CC BY
18УДК 631.22-784.432
ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ МНОГОЗОННОГО ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА ДЛЯ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ВОЗДУХА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ
Д.М. Селезнева ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва
Аннотация. Одной из проблем в птицеводстве является высокая плотность размещения птиц на ограниченном пространстве. Данная проблема ведет к ухудшению параметров микроклимата и росту заболеваемости птиц. Известно, что для чистки воздуха сельскохозяйственных помещений от пыли широко используются электрофильтры. Электрофильтры имеют различные конструкции, при этом эффективность их в борьбе с пылью варьируется от 80 до 99% в зависимости от параметров конструкции и состояния воздушной среды помещений. Наиболее экономически выгодным решением является применение в сельскохозяйственных помещениях двухзонных электрофильтров, которые имеют простую конструкцию и малое потребление электроэнергии. В статье поставлена цель: исследование эффективности применения многозонного электрофильтра для очистки воздуха в зависимости от количества осадительных пластин и размера пылевых частиц. Результаты исследования показали положительный эффект от использования многозонного электрофильтра с двумя осадительными пластинами.
Ключевые слова: микроклимат птичников, обеззараживание сельскохозяйственных помещений, обеспыливание сельскохозяйственных помещений, многозонный электрофильтр, бактерицидная лампа
Введение
Одной из основных задач, решаемых ветеринарной наукой в настоящее время, является борьба с ростом заболеваний животных и птиц. Современные птицефермы увеличивают поголовье птиц при неизменной площади, при этом увеличивая плотность посадки птицы на ограниченном пространстве. Это ведет к ухудшению параметров микроклимата, росту заболеваемости птицы, а также к загрязнению окружающей среды.
На птицефабрике с поголовьем 720 тыс. кур вытяжной системой вентиляции за 1 час выбрасывается до 41,4 кг пыли, 174,8 млрд. микробов, до 1498 м углекислого газа и 13,3 кг аммиака, которые распространяются на расстояния до 200 м и более [5].
При увеличении концентрации пыли в воздухе до 6 мг/м у птицы уменьшается объем легочной вентиляции, снижается потребление кислорода. Микроорганизмы, вирусы и грибки оседают на частицы пыли, которая помимо собственного болезнетворного действия, является фактором распространения десятков возбудителей различных болезней, особенно респираторных, в частности, болезни Марека [2].
Пыль состоит из частиц высохшего помета, подстилочного материала, кормов, пуха, пера, перхоти. Количество пыли увеличивается при высокой температуре. Пыль является проводником патогенной микрофлоры, в результате чего оказывает вредное воздействие на организм птицы. Проникновение пыли в дыхательные пути вызывает механические или химические повреждения слизистых оболочек, что приводит к снижению устойчивости организма птицы к возбудителям болезней. Предельно допустимая концентрация
нетоксичной пыли в помещении - 10 мг/м3, а среднесуточная в атмосферном воздухе - 0,15 мг/м3 [3].
Для решения проблемы снижения запыленности и загазованности воздуха были проанализированы перспективные направления развития систем для создания оптимального микроклимата в сельскохозяйственных помещениях.
Сравнительный анализ установок для обеспыливания воздуха сельскохозяйственных помещений показал, что наибольшую эффективность в этой области имеют электрофильтры, зарекомендовавшие себя как высокопроизводительные, высокоэффективные и энергосберегающие установки для обеспыливания и обеззараживания воздуха сельскохозяйственных помещений [5, 6].
Электрофильтры имеют высокую эффективность очистки воздуха от пылевых частиц до 0,01 мк, низкое аэродинамическое сопротивление, низкое потребление электроэнергии [911].
При этом электрофильтры имеют и ряд недостатков. Испытания электрофильтров показали эффективность обеззараживания воздушной среды от микроорганизмов, достигающую 70% [9]. Из этого следует, что после прохождения через электрофильтр в очищенной воздушной среде остаётся достаточное количество микроорганизмов и бактерий, способных привести к распространению инфекций, передающихся аэрогенным путём [1].
