IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

 В результате жизнедеятельности животных в воздухе закрытых помещений содержатся в больших количествах вредные газовые примеси и водяные пары, которые ухудшают параметры микроклимата, тем самым отрицательно влияют на функции организма животных.

Цель нашей работы - проведение сравнительной оценки расчетов объема вентиляции по углекислому газу и водяным парам в свинарнике по выявлению наиболее эффективной работы вентиляции.

Расчет вентиляции по углекислоте.

В свинарнике длиной 41,5 м, шириной 18м и высотой 2,55 м размещены 500 свиней на откорме. Из них 100 свиней живой массой 80 кг, 100 свиней живой массой 90 кг, 100 свиней живой массой 100 кг, 100 свиней живой массой 110 кг, и 100 свиней живой массой 120 кг. Температура воздуха в помещении + 16^°С, наружного - 1,9^° С, абсолютная влажность воздуха в переходный период года (апрель) - 2,99 г/м³, высота вытяжных труб - 6м, относительная влажность в помещении - 75 %. Внутренняя кубатура помещения - 1904,8 м³.

Необходимо определить:

1. часовой объем вентиляции в данном свинарнике по углекислому газу;
2. кратность воздухообмена в помещении за час при найденном объеме вентиляции;
3. необходимую общую площадь сечения вытяжных труб и приточных каналов, обеспечивающих расчетные объемы вентиляции, а также их количество: N_в и N_п.

 

Для определения объема вентиляции по содержанию углекислоты пользуются формулой

где:   L - часовой объем вентиляции или количество свежего воздуха, которое необходимо ежечасно подавать в помещение для поддержания допустимой концентрации углекислоты, м³/ч;

К - количество углекислого газа, которое выделяют все животные, содержащиеся в помещении, за 1 ч, л;

С₁ - допустимое количество углекислого газа в 1м³ воздуха помещения - 2,5 л/м³ или 0,25 %;

С₂ - количество углекислого газа в 1м³ атмосферного воздуха - 0,3 л/м³ или 0,03 %.

В воздух помещения за 1 час животные выделяют следующее количество углекислоты:

38,7 л/ч × 100 свиней живой массой 80 кг = 3870 л/ч

41,0 л/ч × 100 свиней живой массой 90 кг = 4100 л/ч

43,0 л/ч × 100 свиней живой массой 100 кг = 4300 л/ч

45,3 л/ч × 100 свиней живой массой 110 кг = 4530 л/ч

47,1 л/ч × 100 свиней живой массой 120 кг = 4710 л/ч

Итого: 21510 л/ч

Таким образом, все животные за 1 час выделяют 21510 л углекислоты.

Подставляя полученные данные в формулу, получим:

9777,2 м³/ч

Частоту или кратность обмена воздуха в помещении определяем путем деления часового объёма вентиляции на внутреннюю кубатуру помещения:

К_р = 9777,2 : 1904,8 = 5,1 раза в час ≈5 р/час

Определяем общую площадь сечения вытяжных каналов, которая обеспечит расчетный объем вентиляции.

Расчет производим по формуле:                              

где:      S_B - искомая площадь сечения вытяжных каналов, м²;

             L - расчетный объем вентиляции, м³/ч;

v - скорость движения воздуха в вентиляционном канале, м/ч; v = 1,24 м/с;

при  Δt = 14,1^°C и высоте вытяжной трубы 6 м

             t - расчетное время, 3600 сек.

Подставив данные в формулу, получим:

Если площадь сечения одной вытяжной трубы принять равной 0,81 м² (0,9м×0,9м=0,81м²), тогда количество вытяжных труб будет:

N_в = 2,2: 0,81 = 2,7≈ 3 трубы

При определении общей площади сечения приточных каналов исходят из того, что она составляет 80 % (0,8 части) от площади сечения вытяжных каналов тогда,  

S_п = 2,2 м² × 0,8 = 1,76 м².

Если принять, что площадь сечения одного приточного канала равна 0,09 м² (0,3м × 0,3м), тогда количество их будет:

N_п = 1,76 : 0,09 = 19,5 ≈20 штук.

