автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ МИКРОКЛИМАТА В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ В УСЛОВИЯХ СУХОГО И ЖАРКОГО КЛИМАТА

¿-Яй&З

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На оравах рукописи

Бобоев Собиржон Мурадуллаевич

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ МИКРОКЛИМАТА В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ В УСЛОВИЯХ СУХОГО И ЖАРКОГО КЛИМАТА

Специальность

05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение, освещение и нетрадиционные тепловые энергии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ташкент - 2000

Работа выполнена в Самаркандском Государственном Архитектурно-строительном институте ни. М. Улугбека

Официальные оппонент: - доктор технически* ваук, профессор

БОДРОВ ВАЛЕРИЙ ИОСИФОВИЧ.

• доктор технических наук, профессор ДИДЕНКО ВАСИЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

- доктор технических наук, профессор

ХАЙРИДДИНОВ БОТИР ЭГ АМБЕРДИЕВИЧ

Ведущая организация: - Санкт-Петербургский Инженерно-строительный институт

Защита состоится " 2000 г. /у Р<°час.. на заседании

специалнзщюванного совета К067.03.01 в Ташкентском Архитектурно-строительном институте по адресу'. 700011 г. Ташкент, уд, НавонДЗ. ■

С диссертацией можно ознакомиться ъ библиотеке в Ташкентском Архитегтурно-строшельно> ■ институте

Автореферат разослан " 2. ь.." _2000г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

1ЕДОВ С.И.

Обшая характеристика рабочы.

Актуальность темы. Успешное решение залам в развити промышленного животноводства в тпицеводства Узбезшстана предъявляет качественно новые требования к условиям содержания животных и гггац, разработки и внедрения ссщшенных импортозамещающих устройств вентилящм и эффективных систем микроклимата.

Климатические условия в Узбекистане в шпом благоприятствуют разышпо жившноводотва в весенний и зимний перисты года Однако, в летний и осенний периоды наблюдается повышение температуры наружного воздуха, что неизбежно веает к отклонению параметров микроклимата животноводческих помещений и птичников от нормируемых параметров, и приводит 'к снижению гриукшвности животных. Климат в Узбекистане является резко континентальным и характеризуется большой амплитудой суточных колебаний наружной температуры и сравнительно низкой относительной влажностью воадуха Эти особенности климата вызывают необходимость охлаждения и увлажнения вод^ха в животноводческих помещениях

Состояние воздушной среды в современных животшюлческих помещениях п гаичниках обеспечивается с помащыо систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Однако, традиционные системы и их оборудование являются довольно дорогостоящими, энергоемкими и сложными в эксплуатации. Поэтому, актуальной остается проблема разработан и применения более простых, надежных, энертешномичных систем и устройств для ооедания благоприятного микроклимата помещений, обеспечивающих повышение продувтивносш животных и птиц

Перспективными в этил вправлении являются аппараты с полным испарением охлаждающей воды, двухступенчатые устройства охлаждения воздуха, эжекшонные воздухсростфеделшеш^ажнт&ш с уптвавдей тепла и холода удаляемого воздуха, а также систшы вентиляции животноводческих помещений, основанные ш интенсификации воздухообмена за счет использования тепловыделении животных, и птиц,

Налояшая диссергшионная работа посвящена решению данной проблемы и выполнена в соответствии с плансм НИР МВиСОО РУз "Раврабслка энергосберегающей технологии для сссдания микроклимата животноводческих помещений", X» 27,1996-98 гг. с

тематическим плашмГКШ'ГОШХ!ШО(Щ--

| ндучнля г ' ••/сч'^ ?

Цель работы - разработка научно-технических основ создания знергоэкшомичных шстем ветшяцш и микроклимата животноводческих помещений и шнчников с комплексом Еысошэффаствных аппаратов и устройств дня охлаждения воздуха в условиях сухого и жаркого климата. Яйдячи исследования:

- обосновать целесообразность разработай простых, надеишх и энершзквдомичных систем и устройств для соааания микроклимата животноводческих помещений

- разработал» теоретические и технические основы создания аппаратов прямого испарительного охлаждения ивдуха при полном нсгврении орашющей воды, устройств косвенного и двухступенчатого склаядашя воедуха

- разработал, метода охлаждения приточного воздуха в системах микроклимата и эффегашную организацию воздухообмена в животноводческих помещениях и гггичншах.

- разработать и апробировать знергоэкономичные системы микроклимата животвоводчажих помещений и выполнил, их техниш-эмэнолшческ>ю щенку. Научная новизна работы.

- сформулирована фнзиш-магемагаческая постановка задачи о процессах тепло- и массопереноса в контактам аппаратес полным испарением срошающей воды;

- разработана фгсико-магшашческая мотель процессов тегио-и маосшереноса в орошаемых слоях испарительного охлаждения воздуха с полным испарением орсииющей воды;

- получаю ащляшчесюе доказательство возможности реализации икшгальпийнош процесса охлаждения воздуха при подаче га орошаемый спай воды с ^ > ^ на 5-8°С и с минимальным расходом;

- получены аналитические зависимости дая определения параметров воздуха ш глубине орошаемого слоя, а также зависимость для расчета требуемой глубины рабочего слоя насадки при полном испарении орошающей вод ы;

- получена аналитическая зависимость между тептогехнической эффективностью и числом единиц переноса шщщ для орошаацлх слоев с нерауиярной структурой поверхности;

- получено аналитическое выражение дня определения показателя ташотехшгюсвэй эффективности аппарата юсвенно-жпарительного охлаждения воодха при противспочной схеме движения охлавдземсго и вспомогательного потоков воздуха;

-рэдработана методика теплового расчета контактного аппарата с полным испарением орошающей воды в режиме гоовнтальпийного охлаждения воздуха;

- предложена формула дня определения эффективности систем венптадои животноводческих помещений основанная на учете величин энтальпий приточного и удаляемого воздушных потоков;

- получена формула температурного напора, описывающая экспоненциальную зависимость изменения теплотехнического показателя для опенки лртивотичной схемы движения склажоэемого и вспомогательного штоков воздуха.

На защоту выносятся:

- конструкции конгакшого аппарата с полным иогаршием срошающей юны, эккекшонного вау^яораотреяелигегонушшснигеэи, аппараш юсвеннодвухстугенчагого испарительного (жшдаия всадуха; условия, способы и схемы их применения в системах венпшядаи датвоггноводаеских помещений и птичников;

- результат теоретических исследований процесса тепло- и массоперешса в орошаемсй насадке при полном испарении орошающей волы; расчетные зависимости дня определения параметров мвдуха, рациональней глубины насадки и коэффициента эффективности в условиях полного испарения воды;

• инженерный метод теплотехнического расчета аппарата с полным «старением орошаюшейвошы,

- методы обработки приточного воздуха в системах микроклимата животноводческих помещений и шичникюв;

• результаты эгакриментальной оценки эффективности применения методов испарительного охлаждения воздуха и рациональной схемы организации воздухообмена в животноводческих и тшщеводчеемк помещениях;

- результаты практического прямшения разработанных энершэкшюмичных конструкций аппаратов исшригетяото схлаждеиия воздуха, систем вентиляции и микроклимата животноводческих помещений и шичников,

Практическая значимость работы ире&ппацртя палучаиьи результатов.

Разработаны конструкции ксшактного апгирага с полным исщэением орошакнщй всш, . эжеывюнвого воэяухс^аспретпггеля-увшжнихеля, аппараты тосвенно-двухступенчагого испарительного охлажденгавоадгаПрименеше этих устройств поввсот^ с одной стороны снизить »апитальные и эксплуатационные затраты на создание систш микроклимата в живошоводчеашх помещениях, а с другой - повысит их ташигехкические и энергетически; показатели. Предложен инженерный метод теплотехнического расчета аппарата с полным испарением орошающей воды. Разработаны метода обработки приточного воздуха в системах мюфокгшмзда животноводческих помещений к шичников, интенсивная шлема воздухообмена по схеме "снюу-вверх". Реализация этой систшы позволит сократить расход вентиляционного воздуха, энергоресурсов, улучишь газовый сослав воздушной среды и микрсотимаг в зсгаобюа^

Разработанная новая двухступенчатая система испарительного охлаждения и воздухораспределители имеют слегающие практические преимущества' не требуют дорогостоящего импоргаого оборудования и приборе«; в системе используется местное дешевое и доступное сырье, атикоррозионные пластмассовые трубы; шпор обычней водопроводной воды; в летнее и зимнее времена года возможно создание бовгоприяшых условий для животных и гггиц с существенным сбережением тепла и электроэнергии, в том числе путем утилизации теппепы воздуха на базе эжашиоткгатшлотэашческого процесса.

Конструкции аппаратов, методы раэтета и режимы теплообменников и эффективность системы микроклимата, предложенные в работе просты и доступны, поэтому могут быть реализованы и внедрены в любых живогновсикских и гпицеводчеемк хозяйствах не только Узбекистана, но ивдругихЦешральнсназиатскихреспубдак^

Разработанное устройство для испарительного охлажжння воздуха внедрено при проектировании систем вентиляции в свинарнике доя холостых и супоросных шток на 300 мест Самаркащкким филиалом инстшуга 1 ТзГипросельстрои

Новое устройство дня исгсркегаюго охлаждения воздуха внедрено при реконструкции систем венпшяции в СЕинарниквдлкормочнине на 500 мест в Пасшргомсшм районе и Ахалыкосой птицефабрике Самаркаадского райсш Самар*зцдской области.

