автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка и исследование мокрого однозонного электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений

кандидат технических наук
Андреев,
Леонид Николаевич
город
Челябинск
год
2010
специальность ВАК РФ
05.20.02
Диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем на тему «Разработка и исследование мокрого однозонного электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование мокрого однозонного электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений"

00461549

На правах рукописи

АНДРЕЕВ Леонид Николаевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОКРОГО ОДНОЗОННОГО ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА ДЛЯ ОЧИСТКИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 2 ЛЕН 2010

Челябинск-2010

004615491

Работа выполнена на кафедре применения электрической энергии в сельском хозяйстве Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Возмилов Александр Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Попов Виталий Матвеевич

кандидат технических наук, доцент Илимбетов Рафаэль Юрикович

Ведущее предприятие: Уральский филиал ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии, гигиены и экологии»

Защита состоится «17» декабря 2010 г., в 09:00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при ФГОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинской государственной агроинженерной академии.

Автореферат разослан «15» ноября 2010 г. и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО «ЧГАА» http://www.csaa.ru «16» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Возмилов А.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В современном промышленном мясном животноводстве одной из нерешенных проблем остается создание оптимальных условий содержания животных в замкнутом помещении. При высокой концентрации поголовья на единицу площади происходит ухудшение состава воздуха, который загрязняется аммиаком, сероводородом, углекислым газом, органическими соединениями и пылью. В результате увеличивается падёж, снижаются прирост массы и сохранность животных, возрастает риск распространения аэрогенных инфекций.

Нормируемый воздухообмен в животноводческих помещениях осуществляется с помощью механической принудительной приточно-вытяжной системы вентиляции.

Животноводческая отрасль является довольно энергоёмкой и основная часть энергии, около 50 %, расходуется на поддержание нормируемого микроклимата.

В переходный и холодный периоды года нагнетаемый в животноводческие помещения воздух необходимо подогревать. На данные цели тратится 60-80 % всей тепловой энергии, расходуемой на комплексах. В то же время из помещений наряду с вредными веществами с вентиляционным воздухом в атмосферу выбрасывается значительное количество теплоты (90 % от общих теплопотерь зданий). Если учесть, что отопительный сезон на большей части территории России длится шесть - девять месяцев, то важность проблемы обогрева животноводческих помещений становится очевидной.

Таким образом, в условиях интенсивного развития промышленного животноводства важной инженерной задачей является создание таких вентиляционно-отопительных систем (ВОС), которые в сочетании с комплексом научных и практических мероприятий, снижающих энергозатраты на создание микроклимата обеспечивали бы необходимые зоогигиенические условия содержания животных.

К наиболее перспективным способам повышения экономичности ВОС является утилизация теплоты, удаляемой из помещения с вентиляционным воздухом, за счёт использования системы рециркуляции воздуха. Однако при этом происходит накопление пыли, микроорганизмов и вредных газов в воздушной среде помещения. Таким образом, необходимо применять схему рециркуляции воздуха с его очисткой от вредных компонентов.

Работа выполнена в соответствии с общероссийской федеральной программой «Энергоэффективная экономика» раздел "Энергоэф-

фективность в сельском хозяйстве" (постановление Правительства РФ от 17 ноября 2001 г. № 796), приказом Минсельхоза РФ от 25 июня 2007 г. № 342 "О концепции развития аграрной науки и научного обеспечения АПК России до 2025 года" и «Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 годы», утверждённой постановлением Правительства Российской Федерации от 14 июля 2007 г. № 446.

Цель работы - повышение эффективности очистки рециркуляционного воздуха с помощью электрофильтра от пыли, микроорганизмов и вредных газов за счёт использования абсорбирующего свойства жидкости.

Задачи исследования

1. Выполнить теоретический анализ процессов очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха животноводческих помещений в мокром однозонном электрофильтре.

2. Разработать методику расчётов основных параметров мокрого однозонного электрофильтра.

3. Исследовать основные технические характеристики мокрого однозонного электрофильтра в лабораторных условиях.

4. Исследовать основные технические характеристики мокрого однозонного электрофильтра в производственных условиях.

5. Определить влияние мокрого однозонного электрофильтра на основные производственные показатели в животноводстве.

Объект исследования - процессы очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха животноводческих помещений с помощью мокрого однозонного электрофильтра.

Предмет исследования - закономерности процессов очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха в мокром однозонном электрофильтре, связь параметров мокрого однозонного электрофильтра с его выходными показателями.

Методологическая и теоретическая основа исследования: в основу данной работы легли труды Возмилова А.Г., Файна В.Б., Иза-кова Ф.Я., Кирпичниковой И.М., Ивановой С.А., Звездаковой О.В., Деля М.В., Байдукина Ю.А., Першина А.Ф. и других, внесших неоценимый вклад в развитие науки об электроочистке и электрообеззараживании воздуха.

Достоверность полученных результатов

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается использованием известных теоретических положений и апробированных экспериментальных методов исследований; математической модели процесса электрофильтрации и озонирования воздушной среды помещения, дифференциальных и алгебраических уравнений, составленных на ее основе.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1. Получены аналитические зависимости определения эффективности систем очистки воздуха от микроорганизмов и вредных газовых составляющих.

2. Разработана методика расчета основных параметров мокрого однозонного электрофильтра.

3. Получены результаты комплексных испытаний мокрого электрофильтра в лабораторных условиях.

4. Получены результаты комплексных испытаний мокрого электрофильтра в производственных условиях.

5. В результате проделанной работы доказана практическая целесообразность и экономическая эффективность очистки рециркуляционного воздуха мокрым однозонным электрофильтром в помещениях для содержания животных.

Практическая значимость работы и реализация её результатов

Разработаны рекомендации по расчёту и конструированию мокрого однозонного электрофильтра.

На основе теоретических и экспериментальных результатов исследования разработан мокрый однозонный электрофильтр для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений от пыли, микроорганизмов и вредных газов.

Мокрый однозонный электрофильтр прошел производственную проверку на свинокомплексе ООО «Совхоз Каштак» (г. Челябинск) и Красногорском свинокомплексе (г. Красногорск, Челябинская обл.).

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе Челябинской государственной аг-роинженерной академии, Тюменской государственной сельскохозяйственной академии и Тюменского лесотехнического техникума.

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований доложены и одобрены на ежегодных научных

конференциях ЧГАУ (Челябинск, 2007-2010 гг.); на расширенном заседании кафедры «Энергообеспечение сельского хозяйства» ТГСХА (Тюмень, 2010 г.)

Публикации. По основному содержанию диссертационной работы опубликовано 8 научных статей, в том числе четыре статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. Получены два патента РФ на изобретение, один патент РФ на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы (63 наименования), 6 приложений; содержит 103 страницы основного текста, в том числе 32 рисунка и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава «Состояние вопроса и задачи исследования» посвящена анализу состояния вопроса и постановке задач исследования.

На основе литературных данных сформулированы зооветеринарные требования к системам очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений.