Расчет объема вентиляции по влажности

Расчет ведут по формуле:                                                

где:      L - часовой объем вентиляции, необходимый для поддержания влажности воздуха помещения в пределах оптимальных норм (70 - 80 %), м³/ч ;

Q - количество влаги, выделяемой животными плюс испарения с поверхности пола и других ограждающих конструкций, г/ч;

q₁-абсолютная влажность воздуха помещения при оптимальных относительной влажности и температуре воздуха, г/м³

q₂ - абсолютная влажность вводимого в помещение атмосферного воздуха, в переходный период года (в условиях РБ этот показатель составляет 2,99 г/м³).

По аналогии расчета объема вентиляции по углекислоте, определяем количество водяных паров, выделяемых всеми животными, размещенными в помещении.

124 г/ч × 100 свиней живой массой 80 кг = 12400 г/ч

132 г/ч × 100 свиней живой массой 90 кг = 13200 г/ч

138 г/ч × 100 свиней живой массой 100 кг = 13800 г/ч

145 г/ч × 100 свиней живой массой 110 кг = 14500 г/ч

151 г/ч × 100 свиней живой массой 120 кг = 15100 г/ч

Итого: 69000 г/ч

Таким образом, все животные за 1 час выделяют 69000 г водяных паров.

Дополнительно с пола и других влажных поверхностей (кормушки, поилки и др.) за 1 час поступает примерно 25 % от общего количества влаги, выделенной животными, что составляет 17250 г/ч, следовательно, в свинарник ежечасно поступает влаги 86250 г = 69000г + 17250г

Для расчета абсолютной влажности воздуха помещения (q₁) по таблице максимальной упругости водяных паров находим, что максимальная влажность воздуха при + 16^°С равна 13,54, а относительная влажность в свинарнике должна быть 75 %.

Составим пропорцию:

          13,54 - 100                         q₁ = (13,54 × 75) : 100 = 10,15 г/м³

            q₁ -   75

Абсолютная влажность вводимого в помещение атмосферного воздуха (q₂) 2,99 г/м³

Подставив данные в формулу (3) для определения часового объема вентиляции, получим:

Lн₂о =  = 12046 м³/ч

 По аналогии с первым вариантом (по СО₂) определяем кратность воздухообмена за час:

Кр = 12046: 1904,8 = 6,3 ≈ 6 раз в час

Общую площадь сечения вытяжных труб получим по формуле:

а приточных:

                                            S_п = 2,08 × 0,8 = 0,84 м²

Аналогично определяем количество вытяжных труб и приточных каналов:

вытяжных                          N_в = 2,6 : 0,81 = 3,2 ≈ 3 трубы;

приточных                         N_п = 2,08 : 0,09 = 23 канала

Из расчета объема вентиляции по углекислоте видно, что часовой объем вентиляции соответствует 9777,2 м³/ч, тогда как при расчете по водяным парам он составляет 12046 м³/ч. Таким образом, объем вентиляции, рассчитанный по углекислоте, явно недостаточен, так как при нем влажность воздуха в свинарнике будет намного превышать зоогигиенический норматив.

Пользуясь формулой , можно установить содержание влаги в помещении при условии обмена воздуха, рассчитанного по углекислоте.

Подставив все полученные данные в формулу, получим абсолютную влажность воздуха в свинарнике (q₁)

9777,2 м³/ч = 86250 : (q₁ - 2,99), 

отсюда q₁ = (86250 : 9777,2 ) + 2,99 = 10,04 г/м³

Из полученных данных видно, что абсолютная влажность воздуха в свинарнике при условии обмена воздуха в нем, рассчитанного по углекислоте, будет равна 10,04 г/м³. Так как при температуре воздуха в свинарнике 16^°С влажность при максимальном насыщении достигнет 13,54 г/м³, то относительная влажность составит:

х : 100 =10,04 : 13,54

отсюда   х = (100 × 10,04):13,54 = 74 %

Таким образом, относительная влажность воздуха, рассчитанная по углекислоте, составит 74 %, что входит в пределы зоогигиенических нормативов.

Код для цитирования: Скопировать