Апробация работы. Основные пошжения и результат исследований доложены и обсуждены на' научнскгракшческой конференции "Ускорение тучно-технического прогресса в капитальном строительстве" (Самарканд.1984,1988); межотраслевом научно-техничеодам совещании "Повышение энергетической эффективности силш веншляиии и кондиционирования всодха" (Волгоград, 1986,1988,1990); международном симпозиуме по экологии, энергии, экономии (пБаку, 1991 г.); международном симпозиуме "Архигекгурщ-строикяьная наука в развитии экономики Республики Узбекистан (Ташкент, 1994); международной конференции "Экология, энертоя ресурсосбережение в строительстве" (г. Самарканд 1993, 1996); республиканской вдучнснрактческгй конференпш "Бито ва иншоошарнинг мушккамлиги, зилшлабардошлиги, курилиш материаллари ва мухандисаик коммуникациядари муаммолари» (гЯаманган, 1997); ежегодных научно-технических конференциях профессфско-прегюдавательского состава СамГАСТ! Публикации работы. По теме диссертации опубликовано 45 тучных работ, в том числе однамонография, 1 ангорское свидетельство и 2 патента РУ.

Объем и струетура работы. Диссертапда состоит из введения, 6 глав, выводов, приложений и содержит 215 страниц машинописного таяла, 68 рисунков, 16 таблиц, список использованной лшдшуры из 170 наименований.

Автор благодарит научного консультанта дтл, профессора ОЛ Кокорнна за данные советы при выполнении рабшы.

Сатержание работы.

Во »ведении отражена актуальность темы диссертации, определены цепь и задачи исследований, тучная новдаи и практическое значение,

В первой главе проведен анализ современного состояния вопроса создания микроклимата в животноводческих тмещшиях и гггачншах в условиях сухого и жарюго климата Выполнено обоснование оптимальных параметров микроклимата в помещшиях дач

содержания животных и гпиц, при которых обеакчиваегся максимальная продуктивность живошых и высшая рентабельность животноводческих хозяйств.

Рассмотрены результаты натурных исследований микроклимата щи различных способах организации воэщухообм&и в животноводческих помещениях и птичниках. Выяатшо, что гр1псдачепртоттго воадуха вжжнкю эсиу помещений и его удалении из верхней зоны, улучшался состав воздушно-газовой среды и мифоюпвдашческие условия в зоне обитания животных.

Показано, что в условиях жаркого климата требуемые параметры воздушной среды в животноводческих помещашях в летний период могут быть обеспечены путем прямого испарительного ахлаядения, косвенного испарительного и двухступенчатого косвенно-испарительного охлаждения воздуха в контактных аппаратах различней конструкции. С целью выявления воздуха в животноводческих помещениях выполнен сравнительный анализ этих устройств и мещцэв их теплового расчета. Анализ показал, что наиболее приемлемыми устройствами для охлаждения воацуха в системах венгалшш животноводческих помещений яыыюгея сропиемые насадки с полным испарением орешакжцейводы.

Исходя ш вышеизложенного сформулирована научная концепция работы. Предполагается, что соавдние благоприятого микроклимата животноводаесжих помещений и птичников, эксплуатируемых в сухом жарком климате, возможно при условии применения эффективной системы вентиляции, основанной на организации воздухообмена по схеме движения воздуха в направлении совпадающим с естественными подъемными силами, образованными от тегон> и поевьщямний животных и утилизации тепла удаляемого воздуха, а также разработки и использования комплекса контактных аппаратов с максимально возможной тшлогехничесасой эффективностью, минимальными расходами орошесмой воды иаэродагамическим сопротивяапкм.

Из известных устройств перспективными дня зтсй цели являются ютжгные аппарата грмого непартельного охлаждшия воздуха с полным иаиреннем орошающей воды. При затене решфкуляционного способа на прямую подачу минимального расхода вода на орошение наездки равным расходу шжрившейся шшт при условии обеспечения изоэнгальпийного щшесса возможна разработка маяоэнергоемкого аппарат прямого испарительного склаясщгния.

При использовании трактовки обменных процессов, основанных на законах Ньютона: -'«) и ] = -;аналогииРейнольдсадляатажнотовсцпуха <7„ = «;.(/, -г,) и ./ = /« и правомерности соотношения Лыоиса = сг, возможно поучение аналитических зависимостей дгн определения параметров воздута вд любой глубине насадки, оптимальной глубины работал спая насадки и коэффициента теплотехнической эффективности контактных аппаратов.

Доя теплового расчета аппаратов косвенного жщмтельшго охлаждения важное значаще имеет показатель тегтотехничесшй эффективности. Исхода та лого, если рассматривать процессы тепло и массообнеж в реальном и идеализированном аппаратах, то возможно получил» аналитическое выражение для определения паазатспя теплотехнической эффективности в устройствах косвенно испарительного и двухступенчатого охлаждения вовдуха, позволяющее устаномпь парамелрыо&аеяиваюшвхсясреящ выходе ю аппарата

Оценка эффективности системы воздуторашределения может быть достоверно обеспечена при условии адавагаого щражшия тепло- влагощбьпыов живошоводчеоаж помещений и использовании энтальпии воздуха.

Во вггооо" гти>в» представлены теоретические и экспериментальные основы разработки аппаратов аддабщного охшждения воздуха при полном испарении орошающей воды. Раосмспрено современное толкование физической сущности процессов тепло- и

масссатереноса при иоврении жидкости со свободной поверхности в кзтшлярш-порисшх телах.

В качестве объекта исследования рассмотрен орошаемый слой, где в качестве заполнителя иаюньэована стружка тошл^ рис.2.

Орсшаемый стой заключат в каркас 1, затянутый с фасадных сторон сежами 2. Для предотвращения «проседания» слоя наполнения в корпус вмонтированы горизонтальные проволочные гребенки 4 ш нескольких уровнях по высоте слоя. В версией части наэдки размещен ороситель 5, обеспечивающий подау воды на 2/3 глубины слоя. Для

насадки на выходе ваадитного потока (примерно Ю глубины) орошенмо не подвергается и выпалняег роль сепаратора.

В -целях достижения полного смачивания материала заполнения предлагается при пуосе устройства подавать на оросительные трубки 5 повышенный расход водопроводной вода (В = 0,5-0,6 кгЛ«г). Продолжительность интенсивного орошения составляет не более

Рис.1. Окма орошаемого слоя прямого испарительного охлаждения всодуха при полнеет исщренин ороииющей воды: ] - корпус, 2-сетка, 3-орошаемый слой; 4 - проволочная гребенка; 5 -ороситель; 6 - водораспределитель; 7 - поток воздуха; 8-неорошаешя часть слоя.

равномерности смачивания слоя установлено южраотределитетьное устройство 6. Часть слоя

20 минут, после чего необходимо обеспечить щцану к оросителям 5 только того количества орошающей воды, которая требуется доя испартелшого охлаждатия воздуха Таким образом, предаожеш конструкция аппарата без рециркуляционного водоснабжения, рабшжщеговрешщештот)жшршияцхя1шадейводы.

Испарительное охлаждение, при непосредственном контакте воздуха с жидкостью, можно рассматриваю. как совмесшо протекающие продажи тепло- и массопереноса гш действием разности температур и парциальных давлений водяных паров в основном длре потока воздуха и слое насыщенного воздуха, непосредственно прилегающего к поверхности жидкости. При прохождейии воздуха через объем насадки происходит тепло- и масооперенос между влажной поверхностью материата насадки и охпаждаашм воздухом, а также при его контакте с поверхностью струек и капель орошающей вода.

Условием реализации адиабатного (юооталытийвдго) охлаждения воздуха является равенство темлералур орошающей воды и мокрого термометра = (я, а также равенство гютошв явного и скрытого тепла £?, = Qвtp или /(? -1. Однако в реальных условиях теплого периода года температура орошающей водопроводной воды превышает температуру воздуха по мокрому термометру на 5-8 'С, то есть /„,>/,. Для установления степени неюошпашшйности процесса при в ушэвиях полнот испарения орошающей воды провели математический анаше балансовых уравдений теплоты и маззы (влаги). В результате преобразования этих уравнений получили зависимость:

-£*- = 1 + 0,00]7((„,-О (1)

У«/

Результаш расчетов по форлупе (1) показали, «по щи колебаниях температуры водопроводной воды в теплый период гсда от 15 до ЗОоС, ошюнение' реальных процессов испарительного охлаждения воздуха от юоэтальпийных не превышает 0,8-1 %. Таким образом, в предлагаемом устройстве с минимальным расходом орощаюшей вода, равным

расколу испарившейся вгии, вполне допустимо считал, процессы тшпо- и массопереноса июэтальоийными по всей гигроскопической насыщенной поверхности орошаемого слоя наездки.