Многочисленные исследования (Ю.А. Байдукин, А.Ф. Першин, И.П. Кривопишин, А.Г. Возмилов, И.М. Кирпичникова, В.Б. Файн, С.Т. Тайманов, Р.Ю. Илимбетов, С.А. Иванова, О.В. Звездакова и др.) различных систем очистки и озонирования воздушной среды в технологических процессах животноводства показали, что фильтрация и озонирование воздуха дают положительные результаты.

Сравнительный анализ технических характеристик фильтров, используемых для очистки рециркуляционного воздуха, показал, что наиболее полно зоотехническим требованиям к установкам очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха на животноводческих комплексах отвечают электрофильтры.

В связи с большими объёмами очищаемого, рециркуляционного воздуха и высокими концентрациями вредностей в воздушной среде животноводческих помещений перспективным аппаратом очистки рециркуляционного воздуха может стать мокрый однозонный электрофильтр с непрерывной регенерацией.

На основании проведенного анализа сформулирована научная задача настоящей работы: теоретическое и экспериментальное обоснование технических условий на проектирование мокрых однозон-ных электрофильтров, отвечающих требованиям промышленного животноводства.

Вторая глава «Теоретические предпосылки к расчёту основных параметров мокрого однозонного электрофильтра» посвящена анализу процессов электрофильтрации и озонирования воздушной среды в поле коронного разряда на основе теоретических положений электрогазоочистки.

Для высокоэффективной очистки рециркуляционного воздуха в животноводческих помещениях предлагается использовать специальный мокрый однозонный электрофильтр (МЭФ), состоящий из двух основных частей: верхней части с коронирующими электродами и системой высоковольтных изоляторов; нижней части с емкостью для жидкости и системой удаления шлама через сливной клапан (рис. 1).

В качестве коронирующих электродов использовались игольчатые электроды. Осадительные электроды были выполнены в виде параллельных плоских дисков, вращающихся на валу электрофильтра. Вращаясь с определенной скоростью на валу электрофильтра, осадительные электроды постоянно смачиваются жидкостью в нижней части электрофильтра. Осаждение частиц аэрозоля из воздушного потока происходит в верхней части электрофильтра на покрытые тонким

1 - верхняя часть корпуса; 2 - нижняя часть корпуса; 3 - осадительные электроды; 4 - коронирующие электроды; 5 - электродвигатель с редуктором; 6

- сливной клапан; 7 - изоляционные плиты; 8 - вал электрофильтра; Ь - расстояние, на которое углубляется верхняя часть осадительных электродов в изоляционную плиту.

Рис. 1. Конструкция мокрого однозонного электрофильтра Конструкция данного электрофильтра позволяет непрерывно очищать осадительные электроды от осевшего аэрозоля, а фильтруемый рециркуляционный воздух от пыли, микроорганизмов и вредных газовых составляющих за счёт озона и жидкости, покрывающей осадительные электроды.

В различных источниках оценка эффективности фильтров по очистке воздуха от микроорганизмов определялась косвенно, а именно: предполагалось, что при очистке воздуха от пыли он очищается и от микроорганизмов. Однако эффективность электрофильтра по очистке от пыли превышает эффективность его по очистке от микроорганизмов, значит, нельзя ставить знак равенства между процессами обеспыливания и обеззараживания воздуха.

В литературе предложена упрощенная методика определения степени очистки воздуха от микроорганизмов. Для этого был введен некоторый эмпирический коэффициент К, связывающий степень очистки установки по пыли и степени очистки по микроорганизмам:

0,8 < К <0,9. О)

Эффективность очистки воздуха в электрофильтре от микроорганизмов можно рассчитать по следующему выражению:

Лмикр - К

= КЛ,шли> (2)

где со - скорость дрейфа частиц; 1 - длина электрофильтра; Ь - межэлектродное расстояние; и - скорость воздушного потока; т]Пшш - эффективность очистки воздуха от пыли.

У данной методики есть ряд недостатков (коэффициент принимается эмпирически, не указаны предельные размеры пылевых частиц и т.д.).

Известна зависимость, связывающая число аэрозольных частиц в объеме воздуха и его микробную обсемененность (рис. 2), пользуясь которой можно определить степень очистки воздуха от микроорганизмов: „ _ ПКОЕ1 ~ ПКОЕ2

1микр > (3)

КОЕ1 4 '

где пкое1'пкое2 - число КОЕ в единице объема воздуха на входе и

выходе электрофильтра собственно.

Данный способ трудоёмок и недостаточно точен. Для упрощения данной методики и минимизации влияния различных внешних факторов на результат нами было выполнено математическое описание усредненной экспериментальной зависимости по рис. 2 и получено аналитическое выражение:

пК0Е = 0,0044- п°п1, (4)

где Ппыли - число пылевых частиц с предельным размером 0,5 мкм и более.

1 10 100 1000 10000 100000 П„ 1000000

Число частиц размером > 0,5 мкм в куб. футе воздуха

♦ Нижняя граница доверительного интервала ■ Верхняя граница доверительного интервала А Усредненная зависимость

Рис. 2. Связь микробной загрязненности воздуха и числа аэрозольных

Подставив (4) в (3), получим выражение, позволяющее определить степень очистки воздуха по микроорганизмам при известном значении эффективности степени очистки воздуха по пыли:

= 0,0044п016и1-0,0044п16и2 Лмикр 0,0044^1, ' ( )

где пыли1, пыли2 - число пылевых частиц с радиусом 0,5 мкм и более на входе и выходе электрофильтра соответственно.

После ряда преобразований выражения (5) получаем формулу, позволяющую определить степень очистки воздуха по микроорганизмам при известном значении степени очистки воздуха от пылевых частиц размером 0,5 мкм и более:

Пмшф =1-(1-Г1пыли)0'66- (6)

Снижение концентрации вреднодействующих газовых компонент в очищаемом в электрофильтре воздухе происходит в результате химических реакций данных компонентов с озоном.

Эффективность очистки воздуха в данном случае будем определять по средней объёмной концентрации вещества в сечении с!х электрофильтра, которую мы обозначим С;х, мг/м3.

Массу вреднодействующего газа в объеме межэлектродного пространства длиной с!х, находящейся на расстоянии 1 от входа, определяем по выражению:

шв = С;х • 2ЪЬёх. (7)

Уменьшение массы вреднодействующей компоненты газа за время (11 в объеме 2ЬЬёх:

ашв =-С^кг2ЪЪйх&, (8)

где к; - константа скорости распада (окисления) ¡-й вреднодействую-щей газовой компоненты, с"1.

В результате объединения и интегрирования выражений (7) и (8) получим соотношение между средним содержанием 1-й вреднодейст-вующей газовой компоненты на входе и выходе электрофильтра:

Сй = Сп-ехр(-кг1> (9)

где Си, С,2 - концентрация ¡-й вреднодействующей газовой составляющей на входе и выходе электрофильтра соответственно.

t — — п — 1 ^'2

Учитывая, что , Ч 1 г , получим:

11 ¡1/4

1 ( г) = 1 - ехр —-

При прохождении воздуха через мокрый электрофильтр в нем, помимо окисления вреднодействующих газовых компонент озоном, для некоторых из них (например, 1ЧН3) возможно поглощение жидкостью (например, Н20), смачивающей осадительные электроды. В этом случае уменьшение массы ¡-й вреднодействующей компоненты в электрофильтре за время <31 составит:

ат£=(ат +ёт'), (И)

где с1т - уменьшение массы газа за счет окисления озоном, определяемое по выражению (8); <1т'- уменьшение массы газа за счет абсорбции жидкостью на поверхности осадительных электродов;

с!т' = -С-Хк'; • 2Ьс1хс11, (12)

где к^ — константа скорости абсорбции ¡-й вреднодействующей компоненты жидкостью, смачивающей осадительные электроды; С';х -средняя поверхностная концентрация вещества на границе «воздух -осадительный электрод», мг/м2.