Разработанный многозонный электрофильтр (рис. 1) имеет 3 зоны: коронирующая зона (зона зарядки пылевых частиц), зона осаждения (возможность устанавливать 1 или 2 пластины в зависимости от запыленности помещения) и зону бактерицидного излучения (включает бактерицидную лампу для дополнительной борьбы с микроорганизмами) [7].
(«Г|
1 - коронирующие электроды; 2 - осадительные заземленные электроды; 3 -бактерицидная лампа; 4-вентилятор; 5- датчики пыли Рисунок 1 - Схема экспериментального стенда
Цель исследования: определить зависимость эффективности очистки воздуха от пылевых частиц от количества зон осаждения многозонного электрофильтра.
Материалы и методы исследования
Для измерения температуры Т и относительной влажности ^ воздуха использовался комбинированный прибор БМ-2. Во время проведения экспериментов названные параметры изменялись в следующих диапазонах: Т-20.. ,25°С, ^ — 50 ... 70%.
Высокое напряжение на электрофильтр подавалось от источника высокого напряжения со схемой и измерялось с помощью киловольтметра. С-196 (рис.2).
Рисунок 2 - Схема генератора высоких импульсов Коронирующая система зоны зарядки электрофильтра - игольчатые электроды между металлическими пластинами (рис.3, а).
Некоронирующие электроды зоны зарядки - металлические пластины толщиной 0.8 мм, изолированные от корпуса диэлектриком [4]. Межэлектродное расстояние - 10 мм. Входное сечение электрофильтра 178*178 мм, длина по воздуховоду 410 мм.
Зона осаждения - 1 или 2 рамы с металлическими пластинами (рис.3, б). Межэлектродное расстояние - 12 мм.
а) б)
Рисунок 3 - а) пластина с коронирующими и заземленными электродами; б) пластина с
осадительными электродами
Исследование проводилось в помещении 10,8 м на естественной среде лаборатории. Для этого прибором ПК.ГТА-0,3-002 измерялась концентрация пылевых частиц размером 0,5 мкм на входе и на выходе электрофильтра. Результаты и обсуждение
Значение эффективности очистки рассчитывалось по формуле (1).
= пт-иг =1-П,,
' и . п . ^ '
где -эффективность очистки;
ni, n2 - количество частиц на входе и на выходе электрофильтра соответственно. На рисунке 4 представлены результаты эксперимента по исследованию зависимости эффективности очистки воздуха от пылевых частиц многозонным электрофильтром с одной зоной осаждения.
120
а;
2 -й
а> ю о
£ (D
-Э-
-э-
100
95.89
80
60
40
20
86,5
11,16
размеры пылевых частиц ■ 0,3 мкм ■ 0,5 мкм ■ 0,8 мкм
Рисунок 4 - Эффективность очистки воздуха от пылевых частиц размером 0,3 мкм, 0,5 мкм и 0,8 мкм на выходе электрофильтра
Рисунок 5 - Эффективность очистки воздуха от пылевых частиц размером 0,3 мкм, 0,5 мкм и 0,8 мкм на выходе многозонного электрофильтра Данные результаты показывают, что электрофильтр имеет высокую эффективность очистки от пылевых частиц размером 0.5 мкм и выше, но недостаточную эффективность
очистки от пылевых частиц размером 0,3 мкм. В связи с этим предлагается изменить конструкцию электрофильтра, дополнив дополнительной зоной осаждения.
На рисунке 5 представлены результаты эксперимента по исследованию зависимости эффективности очистки воздуха от пылевых частиц многозонным электрофильтром с двумя зонами осаждения.
Данные результаты показывают, что многозонный электрофильтр с двумя зонами осаждения имеет более высокую эффективность очистки от пылевых частиц размером от 0,3 до 0.5 мкм.
Выводы
Проведенные исследования многозонного электрофильтра показали, что эффективность очистки воздуха от пылевых частиц возрастает с увеличением зон осаждения. При этом наибольшую эффективность очистки многозонный электрофильтр имеет при размерах пылевых частиц 0,8 мкм. Предположительно это связано с оседанием пыли на осадительных электродах и снижению из-за этой причины эффективности очистки от пыли. Дальнейшие исследования разработанной установки необходимо направить на устранение этой проблемы, поиску оптимального способа очистки пластин электрофильтра от осевших пылевых частиц, а также исследованию эффективности обеззараживания воздушной среды.