В процессе тетю- и маосопереноса происходит перепое явного тепла и мах воданых п^юв меядау ызздутам и пстраничным слоем насыщенного воздуха над поверхностью влажнею материала, а также ташогы фазового перехода В процессе взаимодействия параметры воздуха в ядре потока У, 4 и в пограничном слое над поверхностью влажного материала („,7,,,^ ^предельном разновесном состоянии приближается к одним и тем же величинам Особенносшо достижения равновесного состояния при потном

иш^ршии воды является условие:

(2)

В результате решения и преобразования уравнений тншо- имасоспереносав условиях полного неимения орошающей воды при * 1М получили зависимости для определения предельных параметров воздуха при достижении равновесного состояния в аппарате с бесконечюболытйгаверхшсшоконгакта Г = »:

- даяпределыййтемшралурьг вседуха

/и = (~Ь±^Ь2 -4ас)/2а (?)

где а = с„В10~*-,

6 = с,0-2В10"1 +си(/1 - С -с^^ВЮ-4;

с = с.Ы. -г(А-С--с„(„(А-С-0"3.

- для предельного влагосодержанга воздуха

= 3,8+0,25гв + 0,017/4 - (4)

Анализ процессов тепло- и массопереноса в орошаемом слое базируется на рассмотрении классических уршнений юазисташюнарного таию- и массопгршоса и теплоЕлажносшых балансов средс учетом траничныхусловий.

Аналитическое решение позволило получил, зависимости для вычисления текущих и конечных параметров: воздуха на любе»! расстоянии х от входа в устройство:

-температуры воздуха

(5)

О,-с,

-влагосояержание воздуха

d = 0-е*Р(-а'?'И'ХУ, (6)

г С .-с,

- количество воды, испаряющейся в устройстве

При заданных параметрах конечного состояния воздуха можно определить требуемую глубину орошаемого слоя

x = s= .¡„LlZLL. (8)

Дня определения текущих и конечных параметров воздуха t и d, а также количества жтарившейся воды G^. и требухой гпубинь11всадк1т 5 составлю гчхярамш их расчета на ЭВМ

Теплотехническую эффективность режимов прямого исгс^мгелыюго охлаждения воздуха удобно оценивать через показатель Еа, вьфаскаюший термодинамическое совершенсгео процесса в форме отношения реального процесса понижения температуры всапуха в режиме его адиабашош увлажнения, к максимально возможному, где теоретическим пределе»,! охлаждения рассматривается начальника температура увлажняемого воздуха по мокрому термометру

Е = Q- - L-p-c-{í- «j

' QT L.P.cé(l. -iM» (/,-/„)

В результате ранения дафферошиальных уравнений тепло- и шссоебмега в орсшаемой насадке с полным иепаретюл шиш ш-лучено аналитическое выражение да коэффициента эффек-швноста Еа'.

Еа=1-ехр(а-*-Н-х>, (10) '

позволяющее с помощью правой част уравнения (9) определить температуру воздуха tK на выходе из аппарата.

Для изучения рабочих характеристик насадки с полным ш^книемершиющейведы провели экспериментальные вссждоеання опытого образвд аппфата. Опыты прощведали на кассете с фасадным сечением 0ДЬ)х03 м. Перемшвнием передай стенки кассеты обеспечшаиось изменение глубины насади! через каждые 25 мм (150. 175, 200 мм) В качестве мзтершда заполнения использовалась тонкая стружка тополя с плотностью заполнения слоя 8; 10; 12; 14;1б,4;20кг/м3.

Экспериментальный стенд состоял из всопухснришговигельной и водопригоговигеяьшй установок; систда воездуховодрв и трубопроводов, мерительных участков, зшорно-ретулирукшей арматуры, котрально-нзмеригельньк приборов и исследуемого аптирата.

Для определения равномерности увлажнения материала по высоте и по глубине орошаемого слоя, атаюиз д ля определения температуры смоченной поверхности материала были использованы шесть хромельктелсвых термопар. В непосредственной близости на выходе из касосты были установлены три сухих и три мокрых хромелькопеяевых термопар, необходимых для определения равномерности соошушия воздуха по сечению. Запись показаний термолиз осущесшотгась с помоодао двенадшигочечного самопишущих) пстеявдсметра-шпаКСГИ.

С целью подтверждения правомерности предпосылки о том, что в условиях полного гатроскопическсго насыщения слоя должно обеспечиваться постоянство температурю-

алажносшых условий по вертикальному сечению насадки, провели автоматическую запись температур по вертикальным сечаоим на входе и выходе из увлажнопюй насадки При этом расход орошающей воды соответствовал ее полному испарению в слое. Картограмма записи температур показала, что тштЕрагурно-швжностные условия по высоте насадки практически не изменяются. Зго подтверждает справедливость ранее принятого условия о равномерном влагшжзадениимат1фиаланадщ<ипошссгтеслоя.

Таким образом, при гориюнтальшм движении ващушнсго потока через насыщенный влагой схюй насадки, изменение тшлературы и влажности воздуха происходит только ш глубине тйсадки по ходу д вижения воздуха

По результатам опыте вычислялись коэффициенты тепло- и массшереноса Результаты расчетов показали, что увеличение коэффициента орошения практически не оказывает влияния на величины коэффициенте» тепло- и массшереноса Это объясняется тем, что даже при малых расходах орошающей воды обеспечивается достаточно полное смачивание гигроскопического материала в слое, который определяет степень развития контактной поверхности с воздухом. После полного смачивания гироскопического материала для экономии воды уменьшался расход орешаютцей волы, тем самым обеспечивая приближение процесса к условиям протекания режима адизбатогоувлажнения воздуха три полном неимении оропиющей юды.

В результате обработки опытных данных при всех изменяющихся условиях получены следующие обобщенные фунмлиональные зависимости: для теплового (фитфияНуссеяьта

№ = 0,52711е 049 Рг0-" (И)

д ля диффузионного критерия Нуссельта

Мг-ОДОКв °4' (Рг')°'и (12)

Влияние юменения начальных параметров воздуха на кгаф-фициенш эффективности Еа проязводаюсь при щпродмамичесмк режимах, которым соответствовали массовые сисрзсш воздуха, равные (ур)« = 0,59,0,77; 1,07; 1,32 и 1,6 кт^м3/*:). Из опыгою следует, что с увеличением значший критерия Гухмана, коэффициенты эффективности уменьшаются.

Математическая обработан опытных данных позволила гюлу-чигь зависимость для коэффициента теплотехнической эффекшв-носга режимов испарительного охлаждения вовдхав орошаемом слое стружки тополя г^и полном испарении всяы.

Е, = 0,678Ш^Р^Си^б*™ (13)

На основании аородинамичешкиспьпаний агатарата, работающегов режиме полного испарения орошающей воды, получав функциональная зависимость для шределения аэродинамического сопротивления:

АР = 0,003• р" ■ <5 (14)

На основании расчетных зависимостей, полученных в результате теоретических и экспериментальных исследований режимов адиабатного охлаждения воздуха в аппарате с полным испарением орошающей воды, разработана методика теплового расчета, позволяющая определить конструктивные характеристики аппарата без применения методе® последовательных прибтшэшй.

ТЪетья глава посвящай исследованиям режиме® косвенного испарительного охлаждения, утилизации тепла ю удаляемого воздуха, а также разработке двухступенчатой системы обработки приточного воздуха с ишальзованиан эжекиионных вазад^с^ашредашпелей'-увлажните^т

В последнее врага в веяпешдаонной технике нашли приматение трубчатые теттообметники двойного назначения: в теплый ткриод года они истотьзуклся для косвенного испарительного охлаждения приточного воздуха, а в холодный период - для нагревания приточного воздуха за счет утилизации таша го удаляемого воздуха При работе

аппарата в режиме косвенного испарительного охлаждения воздуха внутренняя поверхность трубок смачивается стоем (пленкой) рециркуляционной всщы. О&дим недостатком этих аппаратов является сложность обеспечивания равномерного и полного смачивания внутренней поверхности трубсж, а таюьк неравномерность распределения вода гю трубкам. Эш недостатки существенно снижаюттешютехническую эффективность аппарата.

С целью устранения этих недостатков преданна усовершенствованная конструкция гавюобменнигажтвсгаассовых труб, рис.2.

; tin ; Oiu; i 6мм • d$it

В верхней трубной решетке концы трубок имеют выступы одинаковой вьюны, что при строго горизонтальной установке аппарата обеспечивает равномерное распределение веда ш воем трубкам аппарата. Кроме того, выступающие ганцы трубок имеют прорези одинаковой глубины, имеющие профиль касательной к внутренней окружности труб. Благодаря такому профилю прорезей, вода при стекании в трубки получает вращательное-движение, обеспечивая полное и равномерное смачивание внутренних поверхностей трубок.

;t

Рис.2. Фрагмент усовершенствованной конструкции трубчатого тшюобменника дня косвенного испарительного охлаждения воздуха; 1 - пластмассовые вертикальные трубы; 2 -

Вратвдтельно-волновое движение турбулизируег водяной поток и интенсифицирует процессы тепло- и массообмена в аппарате.

