к вшу:
™4т= mi~ ts-rvi - •
где - ускорение эещюготяготенЕЯ,'? - динамическая вязкость среды,' t - радиус ваши.
С учетом (22)ж ряда преобразований (26), шеей:
а* Ч t)
Отсвда скорость движения каши
, ТУ L (S^^^tlx^J
. ___^»¿J , .
•г*»-«***,
Расстояние J?«*. , пройденное каплей до ее полного испарения:
На рис, 1x2 соответственно показаны пути, лрогодшые часткпакн 'равного диаметра вдоль горизонтальной и вертикальной оси полета. Эти rpafras позволяет определять путь и длительность двоения частит, оеехкхх различные начальные скорости вылета, до кспареаия.
В итретьей главе " Методика экспер«ментальных исследований "приведены известные в усовершенствованные для конкретных задач ыетодя-
кк исследований влияния электростатичесюга доля на поверхностное натяжение ишкости и дисперсности распыленных частиц* Рассмотрены лабораторная установка для исследования процесса злеатризацви расць.1-ленных частиц жидкости, методика исследования удельного заряда ш на освове теории планирования эксперимента, дано описание электростатического распылителя с врадашиыся перфорированным жоничео-ким электродом, защиаеяяого авторским и*киетельствои на изофетевие.
для экспериментальной проверки теоретической зависшости снпкв-нш величины поверхностного натяжения води от напряженности электростатического поля был выбран метод отрыва уолт-п? с поверхности ж едко стр. , основанный ва фиксации отрываемого усилия. Для этой пели Сила разработана установка с весовш механизмом на базе вольтметра, фиксирушето усилие отрыва колъга. Цена деления шкалы весового устройства составляет 5.иг. Напряжение, подаваемое ва адектроды устройства от повышавдего трансформатора тиш ЛВС - 40, изменяется в пределах от О до 25 кВ. Величина поверхностного натяжения определяется по формуле:
где АР - усилие отрыва дольна, н, Л - радиус кольпа, ы.
Процесс дробления жидкости, а значит и дисперсность частш, образуемых в поле вентробе:*вкх и электростатических сил, как показали тсоретрческие исследования, зависит от величины заряда час тми Ух 7зучеяие проводилось на экспериментальной установке методом активного планжюнадия экспертеента / шин Хартли /. Варьируемые факторы -. напряженке ка электродах (г), скорость вращения дискового электрода^) , расход жидкости (й ) , температура жидкости (т). Значение величин варьируемых факторов выбирались исходя из следующих положений:
I. Наибольшая разность потенциалов ограничена пробивной прочностью
у.е»электродного промежутка, равного 2,3-10"^М, и составляет 15 кЗ.
*
■>. Дглпазон изменения скорости врашения дискового электрода взят от 33 до 143 оО/с. Необхс дикость опытной проверки влияния данного фактора а указанных гранитах осъясняется отсутствием строгого теоретического описания процесса ооразования-и зарядки частиц, на поверхности впадашихся тел.
расхсд худости варьировался в пределах 0,60-2,1 сы^/с. Граничите условия этого фактора определяются производительностью рас-
П1,!,7ителя и дисперсностью осразуеммх частик. 4. Диапазон варьирования температуры жидкости 4 - 70 °С вьоран исходя из того,что с изменением температуры жидкости в этом интервале почти пропорционально изменяется ее поверхностное катя-хекие, а снижение последней количественно и качественно влияет на процесс эаряьки. Кроме того, при температуре воды ниве 4 °С плотность ее изменяется.
Косдеянаты центра эксперимента 4« и интервалы варьирования Лх определяются по фоомулам:
х = — XI т** . дд, _ Х1ям* — -X1» (зо}
где л - величина плеча звездной точки, равное 1,21.
Реализация матошы плана Хартли осуществляется во уравнению регресс««:
У-Яф + ♦ЛА *А«-*/*/ * Йа Х1х1 + +
*й11х,х}* Я„х,х,+¿„^ ^+ + х*♦ Лпх? +А,х?
в качестве параметра оптимизации принята величина удельного заряда так как ааряд, отдаваемой частицами коллектору, протекает по цепи б виде конвективного тока X* , измеряемого микроамперь.етрем. Сгсчедэ . .
ое " еекущххк расход «4»стр.