Подставив выражения (8) и (11) в (12) получаем:

сЬт^ = -Ск2ЬЬс1х(к; + 2к;)с!1. (13)

После объединения и интегрирования (7) и (13) получаем соотношение между средним содержанием ¡-й вреднодействующей газовой компоненты на входе и выходе мокрого электрофильтра:

Сй=С„-ехр[-(к,+2к;)4 (14)

, _ 1 т — 1 _

Учитывая, что и ш _ г , получим выражение для

определения эффективности очистки воздуха в мокром электро-

фильтре от ¡-х вреднодействующих газовых компонент с учётом окисления их озоном и абсорбции жидкостью:

, Г (к{+2к;)П

г) = 1 -ехр - ц (15)

Основные конструктивные параметры коронирующей системы мокрого электрофильтра (межэлектродное расстояние, тип и параметры коронирующих электродов, скорость воздушного потока) рассчитываются по известной методике.

Определение радиуса осадительных электродов. В данной работе нами рассмотрены три варианта определения радиуса осадительных электродов.

Первый вариант. Радиус осадительного электрода выбираем из условия, что он вписывается в квадрат со стороной I (рис. 3), т. е.

К-'ос = 0,51. (16)

Рис. 3. Схема для выбора радиуса осадительного электрода

Второй вариант. Радиус осадительного электрода выбираем из условия, что он описывает данный квадрат, т.е.

В первом варианте площадь осадительных электродов относительно расчетной на 22 % меньше, во втором - на 56 % больше.

Третий вариант. Рассмотрим третий вариант выбора радиуса осадительного электрода из условия:

В этом случае площадь осадительных электродов будет на 14 % больше расчётной, но если учитывать, что часть площади осадительных электродов исключается из активной зоны из-за их углубления в изоляционные плиты, то выбор радиуса осадительного электрода из условия Я" =0,6031 будет наиболее целесообразным.

Определение скорости вращения осадительных электродов.

Во время работы электрофильтра слой осевшей на электродах пыли адсорбирует с них влагу, вследствие чего изменяется электрическое сопротивление слоя пыли. Кроме того, наблюдается конвективная сушка слоя пыли потоком очищаемого воздуха, что также приводит к увеличению его сопротивления. При определенных сопротивлении и толщине слоя пыли в электрофильтре может возникнуть обратная корона, резко снижающая эффективность фильтра. Количество влаги и толщина слоя осевшей пыли на электродах при прочих равных условиях зависят от частоты вращения данных электродов.

Следовательно, необходимо определить частоту вращения осадительных электродов, при которой исключалась бы возможность возникновения обратной короны. При этом нужно обеспечить следующее условие:

где Ди - падение напряжения на слое осевшей пыли; ДИкр - критическое падение напряжения на слое пыли, при котором возникает обратная корона.

Величина Ди^ зависит от тока короны 1, толщины слоя пыли 5 и её удельного сопротивления:

Дикр = 15Ккр, (20)

где ^ - критическое удельное сопротивление слоя пыли, при котором возникает обратная корона.

Частоту вращения осадительных электродов, при которой исключается возможность возникновения обратной короны, можно определить по следующему выражению:

С„\утгС'

•(р + г)

-^- + 2— КШ7Г р7Г

где Свх - средняя концентрация пыли на входе в электрофильтр; а> -угловая частота вращения осадительных электродов; С'к - концентрация пыли в воздушном потоке; рп - объемная плотность пыли; К -сопротивление слоя пыли с учетом ее высыхания; К - эмпирический коэффициент; \у - скорость дрейфа частиц; и - скорость воздушного потока; И - межэлектродное расстояние; р - полярная координата элементарного участка осадительного электрода; г - радиус осади-тельного электрода; о - количество влаги; 5П - слой пыли; К„ - коэф-

фициент диффузии влаги для коллоидных капиллярно-пористых тел; (3 - коэффициент массоотдачи.

Для предотвращения возникновения обратной короны необходимо, чтобы выполнялось условие

где сокр - критическая скорость вращения осадительных электродов, при которой сопротивление слоя пыли Я достигает критического значения 11Кр.

Предложенная методика позволяет определить угловую скорость вращения осадительных электродов при известных физических характеристиках осаждаемой пыли и режимов прохождения воздушного потока ( Свх, и, рп, К№ Кп, а).

В третьей главе «Программы и методики экспериментальных исследований» описываются программа и методики исследований.

Наше исследование проходило в два этапа:

• экспериментальные исследования в лабораторных условиях;

• экспериментальные исследования в производственных условиях.

Экспериментальные исследования в лабораторных условиях предусматривали исследование МЭФ при двух режимах работы: без заполнения жидкостью нижней части электрофильтра - «на сухую» и с заполнением жидкостью нижней части электрофильтра - «на мокрую». При этом осуществлялось:

1. Снятие вольт-амперной характеристики (ВАХ).

2. Исследование зависимости эффективности очистки по пыли Ппыль от мощности коронного разряда для разных значений размеров улавливаемых частиц г.

3. Исследование зависимости эффективности очистки по пыли Лпыль от объёмной подачи воздушного потока для различных значений размеров улавливаемых частиц г.

4. Снятие озонотоковой характеристики (ОТХ).

Для проведения комплексных испытаний использовался экспериментальный стенд (рис. 4), в основу которого был положен опытный образец мокрого однозонного электрофильтра.

Вольт-амперная и озонотоковая характеристики снимались для двух режимов работы мокрого однозонного электрофильтра: «на сухую» и «на мокрую». Зависимости эффективности очистки по пыли тщыль от мощности коронного разряда и скорости воздушного потока (создаваемого вентилятором) для различных значений размеров улавливаемых частиц г снимались лишь для режима «на сухую» по

причине того, что в режиме «на мокрую» в очищаемый воздух генерировался мелкодисперсный водный аэрозоль, который попадал в счётчик аэрозольных частиц и вводил погрешность в показания при-

ИВН - источник высокого напряжения; рУ1— киловольтметр С-196; вВ -размыкающий контакт; рА - миллиамперметр М 109/1; МЭФ - мокрый электрофильтр; Р1 - счётчик аэрозольных частиц; Р2 — термоанемометр; РЗ - газоанализатор озона, рУ1и рУ2- вольтметры Э378; 1 - электродвигатель привода

вращения осадительных электродов; 2 — центробежный вентилятор Рис. 4. Схема экспериментального стенда

Целью экспериментальных исследований в производственных условиях являлось изучение работы мокрого электрофильтра и определение целесообразности использования данной технологии на предприятиях АПК. Исследования проводились в корпусе № 4 свинокомплекса ООО «Совхоз Каштак», (г. Челябинск) и в секции для содержания поросят-отьёмышей в Красногорском свинокомплексе (г. Красногорск).

