CC BY
10УДК 519.86:621.184.85-433.6:631.227
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЛИЧЕСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ РЕЦИРКУЛЯТОРОВ ДЛЯ ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ
И.М. Довлатов, Л.Ю. Юферев ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Россия
Аннотация. В работе обоснована необходимость применения облучательных установок для уничтожения болезнетворных микроорганизмов, оказывающих негативное влияние на продуктивность и жизнедеятельность разводимой птицы. Микроорганизмы образуются и развиваются в рассматриваемых помещениях в процессе выращивания птицы, всплески обсемененности случаются во время их кормления. Представлена разработанная математическая модель по определению необходимого количества экспериментальных комбинированных рецикруляторов с учетом совместного применения двух методов воздействия на патогенную микрофлору (электрофизическое-ультрафиолет, химическое -аэрозоль) с учетом типа (коэффициент воздуха-обмена) и размера (объем) помещения. В данном исследовании модель разработана для помещения (боксового типа) предназначенного для содержания и разведения птицы. Далее представлена уточненная методика на примере действующей птицефабрики по расстановке комбинированных рециркуляторов, в которой уточняется необходимое расстояние от стен и между самими рециркуляторами.
Ключевые слова. Методика расчета, расчет количества облучательных установок, комбинированный рециркулятор, микроорганизмы, птичник.
Введение. При разведении птицы, стараются не допускать очаговой инфекции и ограничиваются профилактической дезинфекцией, она предполагает уничтожение болезнетворных микроорганизмов, которые образуются и развиваются в помещениях в процессе выращивания и кормления птиц.
Основной метод борьбы с патогенной микрофлорой в птицеводческих комплексах является вентиляция, при котором весь воздух выбрасывается в атмосферу. На одной птицефабрике с поголовьем 720 тыс. системой вентиляции за 1 ч выбрасывается в воздух до 41,4 кг пыли, 174,8 млрд. микробов, до 1490 м3 углекислого газа и 13,3 кг аммиака. Для повышения эффективности необходимо
дополнительное обеззараживание внутри помещений птице комплексов, для соблюдения гигиенических норм по выбросу [1].
В помещениях где может находиться персонал для обеззараживания воздуха и поверхностей применяются электрофизические, электрохимические и электролитические методы обеззараживания воздуха. Наиболее распространенными способами для решения этой задачи является фильтрация, УФ облучение, озонирование, ионизация, аэрозольная санация [2].
Основной пик обсемененности происходит во время кормления птицы рисунок 1 [3-5]. В эти моменты ветеринары рекомендуют применять дополнительные технические средства помогающие вентиляции справляться с пиковыми значениями по обсемененности. Облучательные установки, в частности комбинированный рециркулятор является таким техническим средством которое помогает уменьшить обсемененность и предотвратить вспышку инфекции у всего разводимого поголовья.
Целью настоящей статьи является разработка методики по определению количества установок разработанного комбинированного рециркулятора и уточнить методику расстановки облучательных установок.
п, тыс. микр./куб. м
700 600 500 100 300 200 100 —
1_1ШМЦ |
----ПДК по микроорганизма»
6 куб. п Ьоэдухо
---пиния
Т
О 6 12 18 & 6 12 1В 21 6 12 18 Я /Ч
и-»и-->1 '
5-е сутки 15-е сутки 35-е сутки
Рисунок 1 - График пиковых значений по обсемененности воздуха микроорганизмами
Для выполнения поставленной цели исследования необходимо обосновать количество комбинированных рециркуляторов для одного птицеводческого помещения с учетом типа (коэффициент воздуха-обмена) и размера (объем) помещения, а так же технологических особенностей рецикрулятора заключающихся в комбинации методов воздействия на вредоносные микроорганизмы (электрофизический -ультрафиолет, химический - аэрозоль).
Предполагаемая модель комбинированного способа обеззараживания установки на основе одновременно двух методов обеззараживания имеет универсальный характер для всех птицеводческих помещений независимо от их габаритов, коэффициента воздухообмена создающегося вентиляцией и назначения.