Эффективность процессов тощ- и маосообмеяа в таком аппарате можно рассматривать в форме сопоставления напоров потенциалов переноса в реальном аппарате и идеального аппарата с бесконечно большой поверхностью тешю- и массообмеш от. При этом в качестве предельной температуры охлаждаемого воздуха по сухому термометру принимается начальная температура вспомогательного штока воздуха по мокрому термометру ^ Тогда в режиме переноса явной теплота коэффициент использования начальных потенциалов имеет вид

© = - -О _ П5>

~ о™ г р с а ъ / -г

&ЛИ.1 и мя е V *«* ьн*1 / *мчм ын

Аналитическое исследование показало, что изменение температурного натра в процессе охлаждения приточного наружного воздуха в теплообменнике косвенного испарительного охлаждения подчиняется экспоненциальному закону и в общем спувде зависит от величин тепловых эквивалентов потоков, коэффициента теплопередачи и развития поверхности разделительных стенск теплообменника

В результате совместного решения и преобразования дифференциачытых уравнений потоков тепла и массы по обе стороны разделительных стенок труб, получили аналитическую зависимость для определения коэффициент использования напоров начальных потенциалов в косвенно-испарительном теплообменнике:

кР

ЗдесьК, = -—---число единицы переноса явного теши;

I, р с

В= " *" - - отношение теплоемкостей воздушных потоков, участвующих в

¿.''."»У

режиме косвенного ксгшрительного охлаждения.

Выражение (16) для ©щ получено дам противогочной схемы движения основного и вакмогагелЕНОГО дагоиов воздуха. Для перекрестно-точного движения потоков, которое имеет место в рассматриваемой конструкции аппарата, численное значение <Э„Ь опрегкленное по выражению (1 б) вэрросшруется с учетом поправки по разработанному нами графику.

При исследовании работы аппарата в холодный период года, когда пршочный воздух нагревается за счет утилизации теплоты из удаляемого воздуха, в диссертации рэхмотрены режимы «сухого» теплообмена и режимы с конденсацией водяных паров ш удаляемого всщф'ха.

На элементе повфхности разделительной стенки <Ш будут иметь место следующие штока тепла и массы: тшличие температурного напора Ьл = - обусловит поток явного тепла через разделительную стенку к приточному воздуху

~О (И)

В силу наличия напора температур и инициальных давлений на поверхности

раэаелигелыюй стенки будет происходил» передата явного тепла и конденсация алаги: сЮ^^ЦН^у

Ю^ЩсДфг (18)

Ю^Щс^у

Интегрируя по поверхности контакта уравнения (17) и (18), получим выражение для нахождения количества обменного тепла:

(19)

Для проведения теплового расчета аппарала, работающего в режиме утилизации теплены из удаляемого воздуха, получено уравнение для вычисления требуемой теплотехнической эффективности и дтя определения поверхности Г разделительных стенок труб:

(Л - * у .

(20)

-0,278

К

(21)

Сравнительные конструктивные тепловые расчеты показали, что величиш поверхности трубчатого теплообменника, рассчтан-ная дня условий его работы в режиме косвенного испарительного склавдашя всвдуха достаточна для реализации работы зшсго аппарата в режиме утилизации теплоты из удаляемого воозуха в холод ный период года.

Исходя из требований создания круглогодичного комфортного микроклимата в животноводческих помещениях и птичниках преддожеш двухступенчатая система круглогодичного конпипиомфснвания микроклимата с использованием разработанных автором малоэнергоемкого оборудования д ля обработки пртотного воздуха, рисЗ,

Рис.3. Двухступенчатая система круглогодичного кондиционирования микроклимата животноводческих помещений 1 - корпус; 2 - трубчатый теплообменник двойного назначения; 3 - ооевой вентилятор; 4 - ц^отощионный насос, 5 - канал забора

вспомогательного наружного воздуха, 6 - канал удаляемого вытяжного воздуха; 7 - вытяжная шахта; 8 - эфекциснный всод'хцттрежжгелл-уълажнилж (ЭВУ); 9 - сопла; 10,11,13-дагчики системы автоматического регалурования; 12- трубопровод доя подачи веды в ЭВУ, 14-сепаратор,

В предложенной системе наружный приточный воздух проходит двухстуиен'вгтую обработку в трубчатом теплообменнике 2 (1 ступень) и в зжекцишном всоаухораспределитепе-у-влажшггеле ЭВУ (2 ступень). В фасадном оечении ЭВУ размещен орошаемый слой прямого испарительного охлаждения воздуха с полным испарением орошающей воды, который функционирует только в теплый периси года. В холодный период года приточный воздух подается в ЭВУ через сопла 9 к эжекшрует внутренний теплый воздух из помещения. Затем этот смешанный вдааух подается в зону обитания животных.

В лепшй период года система работает в режиме двухступенчатого косвенно испарительного охлаждения воздуха. Приточный наружный воздух юшале охлаждается в -губчатом теплообменнике, работающем в режиме косвенного испарительного охлаждения, а затем доохлажаается в режиме адиабатного охлаждения в насадке ЭВУ. Если температура воздуха в зоне о&пания животных понижается ниже нормируемой, контролируемой датчиком 10, аппарат 1 отключается тв работы и воздух охлаждается только в ЭВУ, При повышении влажности воздуха выше нормируемой прекращается пешча воды в ЭВУ

В переходные периоды щда работает только приточный вентилятор наружного воздуха.

В холодный период года наружный приточный воздух нагревается в трушагом теплообменнике 2, рабеггаюшем в режиме утилизации тепла го удаляемого воздуха. В этот период работает вентилятор 3, обеспечивающий подачу вытяжного воздуха в трубюе пространство теплообменника Нагретый в теплообменнике 2 приточный воздух подается в ЭВУ и смешивается с рециркуляционным воздухом из помещения. Затем этот смененный

нагретый всодх подается из ЭВУ в зону обитания животных. Перед выбросом в атмооферу загрямкнныйудаляемый воздух очищается всепараторе 14,

При повышении температуры наружного всадуха выше +5^ система автоматически отключает из раболы теплообменник-упшшгср и шцргр® приточного воздуха осуществляется лишь за сяет местной рециркуляции внутреннего воздуха в ЭВУ, В холодный период щца на нагревание приточного воздуха не требуется затрет теплоты от внешних источников. Реализация автоматического управления работой аппаратов позволяет обеспечить значительную экономию расхода электроэнергии в системах кондиционирования микроклимата

Энергетическая эффективность предложенной сжтемы ш 30-35 % выше энергетической эффективности аналсгичных традиционных двухступенчатых систем кондиционирования микроклимата.

Четвертая глава посвящена разработке общего подхода к методам обработки приточного воздуха в системах микроклимата я-зтвотноводчешк помещений; методов обработки приточного воздуха в системах микроклимата помещений д ля содержания скиней и птичников.

В результате иоследааннй выработан обший подход к методам обработки приточного воздуха в системах микроклимата животноводческих помещений и птичников в условиях сухого и жаркого климата, в соответствии с которым обоснование и выбор методов обработки воздуха рекомендуется осуществлять по следооащими показателями: требуемой производительности системы микроклимата по притачному наружному воздуху; тагкжпажностшму отношению; эффективности системы воздухораспределения и привешенным зшрагам на обрабоп^ приютното возг^ха.

В животноводческих помещениях имеет место одновременное выделение тепла и влаги от животных. Поэтому эффективность систему воздухораспределения предложено

оценивать по показателю, в который входят величины эшалытии воздуха (тритшнсго^ и в зоне обитания живдтаых Л):

Разработана методика расчета рациональных параметров воздуха в зоне с&ттания животных д ля холодного и теплого периодов года. Выбор рационального режима обработки приточного воздуха дня каждого конкретного случая проектирования системы микроклимата рекомендуется производить сравнением технически возможных вариантов получения требуемых энтальпии и алагооодержания

Д ня проектирования систем микроклимата в условиях сухого и жаркого климата целесообразны следующие способы обработки приточного воздуха, которые могут обеспечить снижение энергетических затрат: прямое испарительное охлаждение; методами косвенного и прямого испарительного охлаждения; нагрев утилизируемым теплом вытяжного воздуха; местная рециркуляция для повышения температуры приточного воздуха

■ На основании общего подхода к методам обработки приточного воздуха, используя теоретический анатш способов обработки приточного воздуха в системе микроклимата помещений для содержания свиней, выявлена возможность снижения расхода приточного наружного воздуха путем понижения энтальпии охлажденного всщ^та. Расчетным способом установлено, что для пи^чения требуемой энтальпии охлажденного приточного наружного воздуха в системе микрсжлнмага необходимо использовать метод косвенного исшрителшого охлаждения. Показано, что в холодный териод щда количество приточного наружного воздуха рацисшльно принимать равным минимально необходимому по условиям поглощения углекислого газа. Для нагрева приточного гиружнаго воздуха целесообразно использовать тягалу вытяжного удаляемого воздуха

■ Сопоставлением методов обработки приточного наружного воздуха в летний и зимний периода подтверждай необходимость создания специального теплообменника для систем

микроклимата живогстовсяческих помещений и определены требования, предъявляемые к

В теплый период гсда теплообменник должен обеспечивал, требуемый режим косвенною испариг&ТьКРГо охлаждали приютного наружного воздуха, а в холодный -нагрев приточного наруждаго вокцуха утилизируемым теплом удаляемого вытяжного воздуха