Программой исследований в производственных условиях корпуса №4 свинокомплекса ООО «Совхоз Каштак» (рис. 5) предусматривалось:

1. Режим «А». Определение эффективности очистки воздушной среды помещения для содержания свиней от пыли, микроорганизмов и вредных газовых составляющих, без заполнения водой нижней части МЭФ. Осадительные электроды не вращаются.

2. Режим «В». Определение эффективности очистки воздушной среды помещения для содержания свиней от пыли, микроорганизмов и вредных газовых составляющих, с заполнением водой нижней части МЭФ. Осадительные электроды не вращаются.

3. Режим «С». Определение эффективности очистки воздушной среды помещения для содержания свиней от пыли, микроорганизмов

и вредных газовых составляющих, с заполнением водой нижней части МЭФ. Осадительные электроды вращаются.

При проведении исследований в производственных условиях использовался упомянутый экспериментальный стенд.

........................ /'I 4

5 —а X 1 в. 5 г о

5 ......а э,.

5 -а 5 - а

5 ......О

а) аксонометрическая схема б) вид сверху

1 - приточные жалюзи; 2 - вытяжной камин; 3 - экспериментальный стенд;

4 — воздуховод 0 100 мм; 5 - кормушка; 6 - точка забора воздуха.

Рис. 5. План корпуса № 4 свинокомплекса ООО «Совхоз Каштак» В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» представлены результаты исследований в лабораторных и производственных условиях.

Результаты исследований в лабораторных условиях. Вольт-амперная характеристика является основной характеристикой мокрого однозонного электрофильтра, позволяющей дать оценку эффективности коронирующей системы и рассчитать мощность, потребляемую коронным разрядом.

Результаты по снятию ВАХ мокрого однозонного электрофильтра представлены на рис. 6.

мА

а /1

Л 1

<п ___^ ............

7 8 11 13 15 17 19

заполнений бака жидкостью —■ -с заполнением бака жидкостью

Рис. б. Вольт-амперная характеристика

Вольт-амперная характеристика МЭФ при заполненном жидкостью баке имеет более крутой вид по сравнению с ВАХ МЭФ без жидкости, что объясняется наличием мелкодисперсного жидкостного аэрозоля в межэлектродном промежутке электрофильтра в первом случае, вследствие чего увеличивается влажность воздушного потока, что приводит к повышению тока коронного разряда. Максимальная мощность коронного разряда при работе опытного образца МЭФ с жидкостью составляет 33 Вт.

Результаты исследования зависимости эффективности очистки по пыли от мощности коронного разряда для разных значений размеров улавливаемых частиц показаны на рис. 7.

—1—¡--—

1 ;

О 20 40 С.О 80 100 120 140 160 180 Рк.р. Вт j —для г>0.3 -»-для г>0.5 -*-для г>1.0

Рис. 7. Зависимости эффективности очистки по пыли от мощности коронного разряда для разных значений размеров улавливаемых частиц г Результаты исследования зависимость эффективность очистки по пыли от объёмной скорости воздушного потока для различных значений размеров улавливаемых частиц представлены на рис. 8.

.....i ■

О 50 100 150 200 250 300 350 Цкуб./ч

«дли ríO.3 ш для г£0.5 л. для ГМ.О

Рис. 8. Зависимость эффективности очистки по пыли от объёмной подачи воздушного потока для различных значений размеров улавливаемых частиц г

Эффективность очистки воздушной среды МЭФ от частиц радиусом г > 1,0 мкм составляет более 90 %. При изменении объёмной скорости воздушного потока от 55,4 мЗ/ч до 352,8 мЗ/ч эффективность очистки снижается не более чем на 2,4 %.

Озонотоковая характеристика является одной из основных характеристик коронно-разрядного электрофильтра.

Наличие данной характеристики позволяет определить необходимый режим электрофильтра в зависимости от технологического процесса, в котором он используется. Концентрация озона на выходе из МЭФ в зависимости от тока короны представлена на рис. 9.

Со„ мг/м3

400 350 300 250 200 150 100 50 О

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 |, МА # без заполнения жидкостью бзка & с заполнением жидкостью бака

Рис. 9. Озонотоковая характеристика

Результаты экспериментальных исследований в производственных условиях корпуса №4 свинокомплекса ООО «Совхоз Каштак».

Результаты исследований пылевой загрязнённости воздушной среды помещения для содержания свиней в корпусе № 4 свинокомплекса ООО «Совхоз Каштак», (г. Челябинск) представлены на рис.

Ю. С^шт/мЧО«

35 30 25 20 15 10 5 О

I Г>0,5

Рис. 10. Пылевая загрязнённость воздушной среды помещения для содержания свиней в корпусе № 4 свинокомплекса ООО «Совхоз Каштак»

Микробная загрязнённость данного помещения для части размером 0,5 мкм и более составила 2650,7 КОЕ/м3. Концентрация аммиака в воздушной среде помещения составила 9,25 мг/м3.

В результате проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1) В помещениях для содержания свиней отсутствует система очистки приточного воздуха, что повышает вероятность микробного аэрогенного заражения животных.

2) Для обеспечения соответствия воздушной среды помещения для содержания свиней требованиям ПДК необходима очистка приточного воздуха.

Эффективность очистки от пыли для режима «А» представлена на рис. 11, из которого видно, что выполняются требования по очистке воздуха от пыли, предъявляемые к электрофильтрам, а именно: эффективность очистки для частиц размером 1,0 мкм и более составляет выше 90 %. Эффективность очистки от микроорганизмов составила 77%, от аммиака равнялась 50 %.

Г)пыль, %

100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00

Рис. 11. Эффективность очистки воздушной среды помещений для содержания свиней от пыли в режиме «А», для разных диапазнов г Эффективность очистки от пыли для режима «В» представлена на рис. 12; здесь также выполняются требования по очистке воздуха от пыли, предъявляемые к электрофильтрам.

В данном случае эффективность очистки воздуха от микроорганизмов составила 77%, от аммиака - 55,4 %.

Г)лыль, % 100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00

Рис. 12. Эффективность очистки воздушной среды помещений для содержания свиней от пыли в режиме «В», для разных диапазонов г Режим «С» является основным рабочим режимом мокрого од-нозонного электрофильтра. Эффективность очистки от пыли для данного режима представлена на рис. 13.

I)пыль, %

100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00

Рис. 13. Эффективность очистки воздушной среды помещений для содержания свиней от пыли в режиме «С», для разных диапазонов г И в этом случае требования для электрофильтров по очистке воздуха выполнены. Низкие значения эффективности для частиц размером 0,3 и 0,5 мкм и более объясняются тем, что при вращении оса-дительных электродов, смоченных в воде, водяная пыль попадает на чувствительный элемент счётчика аэрозольных частиц и вносит ошибку в показания прибора. Для частиц размером 1,0 мкм и более этот эффект обнаружен не был. В данном случае эффективность очистки воздуха от микроорганизмов составила 70%, от аммиака для данного режима работы МЭФ составила 83,8 % (рис. 14), что совпадает со значением эффективности, определённой расчётным путём.

