CC BY
30
УДК 697.92
Сподинюк Н.А., к.т.н., асистент© Нацюналънийутверситет «Львгвська полтехшка»
ТЕОРЕТИЧН1ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМУ В ПРИМ1ЩЕНН1 ПТАШНИКА
В cmammi наведет теоретичт дослгдження температурного режиму примщення пташника, що проводились на ф\зичнт модел\. Враховувався вплив фактор1в на формування температурного режиму в пташнику при використант в якост1 опалювалъних прилад1в тфрачервоних нагр1вач1в. В результатi дослгдженъ отримана система балансових р1внянъ теплових nomoKie в примщенш пташника. В результатi розрахунку системи р1внянъ можна визначити необх1дну потужшсть тфрачервоного нагр1вача для забезпечення температурного режиму безпосереднъо в зот вирощування птиц1. Це дозволить забезпечити необхгднг зоогтешчш умови в мжцях перебування птиц1 гз яюснимрегулюванням температури повтря по Mipi росту птиц1.
Ключое1 слова: тфрачервонии нагр1вач, тепловий nomix, зона перебування птиц1.
УДК 697.92
Сподинюк Н.А., к.т.н., асистент Националъныйуниверситет «Львовская политехника»
ТЕОРЕТИЧН1ДОСЛЩЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМУ В ПРИМ1ЩЕНН1 ПТАШНИКА
В статье приведены теоретические исследования температурного режима помещения птичника, проводимые на физической модели. Учитывалось влияние факторов на формирование температурного режима в птичнике при использовании в качестве отопительных приборов инфракрасных обогревателей. В результате исследований получена система балансовых уравнений тепловых потоков в помещении птичника. В результате расчета системыуравненийможно определить необходимуюмощность инфракрасного обогревателя для обеспечения температурного режима непосредственно в зоне выращивания птицы. Это позволит обеспечить необходимые зоогигиенические условия в местах обитания птицы с качественным регулированием температуры воздуха по мерероста птицы.
Ключевые слова: инфракрасный обогреватель, тепловой поток, зона обитания птицы.
PhD, Lecture Nadiia Spodyniuk National University "Lviv Polytechnic" THEORETICAL INVESTIGATION OF TEMPERATURE REGIME IN POULTRY HOUSE'S PREMISE
The article presents the theoretical research of temperature control in poultry house that took on a physical model. Take into account the influence of factors on the formation temperature regime in the poultry house when used as heaters infrared emitters. As a result of investigations the system of balance equations of heat flow in
©СподинюкH.A., 2014
176
the room poultry house is showed. As a result of the calculation of systèmes equation can determine the necessary power of infrared heater for ensuring temperature control in the area of breeding birds. This will provide the necessary conditions in zoo hygienic stay with quality bird control temperature to the extent of growth of poultry.
Key words: infra-red heater, heat flow, zone of poultry stays.
Вступ. Основними умовами проектування i експлуатаци систем опалення е пщтримання необхщного м1крокл1мату в примщеннях пташниюв, оскшьки ф1зюлопчш процеси терморегуляцп птищ суттево вщр1зняються вщ ф1зюлопчних процеав шших тварин.
При вирощуваш птищ м'ясних порщ вщхилення температури пов1тря вщ необхщного значения лише на один градус призводить до пом1тного зниження продуктивное^ птищ. Вщтак, завданням сучасних систем теилозабезпечення примщень пташниюв е пщтримання необхщних темиературних параметр1в в мкцях иеребування птищ i3 яюсним регулюванням температури пов1тря по Mipi росту птищ.
До таких систем вщносяться системи шфрачервоного опалення. За даними сучасних дослщжень, при ïx застосуванш економ1я енергоресурЫв може сягати 40 - 50%, в пор1внянш з шшими опалювальними системами. KpiM цього, використання шфрачервоних випромшювач1в дозволить забезпечити необхщш зооппешчш умови безпосередньо в 30Hi вирощування птищ. У той же час, нестача надшних методик розрахунку систем шфрачервоного опалення i метод1в визначення ращональних параметр1в шфрачервоних нагр1вач1в ускладнюе проектування цих систем.
Саме тому метою дослщження було врахування можливих фактор1в впливу на температурний режим примщення пташника на ф1зичнш модел1 та побудова балансових р1внянь для визначення температурних параметр1в.