На другом характерном примере совремсжюго промышленного животноводства рассмотрены особенности обработки приточного наружного всодуха в системах микроклимата помещений содержания в клетках кур-несушек. Пржпеиы раиетные параметры приточного воздуха для холодного и теплого периодов года и сценки расходов по энергетическим показателям. Теоретическим анализам методов обработай приточного воздуха в системах мнкроклишта помещений для содержания в клетках кур-несушек в условиях сухого и жаркого климата выявлено, что применение адиабатного увлажнения воздуха не обеспечивает снижение энергетических затрат. Расчетным путем показат, что для обработки приточного наружного воздуха в системе микроклимата пгочников наиболее энергетически выгодным является способ двухступенчатого охлаждения приточного наружного воздуха Использование реномещ^емого режима позволяет почти в три раза снизить расход электроэнергии по сравнению с традиционным способом адиабагного увлажнения приточного наружного воздуха Расчеты и построенная термодинамическая диаграмма для холодного периода года показали, что гаибольший удельный расход приточного наружного воздуха в холодный период года определяется удалением из зоны обитания штщ углекислого газа, В связи с этим, в целях повышения температуры приточного воздуха в холодный период года предложен метод смещения в ващумэраатределителе холодного наружного и эжектируемого тяглого внутреннего воздуха.

В пятой главе излажены научные оснжы создания аффективной организации воздухообмена в животноводческих помещениях; по обоснованию применения

воздухораспределителей в системах микроклимата, результаты экспериментальных исследований эффективной организации в реальных условиях животновод ческих помещений.

Как швеслю, основными вредными параметрами микроклимата животноводческих помещений являются: избыточное тепло, водяной пар и вредные газы (аммиак, углекислый газ и др.), выделяемые в процессе жизнедеятельности животных. Организация воздухообмена по схеме «сверку - внщ» в традиционных системах вентиляции не обеспечивает в условиях сухого и жаркого климата нормальных условий доя содержания животных. С другой стороны, в этих системах не учитывались естественные подъемные силы, создаваемые тепло-, то- и влаговыделениями от животных, что снижало их энергешчеосую эффективность. В сеязи с этим, рассмотрено влияние образующихся вредных параметров сгг жизнедеятельности живсяных и сформулированы представления в процессах возникновения естественных воздушных потоков.

Под воздействием выделения тепла от животных увеличивается температура окружающего воздуха и создается тяговое усилие, обеспечивающее возникновение восходящего воздушного потока Одновременно с теплом от животных выделяется водяной пар, что приводит к повышению влажности окружающоо воздушного потока, выделяемого в процессе жизнедеятельности животных.

Формирование неизотермического воздушного потока в зоне обитания живоптых определяется взаимодействием приточных струй вашухораспределигеля и гравитационных воздушных потоков, обусловленных наличием тепловых и влажностных вьцклений Наличие высокого гращкята температур между грпочным и вдыхаемым животными воздухом определяет создание достаточно высокой подъемной силы восходящих потоков теплота, влажного и загазованного воздуха, который вовлекает в вертикальный воздушный поток часть приточного воздуха В связи с этим предложена методика расчета градиента температуры и конвективного потока Кроме того показано, что лучший учет естественных подъемных сил достигается при направлении вынужденных воздушных потоков, совпадающих с

направлением естественных подъемных сил. На этом основании предгюжеш более эффективная организация воздухообмена в животноводческих помещеньях и пгачниках по схеме «Снизу - вверк». При этом показатель эффективности воздухораспреяеления по новой схеме увеличивается в 2,5 рева по сравнению с традиционной, а концентрация аммиака снижается с 0,01-0,03 до 0,018 мп'мМО'3 Нарвду с этим установлено, чю подача свежего приточного воздуха непосредственно в зону обитания животных увеличивает степень комфортности микроклимата помещений, обеспечивает большее содержание кмслсрсда в зоне дыхания животных и снижает концентрацию углекислого гвза Дополнительным преимуществом предложенной схемы всш^/хообмена является возможность утилизации тепла удаляемого воздуха.

Для реализации предложенной энфгоэкономичной организации воздухообмена путем затопления зоны обитания животных приточным наружным воо^хом сделан вывод о необходимости сосздания принципиально нового воздухораспределителя, который должен обеспечивал» выполнение следюшихтребований;

- подавать приточный воздух достаточно равномерно по всему объему зоны обитания животных в помещении;

- сохранять скорости движения воздуха в зоне обитания животных шуровне теплового комфортного состояния по зоогигненическим условиям;

* обеспечивать создание и поддержание температуры, влажности и газового состава воздуха в зоне обитания животных на уровне достаточно высокой их продуктивности.

В процессе исследований выполнена численная опенка обеспечения комфортных условий содержания животных в зоне их обитания. Пред ложена методика расчета по обеспечению тепловой комфортности животных в реальных условиях их обитания в помещениях Разработана принципиально новая конструкция эжекцзюнного ваздухораафеделитегвьувлажнигегот круглогодичного фущкционирования, обеспечивающая

в теплый период гвдшу в зону обитания животных охлажденного воздуха, а в холодный -нагретого путем утилизации тепла ю эжектируемого внутреннего воздуха

Экспериментальные исследования предложенной органюацни воздухообмена и конструкции воздухораспределителя-увлажнителя выполнены в натурных условиях животноводческого хозяйства Пасщаргомсюго района Самаркандской облает Для проведения гагурных экспериментов бьшо выбрано здание свиварника-отксрчочштка и свинарник для холостых супоросных магок. В процессе натурных экспериментов исследовали режим прямого испарительного охлаждения воздуха и способ двухступенчатого охлаждения. Для этого в проемах на уровне 0,3 м отполав каждой продольна! стене были установлены по 16 кассет, представляющих собой кангсакшый аппарат испарительного охлаждения воз^ха при полном испарении орошаемой воды. Для сопоставления ттурных результатов был выбран также контрольный свинарник, в котором использовали традиционную систему вентиляции с испарительным охдаждением приточного воздуха в аграатах КИО-13.

В процессе эксперимента в помещении температуру, влажность и газовый состав внутреннего воздуха измеряли в трех уровнях по высоте помещения: 0,3; 0,7 м от полай 0,6 м ниже потолка. За период исследований температура наружного воздуха изменялась от 27 до 40°С, а относительная влажность - от 15 до 38 % При этих условиях температура приточного воадуха на вьксщг из кассеты вдходиласъ в лредедах от 20 до 26t, а в помещении температура внутреннего вогздуха поддерживалась от 21 до 28t при относительной влажнеет возщта в пределах 60^ % В котрогп>ном

выше> чем в опытном на 24t и соответственно составляла 23-3tfC при относительней влажности 55-75 %. Сопосташкниг натурных экспериментов с лабораторными и теоретическими расчетами, (параметры воздуха на выхода из кассета) показало, что расхождение их не превышает 6,8 %, а расхождение коэффициента эффективности с лабораторными данными-13,5 %, с расчетными данными - 0,01 %.

Преимущества предложенной новой системы воздухораспредаления подтверждены и результатами натурных измерений концентрации вредных газов по ширине и высоте помещения, Так, если в опытном свинарнике концентрация аммиака находилась в пределах от 0,009 до 0,018, то в контрольном составляла 0,01-0,03 мг/м310'3 Натурные исследования подтвердили, что при температуре наджного воздуха до 31Т: для получения комфортных параметров воздуха достаточно использовагь прямое испарительное охлаждение воздуха, а выше 31*С - сгюсоб двухступенчатого склавдашя. Кроме тою, осуществлен выбор рациональных конструктивных размеров и режиме® работы устройств испарительного охлаждения воздуха при полном испарении воды. Выявлено, что ппсгшость заполнения слоя при высокой теплотехнической эффективности и достаточно минимальном аэродинамическом сопротивлении необходимо варьировать от 10 до 16 кг/м3 При этом глубина стоя насадки соответственно изменяется от 175 до 150 мм.

В шестой главе приводятся общие попошшя по разработке энергоэюовдмичных систем микроклимата в животноводческих помещениях, а также результаты исследований по разработке систем микроклимата для помещений содержания свиней га огкерме и птичников с клеточным содержанием кур-несушек; оценке экономической эффективности от внедрения разработанной системы вешиляиии с устройствами испарительного охлаждения воздуха в животновод ческих помещениях.

В результате исследований сформулирован общий методический подход к разработке энергоэкономичных систем микроклимата в животноводческих помещениях и определены требования к ним.

Под энергоэкономичной понимается такая система микроклимата животноводческих помещений, которая обеспечивает по сравнению с традиционной меньшие затраты тепловой и электрической энергий, эксплуатационные и приведенные затраты. При этом продуктивность животных должна быть больше или равна тфодуктивносш, обеспечиваемой работой традиционных систем мшфоклимата.