пИНЗ, %

50,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00

0,00 _______

Эксперимент

Рис. 14. Эффективность очистки воздушной среды помещений для содержания свиней от аммиака полученная экспериментально и расчётным путём.

Резкое повышение эффективности по очистке воздуха от аммиака в режиме «С» по сравнению с режимами «А» и «В» объясняется абсорбцией аммиака слоем воды, покрывающим осадительные электроды.

Результаты экспериментальных исследований в производственных условиях секции для содержания поросят-отъёмышей участка №4 Красногорского свинокомплекса.

Программой исследований предусматривалось изучение влияния электрофильтрации воздуха на такие параметры воздушной среды контрольного и опытного секторов, как концентрация пыли и микроорганизмов.

Рис. 15. Влияние МЭФ на концентрацию пыли (а) и микроорганизмов (б) в воздушной среде секции для поросят-отъёмышей участка №4 Красногорского

свинокомплекса

Из рис. 15 видно, что, несмотря на недостаточную воздухопро-изводительность установки система электрофильтрации оказывает общее положительное влияние на микроклимат в секторе - снижается концентрация пыли и микроорганизмов.

Рис. 16. Влияние МЭФ на падёж (а) и среднесуточный прирост массы (б) поросят-отьёмышей участка №4 Красногорского свинокомплекса Из диаграмм, приведенных на рис. 16 видно, что падёж поросят-отьёмышей в опытном секторе по сравнению с контрольным уменьшился на 52 %, а среднесуточный прирост массы вырос на 16,4 %.

Рис. 17. Влияние МЭФ на съём продукции с м2 (а) и сохранность поросят-отьёмышей (б) участка №4 Красногорского свинокомплекса

Удельный съём продукции с одного квадратного метра в опытном секторе вырос по сравнению с контрольным сектором на 11 %, а сохранность поросят-отьёмышей возросла на 8,4 % (рис. 17).

В пятой главе «Оценка технико-экономической эффективности использования мокрого однозонного электрофильтра» определены экономическая эффективность и годовой экономический эффект от внедрения системы электрофильтрации рециркуляционного воздуха в свинарнике.

Основной экономический эффект от использования систем электрофильтрации рециркуляционного воздуха достигается за счёт повышения продуктивности животных и птицы вследствие сокращения энергозатрат на обогрев помещений (рис. У).

Экономическая эффективность от внедрения системы очистки рециркуляционного воздуха в помещении для содержания поросят-отьемышей составила 78,8 тыс. руб (в ценах 2008 г.).

Срок окупаемости капитальных вложений составляет 0,75 года.

С - концентрация вредностей в воздушной среде животноводческого помещения; СПдк - ПДК вредностей в животноводческом помещении; к - кратность воздухообмена; Срсц - концентрация вредностей в воздушной среде при очистке рециркуляционного воздуха; Спр ц - концентрация вредностей в воздушной среде при прямой циркуляции воздуха; С> - энергозатраты на отопление животноводческого помещения; С?рец - энергозатраты на отопление при очистке рециркуляционного воздуха <3пр ц - энергозатраты на отопление при прямой циркуляции воздуха; АО - снижение энергозатрат за счёт использования систем очистки рециркуляционного воздуха Рис. . Снижение энергозатрат на отопление за счёт использования системы очистки рециркуляционного воздуха

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проблему очистки воздушной среды животноводческого помещения от пыли, микроорганизмов и вредных газов, решаемую в настоящее время с помощью прямоточной вентиляции, наиболее целесообразно решать с помощью рециркуляции воздуха с одновременной его очисткой от вредных компонентов. Наиболее перспективным способом очистки рециркуляционного воздуха является использование электрофильтров. Практический интерес представляет повышение эффективности электрофильтра по очистке рециркуляционного воздуха от пыли, микроорганизмов и вредных газов за счёт использования абсорбирующего свойства жидкости.

2. В результате теоретических расчётов усовершенствована методика определения степени очистки воздуха от микроорганизмов, которая позволяет избежать погрешностей, связанных с неточностями при определении коэффициента К, связывающего степень очистки воздуха от пыли и степень очистки от микроорганизмов, определении предельных размеров пылевых частиц, для которых должно браться значение эффективности, при привязке величины коэффициента к размеру аэрозоля, снятии данных с графика связи микробной загряз-

ненности воздуха и числа аэрозольных частиц, и при переводе данных в несвойственную для нашей страны систему единиц (футы).

3. Получено аналитическое выражение для определения эффективности очистки воздуха в мокром электрофильтре от вреднодейст-вующих газов, позволяющее повысить точность расчётов при проектировании мокрых однозонных электрофильтров.

4. Получены аналитические выражения, позволяющие определять основные конструктивные и технологические параметры мокрого од-нозонного электрофильтра, такие, как радиус осадительного электрода и скорость вращения осадительных электродов.

5. В результате комплексных лабораторных испытаний опытного образца мокрого электрофильтра получены и проанализированы вольт-амперная и озонотоковая характеристики, а также зависимости эффективности очистки воздуха от мощности коронного разряда и скорости воздушного потока.

6. Производственные испытания в свинокомплексе ООО «Совхоз Каштак» показали, что при очистке рециркуляционного воздуха с помощью мокрого однозонного электрофильтра эффективность очистки от пыли достигает 97,3%, от микроорганизмов - 70%, от вредных газов - 83,8%.

7. Производственные испытания в Красногорском свинокомплексе показали, что при использовании мокрого однозонного электрофильтра в системе очистки рециркуляционного воздуха падеж поро-сят-отъёмышей снизился на 52%, среднесуточный прирост массы вырос на 16,4%, удельный съём продукции с одного квадратного метра увеличился на 11%, сохранность поросят-отъёмышей повысилась на 8,4%.

8. Экономическая эффективность от внедрения системы чистки рециркуляционного воздуха в помещении для содержания поросят-отьемышей составила 78,8 тыс. руб (в ценах на 2008 г.). Срок окупаемости капитальных вложений Т ~ 0,75 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК

1. Мишагин В.Н., Андреев Л.Н., Сыромятов И.Е., Матвеев С.Д. Методика определения эффективности систем очистки воздуха от микроорганизмов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 5, стр. 39-40.

2. Возмилов А.Г., Уразов С.И., Андреев JI.H. Применение электрического ветра в технологических процессах АПК // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 7, стр. 24-25.

3. Возмилов А.Г., Мишагин В.Н., Андреев Л.Н., Результаты исследований мокрого однозонного электрофильтра // Техника в сельском хозяйстве. - 2009. - № 3, стр. 20-22.

4. Возмилов А.Г., Андреев JI.H., Мишагин В.Н. Расчёт основных параметров осадильных электродов мокрого электрофильтра. - 2010. -№4, стр. 19-22.

Публикации в других изданиях

1. Андреев JI.H., Файн В.Б. Некоторые вопросы расчёта освещённости от люминесцентных ламп точечным методом // Вестник ЧГАУ. - 2006. - т. 48, стр. 9-11.