а результате проведении эксперимента но плану Хартли и реализации полученного, уравнения регрессии, приведенного в главе 4, бил определен оптимальней режим распылительного устройства в вьбраиньп гранила*. В дальнейшем на этом режиме, но при разных .значениях аедичины напряжения на электродах 0, 9, II, 13кВ определялся размер распыленных частиц. Л ля улавливания распыленных частиц э чашечки Пег— ри с пельв определения их размеров еерутоя вещества, с разньыи величинами поверхностного натяжения и вязкости, В наздам случае Оы.'в: ваяты яглкости - касторовое масло с поверхностным натяжением = 0,03-3 Н/м и дннамиеской вязкостм) ? = 95*10"^ кг/ы-с в Сензин - а. » 0,02 й/м
и. % 65-ТО"5 кг/м*с. Глагодаря_ такому соотношению жадкостей кал^а лучме предохраняются от испарения и растекания* Экспозиция процесса улавливания капель равнялась с с момента распылен ил жидкости. Диаметр частиц, уловленнкх в чашечке Петра, определялся методом роскопирования, который, несмотря на его трудоемкость и затрата временя, отличается простотой, доступностью и полнотой информации. Полученный этим методом сцектр размеро* частиц представлен на рис.5 в втае интегрального распределения.
В четветит1й т-ляяя показана опенка влияния напряженности электростатического доля на поверхностное натяжение жидкости, рассмотрены . влияние параметров распккктеля на ь ели тану цельного заояда капель жидкоотк, сделана сравнительная огенка дисперсного состава капель яркости.
Результаты теоретического и экспериментального определения снижения поверхностного натяжения в электростатическом поле представлены ва рис.3. Анализируя эти результаты можно отметить, что с увеличением напряженности г.оля поверхностное натяжение уменьшается. Не-сольлов расхождение кежду теоретической я экспериментальной зависимостями при больших яапряженностях поля (б -10^ к&/и) могио сйгяс-нить снижением фактической напряженности поля ва соаерхнести жщг£С~ та из-за кадя чая е^гемаого заряда.
По значениям удельного заряда, получении» в результате реализации матриц! шшаиЕ>ованЕЯ эксперимента была проведена статистическая обработка и вычисление коэффициентов уравнения регрессии,, окончательной вид которого
У S tus ■+ Û,1ï4z,-Q^ttax, + i7l6X+-Q.3S7XtXt > 4 etvx^*
+ (33J
Ha pue. 4 показана зависимость удельного заряда частш от напряжения из электродах. Анализ зависимости и в целом уравнения (33 ) доз* Водило сделать следувцве выводы:
I. Чей выше напряжение на электродах (Х+) и температура жидко о те
» тем йольиее количество зарядов сосредоточавается в единице с5ьеш распыленной жидкости.
Z. С увеличением частоты вращения fx») в исследуемом интервале удельный заряд возрастает. . 3. 8 исследуемой области эксперимента удельный" заряд непрерывно уменьшатся а увеличением расходе жидкости (X,) , причем чек больше расход пакости, тем медленнее снижается удельвьй заряд частиц,
что позволяет работать при относительно больших расходах жиакоств. i. При навлучпшх значениях факторов (U = 13 кВ» Q ~ 0,66 см^/с, л = 143 ой/с к Т » 7Q °С ) удельный заряд частиц достигает до 9,15мКл/кг.
Проведенное исследования по определению дссверсного состава распыленных частиц в электростатическом поле, показали существенное изменение размеров капель.в сторону уменьшения, что и подтвердило аналитическое реакнее, полученное во второй главе. Кассовый медианный диаметр капель определялся. из кривых интегрального ^аенределеппа ,ка ypobde 50 % куыулятгаяой кассы. Как видно из кривых .щтеграяыюго г при напряжении на электротх Ц = 13 кв медиа !ШыГ; диа-
• составляет 24 мг.м, напряжении II хВ - 45 и-кк, а в отсутствии
электрического поля составляет 105 мш /рис .5 /. Сужение спектра и значительное изменение размера капель при электризации объясняется * дроблением образуемых капель за счет сил электростатического отталкивания. .
В пятой главе рассмотрены методика и результаты производственных исследований работы дискового электростатического распылителя в птичнике - вдплятиже, дана технико-экономическая оценка увлажнения воэ-птичника дисковыми электростатическим» распылителями* Цель исследований - выяснить влияние увлахвенкя воздуха с покоаы? нелкоад crtep сньп зараженных капель воды ва ;оогигиеввческие показатели /.температуру, относительную влажность» запыленность, соывьй состав/ воздуха итичнкка, а также косвенно на зоотехнические показатели / привес и сохранность цыплят /.