На основании обобщений теоретических и опыгаых результатов, шрепмены требования, которым должна отвечать энергсекономичная система микроклимата:

- производительность систем микроклимата ш пр1пшному воздуху должна приближаться к минимально неизбежному расходу' грггочнонаружного воздуха для удаления щ зоны обитания животных вред ных газовых примесей;

- подача приютного наружного воздуха должна рационально осуществляться непосредственно в зоне обитания животных и удалении загазованного отепленного и влажного воздуха го верхней зоны помещения, «по должно обеспечивать эффективность системы распределения воздуха в помещении;

- при схеме распределения воздуха «снизу - вверх» параметры приютного воздуха должны отвечать рекомендуемому сочетанию с параметрами воздуха в зоне обитания,

- в холодный период щда необходимо использовать теплоту вытяжного удаляемого воедухадля нагрева приточного наружного воздуха;

- в переходный период года система микроклимата должна работал» по прямоточной схеме без тепловой обработки приточного наружного воедуха и использования местной рециркуляции;

- в теплый период таза система микроклимата должна работать по прямоточной схеме, а приточный наружный воздух необходимо подвергать косвенному испарительному охлаждение в теплообменнике, конструкция которого должна обеспечивал, его эффективное использование в холодный период года для нагрева приточного наружного воздуха утилизируемым теплом, извлекаемым го вытяжного удаляемого в атмосферу загазованного, отепленного и влажного воздуха

В соответствии с вышеизложенными требованиями разработаны энергаэкономичные системы микроклимата для свинарников и птичников, схемы организации воццухообмета и размещения оборудования.

В результате выполненных расчетов установлено, что в хсшпрый период года основная экономия энергии достигается благодаря использованию режима утилизации тепла удаляемого ваздоа на нагрев приточного наружного воздуха. Часовое потребление электроэнергии экономится на 38 % от расхода в традиционной системе, В переходный и теплый периоды года достигается значительное снижение расхода электроэнергии, благодаря применению энергосберегающей системе микроклимата в свинарнике-слксрмсчнике на 500 свиней, составляет 74,1 %

Оцгнка экономической эффективности от внедрения разработанной системы вентиляции с устройствами испаригелшого склажжния воздуха в животноводческих помещениях выполнена по методике ЮНИДО. Основным принципом методики является определение эффекта посредством сопоставления предстоящих интегральных результатов и заграгс ориентацией на достижение требуемой нормы на капипат.

Определен!» предполагаемых выгод от проекта и затрат на его реализацию в течение всего расчетного срока рекомендуется выполнять с учетом фактора времени с помощью коэффициента дисконтирования, т.е. приведения величины будущей стоимости к текущему момешу.

Для оценки финансовой эффективности предгагаемого в настоящем диссертационном исслешзвании технического региемм выгоды складываются из стоимости экономии атекгроэнергии в рекомендуемом варианте по сравнению с базовым, при использовании пршочно-вьпяжной вентиляции с электродвигателями меньшей мощности, стоимости сэкономленных кормовых единиц на 1 ц привеса и увеличения довдгов от повышения ватавого привеса животных за счет создания оптимального микроклимата в опытном свинарнике,

В результате расчетов установлено, что применение разработанной системы микроклимата по сравнению с традиционными шстзмами обеспечивает годжую экономию тепла 76190 и 194285 кВт, электрооиергни 252633 и 232036 кВтч соответственно для

свинарника и птичника При этом продуктивность животных увеличивается на 15 %. Общие выгоды от внедрения разработанной шлемы микроклимата составили 4698,5тыс.сум в год

Финансовый анализ предложенного варианта системы микроклимата животноводческих помещений показал, что внутренняя норма доходности составляет 165 %, а при достижении 11 % расчетной эгодамии расходов, система становится безубыточной.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны научно-технические основы сознания энергоэкдаомичных систем вешиладии и микроклимата животноводческих помещений и птичников с комплексом выодаооффективных импорт замешающдхаппарттаиустройстадля01хпаздгнияв

климата, имеющих важное народнохозяйственное значение для развитая животноводства в Узбекистане,

Новизна разработок подтверждена одним авторским свидетельством СССР и двумя патентами Решубгшки Узбекистан.

2. Сформулированы теоретические представления и предложена принципиашто новая организация воздухообмена, основанная на совмещении направлений вынужденного движения воздуха и естественных подъемных сил, создаваемых от тепловыделений животных. Для определения эффективности систем ветиляции животноводческих помещений предложена зависимость, учитывающая энтальпию вощ^ха: приточного, удаляемого и в зоне обитания животных. Практическое использование новой системы воздухообмена по сравнению с традиционной позволяет существенно отдашь расход энергии на венпияцию, увеличить показатель эффективности воздухораспредедешя в 2,5 раза, повысить степень комфортности микроклимата в зоне обитания животных и уменьшить концентрацию вредностей.

3. С учетом современных прежтавлений тепло- и массопереноса сформулированы научные основы создания оригинальной конструкции аппарата прямого испарительного

охлаждения воздуха с полным испарением орсишющей веды. Теоретическими исследованиями дошана возможность реализации изоошалытийного процесса охлаждения воздуха при гкшче на орошаемый спой вещы с t*>tn на 5-íít и с минимальным расхода.!, а также получай зависимость между теплотехнической эффективносшо и числом переноса теплоты для срсшаемых слоев с нерегулярной структурой поверхности.

4. Получены аналитические зависимости для определения конечных температур и влагосодержаний, теоретические необходимого количества исгарпошейся воды, глубины рабочего слоя насадки, на основании которых разработаны алгерпмы, методика теплового расчета и экспериментально апробирована реальная конструкция компактного и энергоэкшомичного аппарата прямого испарительного охтиждения воздуха с полным испарением орошшощей вешы.

5. В целях обеспечения ошиматыюго микроклимата животноводческих помещений в условиях сухого и жаркого климата в зависимости от вида и условии содержания животных теоретически обоснована необходимость обработки воздуха в отстеме вентляции в режимах прямого испарительного, косвенного испарительного, а также двухступенчатого косвенно-испарн^гельного охлаждения воздуха Показано, что реализация этих режимов возможна при использовании двухступенчатой системы, включающей трубчатые теплообменники косвенного испарительного охлаждения и эжекционные воздухсрашредшпели-увлажнитеяи.

6. На основании теоретических исследований закономерностей процессов изменения состояния обменивающихся потоков в режиме косвенного испарительного охлаждения воздуха, а также характера шпоров температур и парциальных давлений разработана конструкция трубчатого теплообменника из пластмассовых труб двойного геокачения. Теплообменник позволяет в теплый период года обеспечить "сухое" охлаждение приточного воздуха, а холодный - нагревание aro с утилизацией теплоты из удаляемого воздуха

7. На базе трубчатого теплообменника двойного назначения и эжекшонного воапухфаатредеяигатя-увлэжнителя с насадкой, обеспечивающей полное исгарение

орошающей воды создана двухступенчатая система обработки воздуха круглогодичного функционирования.

8. Показано, что реализация предложенной двухступенчатой системы обработки воздуха в ; холодный, период года обеспечивает нагревание приточного воздуха без внешних

истснников тепла, за счет утлгаации татоты ш удаляемого и рециркуляционного воздуха Установлено, что энергетическая эффективность предложенной двухступенчатой системы косвенно-испарительного охлаждения воздуха т 30-35% выше, чем традиционной.

9. Сформугафован общий методический подход к способам обработки приточного ваз^ха в системах микроклимата животноводческих помещений; разработаны н реализованы в натурных условиях системы венталяши дня свинарников и птичников; схемы организации воздухообмена и размещения оборудования, отличающиеся от трад иционных примененная разработанных автором аппаратов и устройств для обработки воздуха.

10. Показано, что практическая реализация результатов исследований позволяет обеспечить поддержание оптимальных параметров микроклимата в зоне обитания животных и ттпщ. За счет существенной экономии тепла и электроэнергии, повышения продуктивности и снижения затрат корма экономическая эффективность от применения разработанной системы микроклимата на примере свинарника составила 2254,8 тыс. сум за один цикл слксрма.

Основное содержание днесершро! отражаю в следующих тйликапиях:

*

1. Бобоев СМ Применение малоэнергоемких методов испарительного охлаждения воздуха в системах кондиционирования Изягтгельсгво"Фан": Ташкент, 1998. - 117 с.

2. Бобоев СМ Исследование режимов утилгездии теша вытяжного воздуха и расчет трубчатых теплообменников для косвенного испарительного охлаждения. Научный журнал 'ТЬяевдод" N1 .Ташкент, 1998. С 3842.

3. Бобо® СМ, Клейнер ИИ, Ушанов ША, Мурадс® ФХ Результаты натурных исследований энергосберегающих систем веигаляции животноводческих помещений в

условиях жаркого климата "ФарПЙ плмий-техника журнали", №1. Фаргша, 1999.88-92 б.

4. Бобоев СМ, Кокорин ОЛ Эн^ятсберегающая технология систем микроклимата. Журнал 'Водоснабжение и сашпарнаятехника", N10. Москва, 1995. С.21-23,

5. Бобоев СМ Микроклимат с энергосберегающей технологией дня штаников Научный журнал "Исгездол", №4. Ташкент, 1998. С. 11-14.