2. Возмилов А.Г., Андреев JI.H. Исследование влияния поля коронного разряда на повышение эффективности пластинчатого теплообменника// Вестник ЧГАУ. - 2007. - т. 50, стр. 15-17.

3. Возмилов А.Г., Андреев JI.H. Мокрый электрофильтр (Научные труды Международной научно-практической конференции «Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агро-инженерной науки на современном этапе», Алматы, 2008).

4. Возмилов А.Г., Андреев JI.H. Расчет эффективности мокрого электрофильтра по очистке воздуха от вредных газов (Научные труды Международной научно-практической конференции «Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агроинженерной науки на современном этапе», Алматы, 2008).

5. Мокрый однозонный электрофильтр. Андреев JI.H. и др. Патент №2343362 Россия. - №2007124044; Заявл. 27.06.2007; Опубл. 10.01.2009-Бюл.№1.

6. Электрофильтр-озонатор. Андреев Л.Н. и др. Патент №77944 Россия. - №2008117629/22; Заявл. 04.05.2008; Опубл. 10.11.2008 -Бюл. №31.

7. Устройство для создания микроклимата в птичниках. Андреев JI.H. и др. Патент №2339220 Россия. - №20071280; Заявл. 4.06.2007; Опубл. 27.11.2008-Бюл.№33.

Подписано в печать «08» ноября 2010 г. Формат А5. Объем 1,0 уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Оглавление автор диссертации — кандидат технических наук Андреев, Леонид Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗА ДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Г. 1 Проблема очистки и обеззараживания воздуха в промышленном животноводстве.

1.2 Требования к системам очистки рециркуляционного воздуха.

1.3 Анализ существующих аппаратов очистки рециркуляционного воздуха.

1.4 Анализ процессов очистки в однозонном электрофильтре.

1.4.1. Электрическая очистка воздуха.

1.4.2. Коронный разряд и процессы, происходящие в воздушной среде под действием разряда.

1.4.3 Очистка воздуха от вредных газовых составляющих.

1.5 Выводы и задачи исследования.

1.5.1 Выводы из анализа состояния вопроса.

1.5.2 Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К РАСЧЁТУ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МОКРОГО ОДНОЗОННОГО ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА.

2.1 Мокрый однозонный электрофильтр.

2.2 К методике определения эффективности систем очистки воздуха от микроорганизмов.

2.3 К методике определения эффективности систем очистки воздуха от вредных газов.

2.4 К выбору основных параметров осадительных электродов мокрого однозонного электрофильтра.

Введение 2010 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Андреев, Леонид Николаевич

Актуальность исследования.

Несмотря на значительные трудности и проблемы, с которыми сталкивается мясное животноводство России, отрасль по-прежнему сохраняет значительный потенциал для роста и интенсивного развития. При этом основными направлениями развития должны стать те отрасли, которые обеспечивают наибольшую рентабельность капиталовложений и производственной деятельности в условиях высокой востребованности рынком их продукции [1,2].

Современные технологии мясного животноводства индустриального типа позволяют в короткие сроки не только количественно увеличить объемы отечественного производства мяса, но и снизить его себестоимость. В условиях более низких, чем в зарубежных странах, стоимости кормов, энергоносителей и уровня заработной платы, продукция отечественного мясного животноводства сможет обладать не только абсолютной конкурентоспособностью по сравнению с импортом, но и также и потенциалом для экспорта в зарубежные страны [3, 4, 5, 6, 7].

Таким образом, развитие мясного животноводства является естественным, объективно обусловленным, экономически и социально выгодным и наиболее перспективным направлением возрождения мясного комплекса России.

Основной задачей данной отрасли является обеспечение продовольственной безопасности страны, ориентиры для осуществления которой обозначены утверждённой приказом Министра сельского хозяйства от 6 ноября 2008 г. № 494 отраслевой целевой программой «Развитие мясного скотоводства России на 2009 - 2012 годы», разработанной в целях реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 годы, утверждённой приказом Правительством РФ № 446 от 14 июля 2007 г [8].

В-современном промышленном мясном животноводстве одной из нерешенных проблем остается создание оптимальных условий содержания животных. При высокой концентрации поголовья на единицу площади состояние и состав воздуха ухудшаются. В результате увеличивается падёж, снижается прирост массы и сохранность животных, возрастает риск распространения аэрогенных инфекций. В процессе жизнедеятельности животных в замкнутом помещении воздух загрязняется аммиаком, сероводородом, углекислым* газом, органическими соединениями и пылью.

Нормируемый воздухообмен, обеспечивающий снижение концентраций' вышеперечисленных компонентов до ПДК, в животноводческих помещениях осуществляется с помощью механической принудительной приточно-вытяжной системы вентиляции.

Также необходимо учитывать, что животноводческая отрасль является довольно энергоёмкой: в структуре себестоимости свинины и продукции птицеводства затраты на энергоресурсы составляют 10 - 15% и 7 - 9% при производстве молока. В свою очередь основная часть энергии, около 50 %, расходуется на поддержание нормируемого микроклимата [9].

В переходный и холодный периоды года нагнетаемый в животноводческие помещения воздух необходимо подогревать. На данные цели тратится 6080 % всей тепловой энергии, расходуемой на комплексах. В то же время из помещений помимо вредных веществ с вентиляционным воздухом в атмосферу выбрасывается значительное количество теплоты. Если учесть, что отопительный сезон на большей части территории России длится шесть - девять месяцев, то важность проблемы обогрева животноводческих помещений становится очевидной.

Основные теплопотери в животноводческих помещениях - это теплопо-тери на воздухообмен. В животноводстве они составляют около 90 % от общих теплопотерь зданий.

Таким образом в,условиях интенсивного развития промышленного животноводства важной инженерной задачей является создание таких вентиляци-онно - отопительных систем (ВОС), которые бы обеспечивали необходимые зоогигиенические условия содержания животных в сочетании с комплексом научных и практических мероприятий, снижающих энергозатраты на создание микроклимата.

Одним из наиболее перспективных способов повышения экономичности ВОС является утилизация теплоты, удаляемой из помещения с вентиляционным воздухом. Непосредственное применение теплообменников для утилизации теплоты животноводческих помещений без очистки воздуха затруднительно по причине забивания их пылью и снижения теплотехнических характеристик.

Одним из способов утилизации теплоты животноводческого помещения является рециркуляция воздуха. Однако при этом происходит накопление пыли, микроорганизмов и вредных газов в воздушной среде помещения, а также влаги и углекислого газа. Таким образом, необходимо применять схему частичной рециркуляции воздуха с его очисткой от вышеперечисленных компонентов. Причём частичная схема подразумевает по собой непрерывное удаление некоторого объёма внутреннего воздуха с целью удаления излишнего углекислого газа и влаги и подмес свежего очищенного воздуха к рециркуляционному для обогащения последнего кислородом.

Работа выполнена в соответствии с общероссийской федеральной программой: «Энергоэффективная экономика» раздел "Энергоэффективность в сельском хозяйстве" (постановление Правительства РФ от 17 ноября 2001 г. № 796), Приказом Минсельхоза РФ от 25 июня 2007 г. № 342 "О концепции развития аграрной науки и научного обеспечения АПК России до 2025 года" и «Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 -2012 годы» утверждённой постановлением Правительства Российской Федерации от 14 июля 2007 г. № 446.