Для проведения исследований был высран дтичник-пьилятник i l'¿ ЧеСаркульской птисефа^иш Челябинской области, разделенные на. опыт-вый ж контрольный зады. В двух залах выращивали молодняк яичного направления с I до 60 суточного возраста. Перед посадкой был йроведен весь комплекс работ в соответствии зооветердаарнкмн требованиями /'ремонт, мытье, обработка, дезинфекция ж т.д. /, В период ремонта опытные образцы разработанного устройства, конструкция которого представлена на рве .6, балл установлены в двух широких проходах опытного зала на вь*соте I - 1,2 м относительно верхнего яруса в количестве к лт. Управление электродвигателем и высоким напряжением распылительных устройств производилась с пульта управления, расположенного у выхода опытного зала. Расход воды регулировался спепхальньык вентилями, у стан овленными на трубопроводах воды, предназначенных для поешгя цдлг» лят. Режкм работы распылительных устройств за весь период эксперимента был следущим: расход жкдкости - 1,33 см^/с. и&артенчв на о/>гк.~ тродах - 13 кВ, скорость враиенга дискового электрода - ой/с. Количество вкдюченгй расаылительнис устройств за рабочий мвнь. ¿tk/iC в среднем 5 раз. Места установки датчиков температурь к атхоснтелыыЬ
адисмости выбирались согласно метс&икк, рекомендуемой Всесоюзным ивучно-1:ссделойател>сккм и технологическим институтом птицеводства. Всего а овытяом и консольном залах было посажено во 27500 голов гтиш. Огткт длился в течение 54 дней. Кормление осуществлялось по «ршм I; рецептам, принятым на фаорике.
На рис. 7 ж б представлены распоеделения средней температуры и
отмоемтельной влажности воздуха опытного к контрольного залов в процессе эксперимента. Распределение средне!; температуры опытного зала существенно не отличается от принятой вормк на фаорисе. Сравнительная характеристика распределений, представленншс на рис. 8 покаэы-дд^т, что увлажнение воздуха шестью расшшяелямн в опытном зале пой водле7 повысить относительную влажность в среднем на 6-7 % . Максь-мзлънсе Еозыъенке относительной влажности составило 10-11 %.
Так как конструктивное решение распиливающего устройства позволяет увлажнять воздух мелкодисперсными злектрозаряжеввши часткпами ведь* ©трпщуеяьной полярности, то в этой, связи в ходе эксперимента допелягтельно исследовались задшгеавость в вэ низания воздуха птичника. Изнурение запыленное те производилось в соответствии с существующей методикой, основанной на просасываяни определенного объема воздуха в Ет^чнЕке до и после увлажнения в филыр с последующим «дре-деленяе»; его привеса, измерения доказали, что задкдендость в опытном зале после увлажнения снижается в 2-3 раза.
Измерения концентрации легких отрицательных ионов в период ув-л;жиенкя проводили кодераизяро,ванныи счетчиком ионов разработки кафедра автоматики ЧИДСХ. Основное преимущество этого счетчкка веред е^ществушдмн - наличие выносного датчика, что позволяет Проводить ¿¡кстащисняые измерения на различюя уровнях ярусов. Намерения пока~ зали наличие отрицательных ионов в воздухе - птичника и., оэлее того, •--мщение их конпевтрапки на верхних ярусах до Ю5 нон/с*3.
Дополнительно к исследованию запыленности и ионизации воздуха вами проведены измерения по определении уровня концентрации аки^ака (МН^, Измерения г;ро?сдклись как в опытно»,,, так и контрольном залах. Результаты измерений показали, что концентрация аммиака в залах находится в пределах допустимой нормы. В то же, время в ходе эксе ершен*
та выявилась тенденция-к снижению концентрации аммиака после увлажнения в опытном зале в 2 раза.
Из зоотехнических показателей контролировался привес и сохранность цыплят. Всего цыплят под контролем в опытном и контрольном залах находилось 600 голов. Цыплята взвешивались по группам / ¡¿5 гол/ из каждой клетки, находящейся под контролем. Необходимая численность поголовья для взвешивания Зкпа определена извести™ методом путем взаеииванкя пробной группы в количестве 25 гол. В результате установлено, что для достоверного выявления 3-4 % - вого различия в средней массе опытных и контрольных цыплят при 5 % - ном уровне значимости достаточно взвешивать по 200 голов из опытных и контрольных групп.