6. Бобоев СМ 1^гчет косвенного испарительного охлаждения в теплообменниках. Узбекский журнал нефти и таза, №2 Ташкент, 1998. С 50-52

7. Бобоев СМ Теплотехническая эффективность энергосберегающих аппаратов прямою испарительного охлаждения приточного воздуха Узбекский журнал нефти и газа, N2. Ташкадг, 1998. С. 47-49,

8. Бобоев СМ Утилизация тепла удаляемого воздуха из животноводческих помещений. Журнал "Ветеринария", №2. Ташкент, 1998. С. 14-15.

9. Бобоев СМ, Худойкулов AJÍ Особенности функционирования систем многоступенчатого испарительного охлаждения животноводческих помещений в жарком климате. Научный журнал "Истеадод', N2. Ташкент, 1998, С 12-15

10. Бобоев СМ Чорвачилик биногарнаа захарлн чикиндилзрни чикариигнинг тежамкор усуллари. "Ветеринария" журнали, №2, Тошкенг, 1998.21 -22 б.

11. Бобоев СМ. Чорвачилик бшюларига таза зоогнгаегогк хаво бгриш. Ветеринария журнапн, №2. Тошкент, 1998.22-23 б.

12. Бобоев СМ Эффективность приточного воздуха для животноводческих помещений. Журнал сельского хозяйства Узбекистана, №4. Ташкент, 1998, с. i 0-11.

13. Кокорин ОЛ, Бобоев СМ, паев АР, Сокращение расхода электроэнергии на сшдание микроклимата в животноводческих помещений. Холодильная техника, N5. Москва, 1995. с.8-9.

14. Кокорин О.Я,, Бобоев CAI Энергосберегающая система микроклимата. "Птицеводство", №2. Москва, Издательство "Колос", 1996. С34-36.

15. Кокорин ОЛ., Бобоев СМ Экономия тепла и электроэнергии. "Птицеводство", №4, Москва, Издательство "Колос", 1999. С38-40.

16. Бобоев СМ, Клейнер ИЛ, Худойкулов АИ. Исследование режимов косвенного испарительного охлаждения прттючното воздуха в шсхемах микроклимата зданий животноводческих комплексов. Вестник ТашГГУ, N1-2. Ташкент, 1998. С.84-88,

17. Бобоев СМ Реализация энершэкономических технологии при исследовании режимов многоступенчатого охлаокдения с учетом конструктивных особенностей систем микроклимата. Вестник ТашГТУ, N1-2, Ташкент, 1999. с. 64-67.

ороивющей воды садаа двухступенчатая система o£jpa6omi вщдум вдлюпшчнош функционирования.

8. Поктно, что реализация цкатавгнной двухступенчатой системы обработки ¡ш^ха в хатодный период года обеспечивает нагревшие проточного воздуха без внешних нспуиишв теппа, за счет утилизации ташш из удаляемого и рездркулщюмюго воздуха. Устаноатет, что энергетическая эффективность предложенной двухступенчатой системы шсвенно-исщжгельшгэ оюшдош воздуха на 30-35% выше, чгм традиционной.

9. Сформуй рован общий мегодичесий под ход к способам обрабошт припуп юга воздуха в система* микроклимата животшводческих помещений; разработаны и реализованы в натурных условиях системы вентиляции для свинарников н тичников; схемы организации воздухообмена и размещения оберуддатим, отличающиеся от традиционных гртмененисм разработанных автором штфагшиусфОйствдтяоЁрабспьи воздуха

10. Показано, что практическая реализация результатов исследований позволяет обеспечил, ткдэержаи ute опиматьцых параметров микроклимата в зоне обитания животных и шип За счет существенной экономии тати и электроэнергии, повышенна продуктивности и ашяоеиия затрат корма экономическая эффективность от применения разработанной системы микроклимата на примере склер тика составила 2254,8 тыс. сум за шин цикл огкерма

Основное содержат«: дтксертацш! отражаю вслсауюшщ куйлнкашшх:

*

1. Бобоев СМ Применение матоонергоемких методов испарительного отлаадния воздуха в системах юнлшданированття. Издательство "Фан": Ташкент, 1998. • 117с.

2. Бобоев СМ Исследование режимов утилизации тепла вытяжного вацуха и расчет тру&тых тепхоЁмснников дм косвенного испарительного охлаждения. Научный журнал 'ТЬлеыод'Ы!.Ташкент, 1998. С. 38-42.

3. Бобоев СМ, Клейиср Ш1, Усманов 1ИА, Мурадов ФХ Результаты гагурных исследований энергосберегающих систем вентиляции шгоогноводчешк гшешений в

условиях жаркого климата. "ФарПИ гамийтехпика журнгш", Jísl. Фаргона, 1999.88-92 б.

4. Бобоев СМ, Коксрин ОЛ Энерпхбсртаюшая технология силсм микроклимата Жур ш "Водхзобмоя ¡ие и саншарнаятехника'N10, Москва, 1995. G21-23.

5. БобоотСММи1фскли%шсэ1Кргт^

Ташка гг, 1998. С. 11-14.

6. Бобоев СМ Расчет косвенного испарительного охлаадсния в тшлосбменниш. Узбекский жур ш нефти и газа, №2. Ташка гг, 1998. С. 50-52

7. Бобоев СМ Тегпотеншчсаая эффективность энергосбфегжшк аппаратов прямою испарительного охлаждения приточного воздуха. Узбекский журнал нсфш и газа, №.

: Ташкент, 1998, С. 4749,

8. Бобоев СМ Утилизация тягла ушляемзго вотдуха га живошовдпеских помещений. Журнал''Ветершярия", №2.'Ташкент, 1998. С. 14-15.

9. Бобоев СМ, Хужйкулов AJ-1 Особенности функциошфования систем многоступенчатого истртелшого скшдаш живопквдгноских помещений в ж^жo^(кжlme.H^luйл5pm^'1^cтeад^',^í2.TaшкE^IT, 1993. С. 12-15

10. Бобоев СМ Чорвачнлж бинолариаа зах^ш чикиндиларни чккаришкинг тежамкор ycjiwpí.' 'Ветеринария" щрти, №2,Тошкенг, 1998.21-22 б,

11. Бобоев СМ. Чорвачлдик бткщжга таза зоогигиеник хаво бериш. Вегерниария журиали,№2. Ташкент, 1998.22-236.

12. Бобоев СМ Эффективность тртотиога воедуха для животноводческих помещений. Ж)р!то&тьс№гохоолйстваузбовктан^№4, Ташкент, 1998. с.10-1].

13. КокоринО Я, Бобоев СМ, Рзаев АР, Сокращение расхода атоорашергии на соедание мюфосшмага в животноводческих помещяой. Холодильная техника, "N5. Москва, 1995. с,8-9.

14. Конорин ОЛ, Бобоев СМ Энерпкберегаюшя система микроклимата "Лтшеосиото", №2. Москва, Издательство "Кшос", 1996. С34-36.

15. Кокортг ОЛ, Бобоев СМ Экономия топа и электроэнергии. "Ппщесодаво", №4, Москва, Идагельство Юэтос", 1999. С3840.

16. Бобоев СМ, Клейгф ЯЛ, Х>дайкуясв AJÍ Исследовав«; режимов косвенного исгвригельного охлаждения приточного вооауха в системах микроклимата зданий »атвогновсдческих комплексов. Вестник ТапЛТУ, N1-2. Ташкент, 1998. С.84-88.

17. Бобоев СМ Реализация энс^шзтономичсских технологии три доследовании режимов многоступенчатого охлаждения с учетом июнсгрукшвньи оообаиюсгей систем микроклимата. Весп ик ТашПУ, N1-2, Ташкятг, 1999, с. 64-67.

18. Бобоев СМ, Ганиев ВС. Результаты натурных исследований микроклимата животноводческих помещений с использованием испарительного оклаидатня в условиях сухого и жаркого климата. В сбор.: Повышение энергетической эффективности систем вентиляции и кондиционирования воздуха Волгоград 1990. с. 56-58.

19. Бобоев СМ, Кокорш ОЛ, Петров ЛВ. Применение насадок с полным испарением орошающей вода для охлаждения приточного воедуха в сельскохозяйственных постройках. В кн: Вопросы повышения энергетической эффективности кондиционирования мифоклимша. Сборник научных трудов. Мхква, 1989, с. 95-100.

20. Бобоев СМ Экспериментальные исследования тепло-и масоообмет в насадках нерегулярной структуры для нсшригелытого охлаждения воздуха В кн. Вентиляция и кондиционирование воздуха промьлтшенных и сельскохсаяйслвенных зданий. Сборник научных труд ов-Рига.: 1987, с. 13-19.

21. Бобоев СМ, Гриненко ГГ, Худойкулов А, Каксрин ОЯ. Анализ режимов работы аппарате® прямого испарительного охлаждения приточного воэгуха. Организация, технология, экология и механизация в строительстве. Сборник научных трудов. Самарканд, 1995. с. 143-144.

22. Бобоев С,М Энергосберегающая технология систем микроклимата для животноводческих помещений. Теория и технология бешна и железобетона Сб. гт ч. трудов, ТАСИ, Ташштг, 1998, с. 42-50.

23. Бобоев СМ, Джаманкулов Н. 'Огврагер-пылеотделигель" Авторское свидетельство №1782634. Кл. В01Д 45/М. 47/06. Госшмизсфетений. СССР от22,0852.