Цель исследования: повышение эффективности очистки рециркуляционного воздуха с помощью электрофильтра от пыли, микроорганизмов и вредных газов за счёт использования абсорбирующего свойства жидкости.

Для достижения данной цели*были сформулированы следующие задачи исследования.

Задачи исследования:

1. Выполнить теоретический анализ процессов очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха животноводческих помещений-в мокром однозонном электрофильтре.

2. Разработать методику расчётов основных параметров мокрого одно-зонного электрофильтра.

3. Исследовать основные технические характеристики мокрого однозон-ного электрофильтра в лабораторных условиях.

4. Исследовать основные технические характеристики мокрого однозон-ного электрофильтра в производственных условиях.

5. Исследовать влияние мокрого однозонного электрофильтра на основные производственные показатели в животноводстве.

Объект исследования: процессы очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха животноводческих помещений с помощью мокрого однозонного электрофильтра.

Предмет исследования: закономерности процессов очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха в мокром однозонном электрофильтре, связь параметров мокрого однозонного электрофильтра с его выходными показателями.

Методологическая и теоретическая основа исследования: в основу данной работы легли труды, внёсшие неоценимый вклад в развитие науки об электроочистке и электрообеззараживании воздуха, таких учёных как Возмилов А.Г., Файн В.Б., Изаков Ф.Я., Кирпичникова И.М., Иванова С.А., Звездакова О.В., Дель М.В., Байдукин Ю. А., Першин А. Ф. и др.

Достоверность полученных результатов: достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается использованием: известных теоретических положений и апробированных экспериментальных методов исследований; математической модели, дифференциальных и алгебраических уравнений, составленных на ее основе и их решения.

Научная новизна:

Получены»аналитические зависимости определения эффективности систем очистки воздуха от микроорганизмов и вредных газовых составляющих.

Разработана методика расчета основных параметров мокрого однозонно-го электрофильтра.

Результаты комплексных испытаний мокрого электрофильтра в лабораторных условиях

Результаты комплексных испытаний мокрого электрофильтра в производственных условиях.

В результате проделанной работы доказана практическая целесообразность и экономическая эффективность очистки рециркуляционного воздуха мокрым однозонным электрофильтром в помещениях для содержания животных.

Система электрофильтрации воздуха помещений для содержания животных на основе мокрого однозонного электрофильтра прошла производственную проверку на свинокомплексе ООО «Совхоз Каштак» и Красногорском свинокомплексе.

Апробация работы: результаты исследований докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных научных конференциях ЧГАУ (Челябинск, 2007-2010 гг.), на расширенном заседании кафедры «Энергообеспечение сельского хозяйства» ТГСХА (30. 06. 2010).

Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в восьми научных статьях, четыре из которых в изданиях, рекомендуемых ВАК. Получено три патента РФ: два на изобретение и один на полезную модель.

Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения; пяти глав, основных выводов, списка литературы (из 63 наименований), 6 приложений и содержит 103 страницы основного текста, в т. ч. 32 рисунка и 6 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Разработка и исследование мокрого однозонного электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проблему очистки воздушной среды животноводческого помещения от пыли, микроорганизмов и вредных газов,, решаемую в» настоящее время-с помощью прямоточной вентиляции, наиболее целесообразно решать с помощью рециркуляции воздуха с одновременной его очисткой от выше перечисленных компонентов. Наиболее перспективным способом очистки рециркуляционного воздуха является использование электрофильтров. Практический интерес представляет повышение эффективности электрофильтра по очистке рециркуляционного воздуха от пыли, микроорганизмов и вредных газов за счёт использования абсорбирующего свойства жидкости.

2. В результате теоретических расчётов усовершенствована методика определения степени очистки воздуха от микроорганизмов, которая позволяет избежать погрешностей, связанных с неточностями при: определении коэффициента К, связывающего степень очистки воздуха от пыли и степень очистки от микроорганизмов, определении предельных размеров пылевых частиц, для которых должно браться значение эффективности, привязке величины коэффициента к размеру аэрозоля, снятии данных с графика связи микробной загрязненности воздуха и числа аэрозольных частиц, переводе данных в несвойственную для нашей страны систему единиц (футы).

3. Получено аналитическое выражение для определения эффективности очистки воздуха в мокром электрофильтре от вреднодействующих газов, позволяющая повысить точность расчётов при проектировании мокрых од-нозонных электрофильтров.

4. Получены аналитические выражения позволяющие определять основные конструктивные и технологические параметры мокрого однозонного электрофильтра, такие как радиус осадительного электрода и скорость вращения осадительных электродов.

5. В результате комплексных лабораторных испытаний опытного образца мокрого электрофильтра получены и проанализированы вольт-амперная и озонотоковая характеристики, а также зависимости эффективности очистки воздуха от мощности коронного разряда и скорости воздушного потока.

6. Производственные испытания в свинокомплексе ООО «Совхоз Каштак» показали, что при очистке рециркуляционного воздуха с помощью мокрого однозонного электрофильтра эффективность очистки от пыли достигает 97,3 %, от микроорганизмов - 70 %, от вредных газов — 83,8 %. Производственные испытания в Красногорском свинокомплексе показали, что при использовании мокрого однозонного электрофильтра в системе очистки рециркуляционного воздуха, происходит уменьшение падежа поросят-отъёмышей на 52 %, рост среднесуточного прироста массы на 16,4 %, увеличение удельного съёма продукции с одного квадратного метра на 11 % и рост сохранности поросят-отъёмышей — на 8,4 %.

7. Экономическая эффективность от внедрения системы чистки рециркуляционного воздуха в помещении для содержания поросят-отъемышей составила 78,8 тыс. руб (в ценах на 2008 г.). Срок окупаемости капитальных вложений составляет Т ~ 0,75 года.

БиблиографияАндреев, Леонид Николаевич, диссертация по теме "Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве"

1. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 2012 гг. Утверждена Правительством РФ от 14 июля 2007 г. № 446

2. Mukhtar, S., A. Mutlu. С. Parnell, R. Lacey. 2009. Seasonal Ammonia Emissions From A Free Stall Dairy in Texas. Journal of the Air and Waste Management Association.

3. Mukhtar, S., A. Mutlu. C. Parnell, R. Lacey. 2009. Seasonal Ammonia Emissions From A Free Stall Dairy in Texas. Journal of the Air and Waste Management Association.

4. Liang, Y., H. Xin, H. Li, R. S. Gates, E. F. Wheeler, and K. D. Casey. 2006. Effects of measurement intervals on estimation of ammonia emissions from layer houses. Trans. ASAE. Vol. 49(1): 183-186.

5. Собрание законодательства Российской Федерации, 2007, № 31, ст. 4080

6. Агропортал. Новости агропромышленного комплекса России. Август 31st, 2008 в Научные публикации. Метки: Животноводство.http:// agroportal.su

7. Зоогигиенические нормативы для- животноводческих объектов. Справочник. Г.К.Волков, В.М.Репин,' В.И. Большаков, и др./ Под ред. Г.К.Волкова.- М.: Агропромиздат, 1986.- 303 с.