Основные результаты опыта / в сравнении с контролем / сводятся к следующему:
1. Сохранность цыплят на выходе составила 400 голов.
2. Имеется тенденция к повышению живого веса птицы до 2
Оценка экономической эффективности увлажнения воздуха в птичнике дисковыми электростатическими распылителями проведена по двум показателям: дополнительным привесам и сохранности цыплят опытного зала в сравнений с контрольном, сроком окупаемости дополнительных капиталовложений .
Экономический эффект за год от снижения себестоимости привеса цыплят составил 1070 руб., а от снижения потерь молодняка - з-^о руо. Всего экономический эффект за гад от работы распылительных устрсй^тл в одном зале пткнника составил 1390 ру<5. Капитальные вложения в с/;.;-ме 675 ру<5. окупаются в срок не более'6 месяцев. '
Указанные исследования позволяет сделать следующие выводы:
'I. Перспективны« в плане оовераенствоьания процесса диспергировДния является электростатическое поле, способствуйте дроблению дгд-кости на мельчайше частицы. Решап^ш условием при дроблении является снижение поверхностного натяжения эмдасости за счет сил электростатического отталкивания. ,
2. Сушествудаие до сего времени методики расчета динамики двглеиия капли в потоке воздуха ггоедполагают постоянство ее массы. Пред-
t ложенная методика позволяет учесть изменение шссы хотя бы в первом приближении.
3. Предложенная методика определения удельного заряда капель на основе планирования эксаерикента позволила выявить взаимосвязь меаду параметрами в виде уравнения, записанного в явном вше и привести параметричеаснй синтез указанной системы, в результате которого установлен наиболее эффективный режш диспергирования жидкости.
4. Использование интегральной и дифференцкальsoЦ оценки кривых рас-•сределения частиц со размерам показало значительное сужение спектра распределения капель при действии электростатического поля,
5. В результате проведенных исследований установлено улучшение параметров микроклимата-в птичнике, что привело к повышению привеса и сохранности цыплят.
5. Конструкция предложенного распылителя оолее эффективна в работе по сравнению с существующими с точки зрения технических и технологических показателе С.
7. оценка экономической эффективности, произведенная по двум показателям при выращивании молодняка птиц / дополнительным привесам и сохранности цыплят / показало, что эффект от работы расоы-лятельных устройств в одном зале за год составил 1390 руб., срок
окупаемости - 6 .месяцев,
Ре ay jfb та ты исследований,-воплощенное в о гсктнк-х образцах ¿win Зиедрени на Ч^бариульскоЙ птц&^буше Челябинской оСттасти, а также принятн к внедрении на Ка байской птицвфабруке Бурятской Л С С?.
Основное содержание диссертации опубликовано а следуювдл работах :
*
'. Т/ы/дсев II.JJ. Лкализ сую^стеуш^х устройств для увлаушенкя вся-i,.fxa в птичниках. - Челябинск, труды ЧИЭСХ, 1977, йып.125,с.3в-чв • Тум/реев Н ,В. Экспериментальное исследование удельного aapiua к разсера заряженных частсц воды при центро&жном электростатическом распылении. - Челябинск, труды /ЧИМЭСЗС, 1978, вып.134, с .Т10-146.
3. йзаков ФЛ., ^орок A.W., Дондоков Д*ДТумуреев Н.В. Применение электростатических распылителей жидкости в птицеводстве, - Тезисы Всесоюзной конференции по аэрозолям. - М,- Ереван, 1977, том 3, С.118-119. 1. Тумуреев JJ.B. Влияние электрического поля ла поверхностное натяжение жидкости. - В Сб.-. труды РИСШ, РоСгоа-на-Дшу, 1978, c.II4-TI8. '
G. Тукуреев Н.В. Динамика двике нкя. испаряться капли води в потоке воздуха. - Челябинск, труды ЧИМЭСХ, 19?9, вып.1Б4, чамъ1,с.7Х-79 а . Корок A.M.» йзаков Ф.Я., Дондоков АЛ,.. Тумурееа Н.В. и другие.
Электростатический распылитель• A.c. & 563613, кл В05В Ь/04. 7. изаков ФЛ., Тумуреев Н.В. Исследование я раарайоткэ установки искусственного увлажнения воздуха в птичнике. - Челябинск, иау**-hi-'S отчет Ч№ЭСХ. № гос. реП'.СТрацки 7Э(М7487, 1979.