Теоретичш дослщження. Для розрахунку теплового балансу примщення пташнику необхщно врахувати вплив на температурний режим зони перебування птищ систем опалення i вентиляци. Пташник обладнаний системою мехашчно! загальнообмшно1 вентиляци. Системою теплозабезпечення пташника служать шфрачервош HarpiBani, призначеш для локального нагр1ву зони перебування птищ (рис. 1). Система працюе наступним чином. 1нфрачервоний нагр1вач 1 здшснюе локальний HarpiB зони вирощування птищ. Витяжним зонтом 2 вщбуваеться видалення забрудненого пов1тря разом з часткою невикористаного тепла з-пщ шфрачервоного нагр1вача. Ця кшькють тепла використовуеться на догр1в припливного пов1тря шляхом теплопередач1 в рекуператор! тепла 4. Припливне пов1тря догр1ваеться до необхщно! температури пов1тропщ1гр1вником 5 i подаеться в примщення пташнику через припливш реш!тки 6. Осьовий вентилятор 3 призначений для видалення забрудненого пов1тря безпосередньо з зони перебування птищ. Осв1тлення в пташнику здшснюеться за допомогою осв1тлювальних прилад1в 7.
При використанш р1внянь теплового балансу для примщення пташнику були прийнят1 таю обмеження:
177
- променевий тепловий пот1к вщ шфрачервоного нагр1вача надходить лише до пщлоги пташника;
- приймаеться одноразова рад1ацшна теплопередача вщ поверхш пщлоги пташника до поверхонь примщення;
- розподш температури на кожному характерному елемент1 р1вном1рний;
- викривлення температурного поля на стиках елемент1в не враховуеться;
- променев1 теплов1 потоки не поглинаються пов1трям;
- вщсутне вщдзеркалення променевих потоюв;
- температура поверхонь в примщенш пташника однакова
Рис. 1. Розрахункова схема теплових потокт примщення пташника
1 - тфрачервонии нагр1вач; 2 - витяжнии зонт системы витяжногвентиляцИ; 3 - осъовии вентилятор системи витяжногвентиляцИ; 4 - рекуператор тепла; 5 - повтронагр1вник; 6 - припливнарештка; 7 - освтлювалънии прилад
3 врахуванням прийнятих обмежень та впливу системи теплозабезпечення на формування температурного режиму в пташнику було складено р1вняння теплового балансу для поверхш пщлоги пташника, складов! яких вщнесеш до 1м2 площ1 поверхш пщлоги:
178
X Яшдл+ Яшдл-в + Я шдл-з Явипар Я1чн-шдл Яптищ-шдл , (1)
I=1
п
де ^ Ящл - сумарний променевий тепловий пот1к з поверхш пщлоги
1=1
пташника на /-т1 поверхш; ЯпвдЛ-в - конвективний тепловий пот1к вщ поверхш пщлоги пташника до внутршнього пов1тря; Явипар - тепло, що витрачаеться на
випаровування вологи з послщу \ глибоко! пщстилки; Я;чн_п;дл - тепло, яке отримуе пщлога пташнику променевим шляхом вщ шфрачервоного нагр1вача; Яптищ -шдл - тепловий ПОТ1К, що надходить до поверхш пщлоги пташника вщ тша птищ шляхом випромшювання.
Р1вняння теплового балансу пов1тря в примщенш пташника мае вигляд:
Я + а + а .+ а + а = а + а ,и+ Я (2)
-/шдл-в -/1чн-в -/птищ-в -/осв-в -/вент-в -/втр -/шф -/в-вент? V /
де Япвдл -в - конвективний тепловий пот1к з поверхш пщлоги до пов1тря в примщенш; Я1ЧН-в - конвективний тепловий пот1к, що передаеться вщ шфрачервоного нагр1вача до пов1тря в примщенш; ЯПТищ-в - конвективний тепловий пот1к, що передаеться вщ тша птищ в примщення; Я0св-в - тепловий пот1к, що надходить в примщення вщ осв1тлювальних прилад1в; ЯВент-в -тепловий потж, що надходить в примщення вщ системи припливно! вентиляци; Явтр - тепловтрати в примщенш пташника через зовшшш захищення; я1Нф -шфшьтрацшш тепловтрати, що виникають внаслщок вривання холодного пов1тря кр1зь двер11 ворота пташника; Яв-вент - тепловий пот1к, що видаляеться з примщення системою витяжно! вентиляци.