8. Научные основы электрификации и построения машинных технологий птицеводства. Славин P.M. Машинные технологии производства яиц и мяса птицы.- М.: ВИЭСХ, 1984.- с.14.,.29.

9. Юрков О.И. Тепло и массообменные процессы в теплообменнике животноводческих помещений. Водоснабжение и сантехника. -1972. - 7. -С.

10. Карпис Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха.- М.: Стройиздат, 1986. 269 с.

11. Методические рекомендации по применению и исследованию средств очистки и дезинфекции вентиляционного воздуха животноводческих и птицеводческих помещений. М: ВИЭСХ, 1982. - 39 с.

12. Вестник УКЦ АПИК № 53 Воздушные фильтры и их классификация.

13. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Строиздат, 198 Г. - 296 с.

14. Справочник по пыле- и золоулавливанию /М.И.Биргер, А.Юг Вальд-берг, Б.И.Мягков и др.; /Под общ.ред. А.А.Русанова. 2-е изд., перераб. и*доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с.

15. Чистые помещения / Под. ред. А. Е. Федотова. М.: АСИНКОМ. 2003. -576 с.

16. ГОСТ 30528-97. Системы вентиляционные. Фильтры воздушные. Типы и основные параметры. Дата введения 2002—01—01.

17. ГОСТ Р 51251-99. Фильтры очистки воздуха. Классификация, маркировка. Дата введения 2000—01—01.

18. Страус В. Промышленная очистка газов./Пер. с англ. М.: Химия, 1961. -616 с.

19. Ужов В.Н., Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. -М.: Химия, 1970.

20. Дымовые электрофильтры. /В. И. Левитов, И.К. Решидов, В.М. Тка-ченко и др.; /Под общ.ред. В.И. Левитова. М.: Энергия, I960. - 446 с

21. Возмилов А.Г. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве: Дис. . .д-ра техн. наук: 05.20.02 / ЧИМЭСХ.- Челябинск, 1993.- 337 с.

22. Басов A.M., Возмилов А.Г. Фильтрация вентиляционного воздуха в промышленном птицеводстве. Научн. отчет по теме НИС 512. № гос. per. 79032741, Инв. № 849858., ЧИМЭСХ. - Челябинск, 1980. - 51 с.

23. Жебровский С.П. Электрофильтры. М., Госэнергоиздат. 1950 - 256 с.

24. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами.- М.: Химия, 1967.

25. Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах.- М.: Иностранная литература, I960.- 606 с.

26. Верещагин И.П. и др. Основы электрогазодинамики дисперсных систем.- М.: Энергия, 1974. 480 с.

27. Мирзабекян Г.З. Зарядка аэрозолей в поле коронного разряда.- В кн.: Сильные электрические поля в технологических процессах (Электронно-Ионная Технология). Вып.1,- М."Энергия, 1969.* C.20.39.

28. Свиридов. A.A. Исследование влияния очистки воздуха в приточно-вытяжной вентиляции на формирование микроклимата птичников и продуктивность несушек. Автореф. дис. .канд.вет.наук.- М., 1977. 21 с.

29. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. Изд. 2-е, перераб. и доп.-М: Химия, 1976.- 432 с.

30. Капцов И.А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах,-М.: Гостехиздат, 1947. 246 с.

31. Разевич В.Д., Соколова М.В. Расчет начальных и разрядных напряжений газовых разрядов, М., 1977, 113 с.

32. Попков В.И., Богданова И.Б., Певчев Б.Г. Напряженность электрического поля на поверхности электрода положительной полярности в условиях встречного потока отрицательных ионов. Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1978.- №1.- с. 96. 102.

33. Филиппов Ю.В., Емельянов Ю.М., Семиохин И.А. Химические реакции в тихом разряде.- Современные проблемы физической химии т.п.н.: изд-во ЫГУ, 1968.- C.76.148.

34. Кривопишин И.П. Озон в промышленном птицеводстве 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Росагропромиздат, 1988. - 175с.

35. Кирпичникова И.М. Энергосберегающие системы электроочистки воздуха в сельскохозяйственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха: Дис. . д-ра. техн. наук.- Челябинск: ЧГАУ, 2001.-326 с.

36. Иванова G. А. Исследование эффективности очистки воздуха от пыли,в; сельскохозяйственных 'малообъемных помещениях рециркуляционным электрофильтром: Дис. канд. техн. наук.- Челябинск: ЧГАУ, 2003. 130 с.

37. Кондратенков В.Н. Константы скорости газофазных реакций. Справочник. М.: Наука. 1970. - 351 с.

38. Кондратенков В.Н. Определение констант скорости газофазных реакций. М.: Наука. 1971. - 95 с.

39. Речменский С. С. Очерки экспериментальной аэромикробиологии. — М.: Медицина. 1973. 164 с.

40. Чистые помещения / Под. ред. А. Е. Федотова. М.: АСИНКОМ. 1998. -320 с.

41. Возмилов А.Г. Исследование и разработка двухзонного электрофильтра для очистки воздуха в промышленном птицеводстве (цех инкубации цыплят). Автореф. дис. .канд.техн.наук.- Челябинск, 1980.- 21 с.

42. В.Н. Мишагин, JI.H. Андреев, И.Е. Сыромятов С.Д. Матвеев. Методика определения эффективности систем очистки воздуха от микроорганизмов. МЭСХ. № 5 2008 г.

43. Возмилов А.Г., Андреев Л.Н., Мишагин В.Н. Расчёт эффективности мокрого электрофильтра по очистке воздуха от вредных газов. Сборникнаучных трудов. Материалы международной научно-практической конференции. 17-18 апреля 2008 г. Алматы. Казахстан.

44. Возмилов А.Г., Мишагин В.Н., Андреев JI.H. Расчёт основных параметров осадительных электродов мокрого электрофильтра. ТвСХ №2 2010.

45. НТП-АПК 1.10.02.001-00. (Приказ Минсельхоз России от 15. 09. 2000 г.) Нормы технологического проектирования свиноводческих ферм крестьянских хозяйств. Дата введения 2000-10-01.

46. Патент на изобретение № 2343362 «Мокрый однозонный электрофильтр» / Возмилов А.Г., Андреев JI.H., Мишагин В.Н., Астафьев Д.В. Опубл. в БИ №1 2009 г.

47. ВНТП 2-96. Ведомственные нормы технологического проектирования. Утверждены Минсельхозпродом России 30 мая 1996 г.

48. ГОСТ Р 51707-2001 Электрофильтры. Требования безопасности и методы испытаний. 1

49. Возмилов А.Г. Очистка воздуха в помещениях для свиней. Достижения науки и техники АПК, 1991, №2, с. 33.

50. Торников Ф.Г. Зоогигиена в промышленном свиноводстве. JI: Колос, Ленинградское отделение, 1980. - 229 с.

51. Овсянников А.И. Основы опытного дела в животноводстве. М., Колос, 1976-304 с.

52. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложении. М.: ВНИИПИ, 1986, 52 с.

53. Славин P.M. Научные основы электрификации и построения машинных технологий птицеводства. / В кн. : машинные технологии производства яиц и мяса птицы. М.: ВИЭСХ, 1984, с. 14-29.