Список используемых источников:
1. Довлатов И.М. Способы обеззараживания воздуха от патогенной микрофлоры в птицеводческих помещениях [Текст] / 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. Звездакова, О.В. Совершенствование двухзонного электрофильтра для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды: Дис. канд. техн. наук.- 05.20.02 / ЧГАУ. - Челябинск, 2009. - 164с.
3. Микроклимат в птичнике [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://minifermer.org/read/16/9-mikroklimat-v-ptichnike-kuryatnike.html (дата обращения: 20.12.2020)
4. Овсянникова Е.А. Современные электроизоляционные материалы. Инновационные подходы к развитию науки и производства регионов: взгляд молодых ученых - Тверь: ТГСХА, 2020. - 484 с.
5. Паникар И.И., Гаркавая В.В., Севрюков Ю.И. Промышленное птицеводство и охрана окружающей среды. - М.: Росагропромиздат, 1988. - 80 с.
6. Селезнева ДМ. Анализ конструкций электрофильтров для сельскохозяйственных помещений. Доклады ТСХА: Сборник статей. Выпуск 292. Часть I -М.: Издательство РГАУ-МСХА, 2020. - 132-134 с.
7. Селезнева, Д.М. Аналитический обзор установок для обеззараживания и обеспыливания сельскохозяйственных установок. Доклады ТСХА: Сборник статей. Вып. 291. Ч. II. М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2019. - 303-306 с.
8. Юферев Л.Ю., Селезнева Д.М. Совершенствование процессов обеззараживания и обеспыливания воздушной среды сельскохозяйственных помещений на основе электрофильтрации воздуха. - М.: Международный технико-экономический журнал, 2019. № 5. 42-48 с.
9. Andreev L., Yurkin V. Theoretical substantiation of resourcesaving system of recycle air clearing. Proceedings of the International Conference «Actual Issues of Mechanical Engineering» (AIME2018).
10. Andreev L., Yurkin V., Basumatorova Y3 THE PURIFICATION OF THE ENVIRONMENT FROM HYDROGEN SULPHIDE BY USING WET ELECTRO-FILTER сборнике: E3S Web of Conferences. Innovative Technologies in Environmental Science and Education, ITESE 2019. 2019. С. 01029.
11. Samarin G.N., Vasilyev A.N., Zhukov A.A., Soloviev S.V. Optimization of microclimate parameters inside livestock buildings. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2019. Т. 866. С. 337-345.
Селезнева Дарья Михайловна, старший преподаватель кафедры автоматизации и роботизации технологических процессов имени И.Ф. Бородина, Россия, Москва, ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, +79150894093, 127550, ул. Тимирязевская, 49, e-
mail: shlepina-dasha@mail.ru
CONDUCTING TESTS OF A MULTI-ZONE ELECTRIC FILTER FOR DUSTING AIR OF
AGRICULTURAL AREAS
Abstract. The high density of birds in a confined space is the one of the problems in the poultry industry. This problem leads to microclimate parameters decline and to increase in bird morbidity. It is known that electrostatic precipitators are widely used to clean the air of agricultural premises from dust. Electrostatic precipitators have various designs, while their efficiency in the fight against dust varies from 80 to 99%, depending on the design parameters and the state of the indoor air. The most cost-effective solution is the use of two-zone electrostatic precipitators in agricultural premises, which have a simple design and low power consumption. The purpose of the article is to study the effectiveness of using a multi-zone electrostatic precipitator for air purification, depending on the number of collecting plates and the size of dust particles. The results of the study have showed a positive effect from the use of a multi-zone electrostatic precipitator with two collecting plates.
Keywords: microclimate of poultry houses, disinfection of agricultural premises, dedusting of agricultural premises, multi-zone electrostatic precipitator, bactericidal lamp
Selezneva Daria, Senior Lecturer, Department of Automation and Robotization of Technological Processes named after I.F. Borodin, Russia, Moscow, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Russian State Agrarian University-Moscow Timiryazev Agricultural Academy", +79150894093, 127550, st. Timiryazevskaya, 49, e-mail: shlepina-dashaamail. ru