0,6 а,* 0.4 43
■ЗСго*. >
V.^^OO>*
р 1 1
1
с
и 42 М А6 4М
Ряс. I. График пут» горизонтального движения капли до ее испарения при различной начальной скорости вылета.
<и
а" аз ¡и 41
(¡шЦОмжн
Т/.яЗ'/с
6 с
Рис.2. График пути вертикального движения капля до ее
испарения лри различно Я начальной скорости вылета.
- аг -
60
5й
На
—
--- эксягри*
- расчет
V * ^
\
\
3. Завислость влиянтя напряженности алектростатичес;, тополя на поверхностное натяжение воды.
Т- 70 V -
У 17«%
У /
• у-
/
✓ г
' 5
а
п
о 1
Рис. Зависимость удельного заряда частиц от напряжения .на электродах.
100 SO 60 Чй 20
/
- */
--- 4ixí — —, lóKb f\
j i й\ j\ 1 * n \
Á \у i l 1
го чо бе
d.,m*i
ВО 100 110
Рис. 5. Интегральные кривые распределения капель по размерам.
i — д&игатель
í - л оъопсдьсдащая
трщка. 3 - высоко» Mémxní
Ц - мнтиллтор f-дием
6 — шолятеры
7 — лнеоко Ьольтмна
» # [
& ф i
Рис. 6. Конструкция дискового электростатического распылителя жидкости.
га гб гч гг го /1 16
■
-4 - * — олнтныи ЬаА -Е53- устанобл ) она. тщмп«рвтч?
ш
ю
30
ло
40
$о
60
Ши
Рис. 7» Распределение средней температур и воздуха в.птичнике за период эксперимента.
«
50 46
зя
- опыт.
"ХОНЯф Ш
--
• .
¿меи
«
го
30
46
$о
Рис. 8. Распределение относительной влажности воздуха в птичнике за период эксперимента.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Y ШЭЭДЫ
В результате проведенное работы можно заключить:
Т. Изучена и выявлена эффективность влияния заряда к напряженности
поля на поверхностное натяжение жадности / воды /. исследовал ыеханиэы дробления частгаы двдкосте, офазушейся а поле центробежных а электростатических «иг, в результате чего получена формула, оценквапцая степень влияния запдда и напряженности шля на дисперсность распыленной*жидкости. 3. П случен ы _аналитические выражения, определявшее горизонтальную и вертикальную составляющие динамики .двккенш заряьенко к част!зу* с учетом изменения ее массы »следствии испарения. 1. г а эра Сю таны лабораторная установка для исследования процесса элак-трузапги части:, методика исследования удельного заряда частил на основе планирования эксперимента. 5, Разработан диековкЗ электростатический pacoклвтель жидкости прог.з-5о^1-.т&льпостъю 1,33 а?/с со средней дисперсностью распила ám s 24 мкм.
в результате опытво-произведственной проверки расотк дисковых электростатических распылителей1 в помещении для выращивания икп-лят достигнуто: относительная влажность воздуха в опытном зале по-вьпсается в среднем на 6-7 %. температура воздуха в среднем сн^-¿'лэтся на 1,2-2 °С, эаякленность воздуха снижается в 2-3 раза, кониектрацюя ашиака снижается в Z раза, концентрация отрицательно: ионов в опытном зале повышается до I05 ион/см-^, средне-суточ-кмй праьес сыпля? в опытном зале составил 2 %, сохранность аьплят от аздеха е опытном зале на 400 годов вкше по сравнен и с с контро-. льккм.
Sa*«" * Л A . Гирях ¿'-Y;
?ормчг 60x04 j/16. ' ■ . ' ■ ■ ■ , •
PorappwiTHwr ц«5х fyp.CXK. . - ''
-
Похожие работы
- Снижение энергоёмкости процесса увлажнения вентиляционного потока в картофелехранилищах путём применения ультразвукового распылителя-увлажнителя
- Повышение эффективности увлажнения воздуха птицеводческих помещений с применением электроаэрозоля
- Обоснование процесса работы и параметров пневмомеханических распыдителей штангового опрыскивателя
- Кондиционирование воздуха в испытательных лабораториях текстильных предприятий с помощью аппарата многократного распыления воды
- Электроаэрозольные технологии в сельскохозяйственном производстве