Формула для определения количества установок в сельскохозяйственном помещении необходимого объема выглядит следующим образом:
Л/ =-^--(1)
уст 3600
, где W - общая производительность рециркулятора, м3/с; - объем рассматриваемого с.х. помещения, м3;
Кв - коэффициент воздухообмена;
£.жсп - время экспозиции, с;
N уст - количество установок, шт.
В простейшем случае производительность находится по формуле (2)
^прост Увр ^рец (2)
,где и вр - скорость воздуха через сечение рециркулятора, м/с;
W прост - производительность в общем виде, м3/с;
Эрец - площадь поперечного сечения рециркулятора, м2.
В рассматриваемом же случае производительность рециркулятора складывается из нескольких составляющих формула (3) где учитывается производительность самой установки и дополнительное обеззараживание воздуха за счёт раствора попадающего за пределы рециркулятора рисунок 2
Ш = Щ, + ШаэР (3)
,где W р - производительность рециркулятора, м3/с;
W аэр - производительность аэрозольного распыла за пределами рециркулятора, м3/с.
Рисунок 2 - Схема работы аэрозольного распыла за пределами рециркулятора
Производительность рециркулятора находится по формуле (4) = ир- Бре • КЭуф (4)
,где и р - скорость воздуха рециркулятора выходная, м/с;
8рв - площадь рециркулятора выходная, м2;
КЭуф - коэффициент эффективности УФ воздействия, ед..
Дополнительная производительность от аэрозольного распыла за пределами рециркулятора находится по формуле (5)
ШаЭр = ио -5обл (5)
, где Ио - скорость осаждения аэрозольных частиц, м/с;
8обл - средняя площадь распыляемого облака, м2.
На основе источника [6] была выведена формула (7) для нахождения коэффициента эффективности УФ воздействия
К _ Кл-фбк кф-1
Эуф Н„ к3-имл-Бо ( )
,где N л - количество ламп, шт;
Фбк - бактерицидный поток лампы, Вт;
кф - коэффициент использования бактерицидного потока ламп;
И - бактерицидная доза, Дж/м3;
Кз - коэффициент запаса, ед;
I - эффективность бактерицидного потока, ед;
Ипч - скорость прохождения частицей поля создаваемого УФ источником, м/с;
- площадь облучаемого пространства, м2.
Подставляя коэффициент эффективности (7) в формулу (4) производительность рециркулятора будет выглядеть следующим образом
цр _ Цр-Ьрв-Nл• фбк'кф-1 (8)
р • к3 ■ ипч-Бо
Общая производительность (3) рециркулятора складывается из суммы (5) и (8)
™ = ""ТИ'иТ + (9)
"р' Кз 'ипч' ^о
На основе полученной формулы (9) учитывая выражение (1) общее количество установок необходимое для обеззараживания одного помещения будет определяться как:
^уст = ТЩЩВЖфА \ (10)
( Н„ *з ■ипч *о +"о' 5обл)-*э • кв-3600
Выражение (10) получено для экспериментального комбинированного рециркулятора. Так как комбинированный рециркулятор является частью технологического процесса производства птицы, следует уточнить место его расположения в помещении и методику расстановки оборудования. В качестве
примера выберем объект птичник ГУП Кучинская птицефабрика
рисунок 3.
1 2 3 и 5 6 7 8 9 10 11
Шш
ш А моо _йооо_ 7(000
I
л
а
7 11
8 6' 9
гГ*1
Ш,;.---^ 1 и § 1
1 - бункер сухих кормов; 2 - двери; 3 - система поения с чашечными поилками; 4 - бункер-дозатор; 5 - окно;6 - кормушка; 7 -приточный вентилятор отопительно-вентиляционной установок; 8 -поилка; 9 - емкость для аэрозоли; 10 - вытяжной осевой вентилятор;
11 - АрУФ
Рисунок 3 - План-схема расположения боксов и оборудования внутри здания для разведения птицы ГУП Кучинская птицефабрика
Вторая часть цели заключалась в уточнении методики расстановки облучательных установок.