24. Бобоев С,М, Ксжорин О.Я., Джшанкулов Н, Хущойкулс» А, Мурадов Ф, Эжккшюнный возду'хораотреяешпель-уытажшпель. Патент \Л. №5282В. Кл. 6И 24Ш0. Ташкент, 1998.

25. Бобоев СМ, Худойкулов А, Мурадов ФХ Способ увлажнения воздуха. Патент Щ №5283В. Кл. 6Р 24Р&00,Е24 Б5ЛЮ. Ташкшг, 1998.

26. Бобоев СМ, Коморин ОЛ, Ганиев В.С Исследование микроклимата животноводческого помещения с использованием УИО. Труды международного симпозиума по энергии, экологии, экономии, Баку, 1991. С. 105-106 .

27. Бобоев СМ., Кокорин ОЛ. Результаты исследований процессов тепло- и мастопереносз в орошаемых слоях. Погашение энергетической эффективности систем вентиляции и юншшионтфования воздуха. Тезисы докладов межотраслевого научткнгехничесшго совещания. Волгоград, 1988. С. 34-37

28. Бобоев СМ, Клейнер ИИ Исследование режимов утилизации тепла в системах микроклимата животноводческих помещений. Республика ипмийамалий конференцияси. Мац^узалартезислари. Наманган,1997йиа165-166бет.

29. Бобоев СМ, Кскорин ОЯ. Орошаемая насадка дня исщтельнсго охлаждения воздуха с минимальным расходом орошающей воды. - Тез. локл. Повышение энергетической эффективности систем веяшпяции и кондиционирования воздуха. Тезисы докладов межотраслевого научно-технического совещания. Волгоград, 1986, С. 14-16.

30. Бобоев СМ, Кокорин Oil, Худойкулов А Разработка энергообфегаюшей технологии для систем микроклимата в животноводческих помещениях. Экология, энерго- и ресурсосбережение в строительстве (тезисы доклада Е международной конференции 12-14 сентября 1996гсда). Самарканд, С. 28-29.

31. Бобоев СМ, Таджиев Р. Анализ процессов тепло и массопереноса при испарительном охлаждении воздуха с полным испарением срошающей воды. Ускорение и интенсификация научно-технического прогресса в строительстве в условиях Самаркандской обмсш. -Тез. докл. семинара-совешания. Самарганд, 198S. С 154-155,

32. Бобоев СМ, Худайкулов А. Энергосберегающая технология систем микроклимат доя животноводческих и тицевсяческих помещений. Архитектурно-строительная наука в развтии экономии республики Узбекистан. Тезисы докладов международного симпозиума 10-12 октября 1994 г., Ташкент, 1994. С 91-92.

КИСКА МАЗМУНИ Бобоев Собирмюи Мурадуллаевич

«Иссяк ва курик иклим шаронщла чорвачщшк биноларида микрэиклим системасини ярагишнкнг илмш-техникавий асосларн»

Авгторефератда иссик нклим шароитда чэрвачилик бинш^ида микроикпим сисгемасини таъмннлашни, энергия тежамкорпик технологиясининг илмий аоослари багн килинган. Иссиклик ва массаалмашинув назариялари асосняа сув ва нам материалларнтаи бевоситамулокащда сувнинг тупик буЕпаниши назарий штаб чикилган. Бу назария асооща имюният мавжуд булган аппарагаар ва махаплий хоматтйиар асосида шмши ва оовутишнинг самаралорли усугшари келтирнлтан. Чсрваяилик ва гсфрацдачилик бинсшрпга юза хаво бериш уеуллари илмий асоаингаа Тутри ва кияли бур аппарат курилмалариоркали бурга айланнш нули билан совушшнинг янги тзршбпарн ва конструкциялари аниклаб

берклган. БуЕпаниш й>зш билан хавони совуггич апгшротларлзга намланган сувпаршнг тулик буЕланишида эвфгая тежамкорлипши оширищ усуллари ишлаб чикилган. БуРланиш Йули билан буггадиган совупич аппаротларшнг иссикпик техникавий самэраоррлишни хисоблаш йули берилган. Чсрвачилик ва парратвчилик биноларида исшк шароиш хаю алмаипиришнинг янги усуллари илмий ва уни ташкил килиш йугогари ишпаб чикилган ва хавоалмаппиришнинг самарацорлигини оширишнинг янги усуллари келтрилган. Еиноларда микроиклим сиегемасини ярагищаа икки боскичли оовуггич сркапи энергияни тежаш янги техношгияси тажриба ватабиий шфошдатгкшнриш гшижалари шшфипган.

Таклиф килинган янги тежамкор микроиклим система® технологияси ярашщда энергияни сарфяэш хисоблари келшрилган.

ANNOTATION Boboyev SJVL

"Elaboration of scientific and tedmical basis of creation and application of fee micro climate system providing in the cattle-breeding finns in diy and hot weaU»".

The sdentific basis of the creation of energy saving technology for supplying a microclimate system in the catie-breaimg farms in hot weather has been set in the synopsis of thesis. Theoretical fundamental calculations of processes of heat- and mass-transport and their application for the аеайш of effective methods of air humidifying and ooding have been waked out on the basis of available facilities using focal raw materials. Hie methods of obtaining of incoming air in microclimate systems in tie cadbtreading and poultry ferns m hot weather hare been sdentifically substantiated.

Conditions and modes of apparatus of direct and indirect vaporizing cooling have been determined The ways of energetic effectiveness rise of new technology an the basis of full evaporation of water in the devices of vaporizing coding of air have been considered. Analysis of heat and technical meaames of the effectiveness in tie devices ofvapaizmg coolinglias been proposed.

Sdentific principles of air conditioning in the catd&taeading aid poultry fanns in hot weather have been developed as well as the estamite affile effectiveness of new air conditioning process has been presented Hie results of experimental and full-scale investigations of new aiergy saving technology of microclimate systems according to die scheme of two-staged vaporizing coding have been adduced

The results of emgy expenditure for functioning of microclimate systems with energy saving technology have been presented

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - численный коэффициент, а - ширина стружки, мм; коэффициент температуропроводности, м*/с; В - коэффиштент орошенюц кгЛсг, численный коэффициент, С

- численный коэффициент, л'м3; с - удельная массовая теплоемкость, и$к/(кгК); и -численный коэффициент, коэффициент диффузии, м/ч, <1 - вгвгосодержание, кг/кг, гЛо-, Е

- коэффициент эффективности, угловой коэффициент луча процесса, кДж^г, Г - площадь поверхности, м2; I- ллоодф сечений, м2; С - массовый расход, юУч, ыУс; Н - высота, м, мм; плотное п. орошения, кг^м^ч); I-удельная энтальпия, кДж/кг, j -удельный шток алаги,та>4'

- масса влажного воздуха, кг, Ь - объемный расход воздуха, м3/$ м^/с; N мощность, Вт, кВт, расход электроэнергии, кВтч; р - паручиальное даленне, Па, О - тепловой поток, тепловая мощность, кДж/ч, Вт, г - удельная теплота фаоовото превращения, кДж/кг, I - температура, 'С; V - объем, м5; Э - скорость д вижения воздуха, м/с; а - коэффициент тепяопереноса, Вт^м^К):^

- коэффициент массопереноса, м/ч, кгДЛХ 8 - глубина насадит; толщина стенки, м, мм; т^ -показатель эффективности; х - отношение величины фактической поверхности к условной; X..-коэффициент теплопроводности, Вт^мЬс); ц - динамический коэффициент вязкости, Пас; V -кинематический шэффициенг вязкости, м'/с; р - плотность, кгф относительная киажность, %, М - изменение влагоссщержанкя, разность атагстодаржаний, г/кт, кг^г, ДР-азродннамическое сопротивление, Па; иА?, ИЛ1С2; М - изменение темиерагур, разность температур, °С; \У - количество влага, кг/ч, г/ч; w - влаговыджние, г/ч.

ЧИСЛА:

Ро- = ехр(-аР/С,с,) - единицапереносаФурье; О» =Т,-Т„1ТЯ -Гухмана;

К = = М, -Нуссельта;

Рг = у!а\Рг' = -Праэдтя;

-Рейнольда

ШЩЕКХ'Ы:

а - адиабашый; б - барометрическое; в - влажный воздух; вл. - влага; g -динамическое; зк.с — живое сечение; V - мокрый термометр; мак - максимальный; мк. -мокрый, конечный, мин - минимальный, н - начальный; нл. - гаружный, пришчньй, ПДК -предельно допустимая концентрация; св. - сухого воздуха; скр - скрытое тепло; ср - средний; у - удаляемый; усл. - условный, ф,с. - фасадное сечение; исп - испарение; э - эквивалент! 1ЫЙ; я - явный; яизб - явный избыточный; те - веда; ^уя - начальная температура воаы; -конечная температура веда; * - относительно к живому сечению.

Подписано к печати 25,04.2000г. Объем 2,0п.л. формат бумаги 60x84 1/16.Тираж 100 экз.Заказ &

Типография 0.0.0. "Саодат РИА" Ташкент,проспект Ш.Рашвдова.