Комфортш умови для птищ визначаються з теплового балансу поверхш тша птищ:
п
ЯПТИцН ^ ЯПТИЩ-В Я^ЧН-птищ (3)
I=1
п
^ Ятищл - сумарний променевий тепловий пот1к з поверхш тша птищ на /-т1
1=1
поверхш; Яптиц¡-в - тепловий потж, що надходить вщ тша птищ до пов1тря в примщенш; Я^-тнщ - променевий тепловий потк, що надходить вщ поверхш шфрачервоного нагр1вача до поверхш тша птищ.
Загалом математична модель теплових потоюв, що характеризують формування температурного режиму примщення пташника складалася з п+2 р1внянь I мала вигляд:
179
^ 1 дшдл -[ ^ ^шдл-в ^ ^випар д1чн-тдл ^ дптищ-шдл;
/=1
п
^ 1 дшдл -[ ^ дшдл-в ^ ^випар д1чн-тдл ^ дптищ-шдл;
1-1
........................................................................................................................................................................(4)
п
^ \ дтдл -1 ^ дтдл-в ^ ^випар д1чн-тдл ^ дптищ-шдл;
1=п
дшдл-в ^ д1чн-в ^ дптищ-в ^ ^осв-в ^ ^вент-в двтр ^ дшф ^ ^в-вент;
п
^ 1 дптищ-1 ^ ^птищ-в д1чн-птищ. . г=1
Ця система з п+1 р1внянь мае наступи! невщом1 параметри: сумарний променевий тепловий пот1к з поверхш пщлоги на кожну з п розрахункових
п—1
зовшшшх захищень, ^ дп&рд ; тепловий потж, що надходить вщ тша птищ до
1=1
пов1тря в примщенш, дптиц;-в; променевий тепловий пот1к, що надходить вщ поверхш шфрачервоного нагр1вача до поверхш тша птищ д;чн-птиц;. Кшьккть невщомих величин у систем! р1внянь: п+1, тобто система мае один единий розв'язок.
В результат! розрахунку системи р1внянь можна розрахувати необхщну потужшсть шфрачервоного нагр1вача, що визначаеться за законом променево-конвективного теплообмшу [1,.. .3]:
^нагр ^нагр-/ ^нагр ^нагр-/
(Т V " ( т Л4
нят _ ^ I 1 ,■ I
1100J
V 100 у
• ^ .(г -X ) (5)
нагр V нагр в / 4 '
+ а
нагр нагр \ нагр
де ^нагр-г - коефшдент опромшення з поверхш нагр1вача до /-то! поверхш захищення в пташнику; ^наГр, - площа поверхш шфрачервоного нагр1вача, м1; £нагр-г - приведений В1ДНОСНИЙ коефшдент випромшювання м1ж поверхнею
нагр1вача та /-тою поверхнею в пташнику; С0 - коефшдент випромшювання абсолютно чорного тша, С0=5,670 Вт/(м1-°К4); Гнагр, Т[ - температури вщповщно поверхш шфрачервоного нагр1вача та /-то! поверхш в пташнику, К; анагр -
коефшдент тепловщдач1 шфрачервоного нагр1вача, Вт/(м1К); Хв - температура пов1тря в пташнику, °С; п - кшьккть /-тих поверхонь в пташнику.
Висновки. В результат! проведених теоретичних дослщжень було складено тепловий баланс зони вирощування птищ з врахуванням можливих фактор1в впливу на температурний режим. Отримано систему р1внянь, що дозволяе розрахувати необхщну потужшсть шфрачервоного нагр1вача для
180
забезпечення температурного режиму в зош перебування птищ згщно зооветеринарних вимог щодо И вирощування.
Л1тература
1. Худенко A.A. Теплове моделювання стосовно живих оргашзм1в / Худенко A.A. // Вентиляц1я, осв1тлення та теплогазопостачання: Науково-техн1чний зб!рник. Вип.6. - К.: КНУБА. - 2003. - С. 34 - 38.
2. Мачкаши А. Лучистое отопление / Мачкаши А., Банхиди Л.; [пер. с венг. В.М. Беляева]; под. ред. В.Н. Богословского и Л.М. Махова. - М.: Стройиздат, 1985. - 464 с.
3. Шевцов В.В. Локальный газовый инфракрасный обогрев при напольном содержании бройлеров: автореф. дис. на здобуття наук. Ступеня канд. техн. наук: спец. 05.20.01 «Механизация сельскохозяйственного производства» / В.В. Шевцов. - М., 2002. - 20 с.
Рецензент - д.с.-г.н., професор Козенко О.В.
181