Для расстановки комбинированных рециркуляторов необходимо обосновать их количество относительно особенностей конкретного помещении по формуле (10).
В каждом боксе где разводят птиц установки будут размещаться по методике описанной в источнике [7] схематично расположение которых отражено на рисунке 4
в
:
Г1
и
П Г1
и и
/
Н п г
и и и и
Г1 Г1 Г1 Г1
и и и и
I
Рисунок 4 - Схематичная расстановка реиркуляторов
Зная количество установок из разработанной методике описанной ранее и длину помещения можно найти по известной формуле (11) рекомендованное расстояние между комбинированными рециркуляторами для одного ряда. .
I = (11)
N —1
,где А - длина рассматриваемого бокса, м;
Ь - расстояние между рециркуляторами, м.
Если расстановка в один ряд нецелесообразна, то число рядов комбинированных рециркуляторов определяется по формуле (12)
= (12)
, где Мряд - количество рядов, шт;
В - ширина бокса, м;
I - расстояние от крайнего комбинированного рециркулятора до стены, м.
Число комбинированных рециркуляторов в ряду определяют по формуле (13)
N.
А—2-1
+ 1
(13)
кр в ряду ^
где N кр в ряд - число комбинированных рециркуляторов в ряду,
шт;.
Полученные результаты округляются до ближайшего целого числа, после чего пересчитываются реальные расстояния: - между рядами комбинированных рециркуляторов
Ья =
В—2-1
^ряд
(14)
где Ь В - расстояние между рециркуляторами по ширине бокса,
м.
- между центрами рециркуляторов в ряду
_ А—2-1 ЬА = '
N„
-1
(15)
, где LА - расстояние между рециркуляторами по длине бокса,
м.
Для прямоугольных помещений проверяется условие
1 < - < 1,5
Ьв
Если L А /LB < 1, то необходимо уменьшить число рециркуляторов в ряду на один или увеличить число рядов на один.
Если L А /LB > 1,5, то необходимо увеличить число рециркуляторов в ряду на один или уменьшить число рядов на один.
Заключение.
- Полученная модель позволяет определять необходимое количество облучательных установок (комбинированных рециркуляторов) в котором учитывается тип (коэффициент воздуха-обмена) и размер (объем) помещения с учётом совместного применения двух способов воздействия (электрофизического-ультрафиолет, химического - аэрозоль).
- Уточнена методика расположения облучательных установок в боксах для выращивания птиц на примере действующей птицефабрики.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта No 18-38-00793
The reported study was funded by RFBR according to the research project No 18-38-00793
Список использованных источников:
1. Довлатов И.М. Способы обеззараживания воздуха от патогенной микрофлоры в птицеводческих помещениях / И.М. Довлатов, Л.Ю. Юферев // В сборнике: Современные тенденции в научном обеспечении агропромышленного комплекса Коллективная монография. Под редакцией В.В. Окоркова. Иваново, 2019. С. 305-308.
2. Кондратов А.П. Антимикробная эффективность физико-химических методов дезинфекции воздуха / А.П. Кондратов, М.В. Рябкин, А.В. Платонов // Дезинфекционное дело. — 2006. — №2. — С. 40-43.
3. Сторчевой В.Ф. Ионизация и озонирование воздушной среды. Автореф. дисс. ... докт. техн. наук. М., 2004.
4. Довлатов И.М. Обеззараживание воздуха в птицеводческих помещениях ультрафиолетовым излучением // Инновации в сельском хозяйстве. 2017. № 1 (22). С. 13-134.
5. Как правильно и чем кормить бройлерных цыплят разного возраста. Электронный ресурс. Режим доступа:
https://pticevodu.ru/kak-pravilno-i-chem-kormit-broylernyh-cyplyat-raznogo-vozrasta.html Дата обращения 30.11.2019
6. Р 3.5.1904-04 Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях. Режим доступа: http://10.rospotrebnadzor.ru/upload/medialibrary/602/rukovodstvo-r-3.5.1904 04.pdf Дата обращения 03.12.2019
7. Колесник, Г. П. Электрическое освещение: основы проектирования : учеб. пособие / Г. П. Колесник ; Владим. гос. ун-т. -Владимир : Изд-во Владим. гос.ун-та, 2006 - 127 с. ISBN 5-89368-6519.
Довлатов Игорь Мамедяревич м.н.с. Россия, Москва, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» йоуШоут@таИ ги
Юферев Леонид Юрьевич д.т.н. доцент Россия, Москва, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
MATHEMATICAL MODEL FOR DETERMINING THE NUMBER OF COMBINED RECIRCULATORS FOR POULTRY FARMS I.M. Dovlatov, L.Yu. Yuferev Center FNAC VIM, Moscow, Russia Abstract. The necessity of application of irradiation installations for destruction of the pathogenic microorganisms rendering negative influence on productivity and activity of the bred bird is proved in work. Microorganisms are formed and develop in the premises under consideration in the process of growing poultry, bursts of contamination occur during their feeding. The developed mathematical model is presented to determine the required number of experimental combined recyclers, taking into account the joint application of two methods of exposure to pathogenic microflora (electrophysical-ultraviolet, chemical-aerosol), taking into account the type (air-exchange coefficient) and size (volume) of the room. In this study, the model is designed for premises (box type) intended for the maintenance and breeding of poultry. Further the refined technique on an example of the operating poultry farm on arrangement of the combined recirculators in which the necessary distance from walls and between recirculators is specified is presented.
Key words: Calculation method, calculation of the number of irradiation units, combined recirculator, microorganisms, poultry house.
Dovlatov Igor Mamadalievich Junior researcher Russia, Moscow, FSBI "Federal research center of agricultural engineering VIM" dovlatovim@mail.ru
Yuferev Leonid Yurievich, Ph. D., associate Professor Russia, Moscow, FSBI "Federal research center of agricultural engineering VIM»
Bibliography
1. Dovlatov I. M. Methods of air disinfection from pathogenic microflora in poultry premises / I. M. Dovlatov, L. Yu. Yu. Yu. / / in the collection: Modern trends in scientific support of agro-industrial complex Collective monograph. Under the editorship of V. V. Okorkova. Ivanovo, 2019. Pp. 305-308.
2. Kondratov A. P. antimicrobial efficiency of physico-chemical methods of air disinfection / A. P. Kondratov, M. V. Ryabkin, A.V. Platonov / / Disinfection case. - 2006. - No. 2. Pp. 40-43.
3. Storchevoy V. F. Ionization and ozonation of air. Abstract. Diss. ... Doct. tech. sciences'. Moscow, 2004.
4. Dovlatov I. M. air Disinfection in the poultry premises by ultraviolet radiation // Innovations in agriculture. 2017. No. 1 (22). Pp. 13-134.
5. How to feed broiler chickens of different ages. Electronic resource. Access mode: https://pticevodu.ru/kak-pravilno-i-chem-kormit-broylernyh-cyplyat-raznogo-vozrasta.html accessed 30.11.2019
6. P 3.5.1904-04 Use of ultraviolet bactericidal radiation for disinfection of indoor air. Access mode: http://10.rospotrebnadzor.ru/upload/medialibrary/602/rukovodstvo-r-3.5.1904 04.pdf accessed 03.12.2019
7. Kolesnik, G. P. Electric lighting: fundamentals of design: studies. manual / G. P. Kolesnik; Vladim. state University-Vladimir: Publishing house Vladim. state University, 2006-127 p. ISBN 5-89368-651-9.
Dovlatov Igor Mamadalievich Junior researcher Russia, Moscow, FSBI "Federal research center of agricultural engineering VIM" dovlatovim@mail.ru
Yuferev Leonid Yurievich, Ph. D., associate Professor Russia, Moscow, FSBI "Federal research center of agricultural engineering VIM»
