ҚУЁШ ВА БИОЭНЕРГИЯ БИЛАН ИСИТИЛАДИГАН “ЧОРВАЧИЛИК-ГЕЛИОИССИҚХОНА КОМПЛЕКСИ” НИНГ НОСТАЦИОНАР ҲАРОРАТ РЕЖИМИНИ МАТЕМАТИК МОДЕЛЛАШТИРИШ НАТИЖАЛАРИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УУТ 662.997

Эргашев Ш.Х,., Узоков F.H., Файзиев Т.А.

ЦУЁШ ВА БИОЭНЕРГИЯ БИЛАН ИСИТИЛАДИГАН "ЧОРВАЧИЛИК-

ГЕЛИОИССЩХОНА КОМПЛЕКСИ" НИНГ НОСТАЦИОНАР ХАРОРАТ РЕЖИМИНИ МАТЕМАТИК МОДЕЛЛАШТИРИШ НАТИЖАЛАРИ

Эргашев Ш.Х, - ассистент; Узоков F.Н. - т.ф.д., профессор; Файзиев Т.А. - т.ф.н., доцент (Кдрши мухандислик-иктисодиёт институти)

В статье разработана нестационарная математическая модель системы отопления гелиотеплицы в нестационарном режиме на основе энергии биогаза из отходов животноводства и солнечной энергии, позволяющая рассчитать коэффициент использования тепла животноводческих помещений.

Ключевые слова: гелиотеплица, теплопотери, ограждающие конструкции, пол, расходуемый воздух, обогрев, животные, количество теплоты, испарения влаги, математическая модель.

The article developed a non-stationary mathematical model of the solar greenhouse heating system in non-stationary mode based on the energy of biogas from animal waste and solar energy, which makes it possible to calculate the heat utilization factor of livestock buildings.

Key words: solar greenhouse, heat loss, enclosing structures, floor, consumed air, heating, animal, amount of heat, moisture evaporation, mathematical model.

Х,озирги вактда мамлакатимизда чорвалар парвариш килинадиган биноларда талаб килинадиган иклим режимини яратиш учун энергия тежамкор, самарадорлиги юкори булган техника ва технологияларни жорий этиш, хусусан кайта тикланадиган энергия манбаларидан фойдаланишга алох,ида эътибор каратилмокда. Шу максадда, куёш ва биоэнергиядан фойдаланиб талаб килинадиган иклим режимини яратишга мулжалланган ясси девор сувли бак ва тупрок ости иссиклик аккумуляторли гелиотеплица-чорвачилик комплексидан иборат курилмасининг тажриба варианти ишлаб чикилди. Таклиф килинган энергия тежамкор комплекснинг х,исоб схемаси 1-расмда келтирилган. Иссикхонанинг ички иклими усимлик мах,сулотларини етиштириш учун оптимал шароитларга эга ва узгармас булиши шарт. Иссикх,онада хдрорат, хдвонинг намлиги ва куплаб параметрлар назорат килиниши керак. Шу максадда, бир катор тадкикотчилар томонидан куёш иссик;хоналарига кушимча тизимлар таклиф килинган [ 1 -4].

Чорвачилик биноси 40 бош чорвага мулжалланган булиб, чорвалардан ажраладиган эркин иссиклик окимини утилизация килиш оркали гелиоиссикхона хдвосини кисман иситиш билан бир каторда чорвачилик биноси хдвоси таркибидаги зарарли газлар микдори меъёрлаштирилади. ^уёшли кунларда гелиоиссикхонага тушадиган куёш энергияси тупрок остига, чорвачилик биноси ва гелиоиссикхона оралигида жойлашган сувли бак аккумуляторга аккумуляцияланади. Сурункали булутли кунларда биогаз курилмасидан олинган газ х,исобидан козон курилмасида киздирилган сувни узатиш

хисобига гелиоиссикхонада микроиклим яратилади. Комбинациялаштирилган гелиоиссикхона-чорвачилик комплексини иссиклик режимини конструктив, техник, технологик ва метеорологик параметрларини хисобга олиб математик моделини куйидагича ёзиш мумкин:

^чорЛ?)

dт '"" """ """ ""....." "............ (1)

р . V ■ с чор = Q - (Q + Q + О, + Q ф) - Q ;

г чор 1 чор. ^-х^тус. вен. буг. инф.' ^ вен .таш '

р . V . с исУ ' = Q + Q ,+ Об - Q

г ис л _ вен. ¿-'рад. ^ бг тус .ис.

^лЛ?) dт

Чорвалардан уларнинг тирик массасига боглик равишда иссиклик, намлик ва карбонат ангидрид газлари ажралиб чикади. Чорвалардан эркин ажралган иссиклик окимини куйидагича ёзишимиз мумкин [5]:

Ор.= п Ячор.-к® (2)

бунда, п -чорва моллари сони, дчор - битта чорва молдан ажраладиган эркин иссиклик

окими, Вт; к^ - бино хаво хароратига боглик холда чорва молларидан эркин иссиклик

ажралишига тузатиш коэффициенти (1-жадвал).

Чорвачилик биносининг тусиклари оркали иссиклик йукотилишини ташки девор, шип ва пол оркали йукотишларга булиб, бу тенгламани куйидагича ифодалаш мумкин [6]:

Qmус. Qт.д. + Qпот. + Qпол

'К (К + F ) К К л

1 т.д._ + V дер эш> + 1 пот ^ 1 пол

(г -г ) (3)

тр тр и и чор. тташ. / V-'/

V т.д. то. от ол)

бу ерда Ктд., Кдер , Кэш , Кпот , Кпол, - мос равишда чорвачилик биносининг ташки девори,

2

деразаси, эшиги, потологи ва пол кисмларнинг юзаси, м ; Ятд , Ято , Япот, Япол - мос равишда чорвачилик биносининг ташки девори, ойна, потолок ва пол кисмлари материалларининг термик каршилиги, (м2 -0 С)/ Вт ; гчор - чорвачилик биносининг ички

0 П 0г<

харорати, С ; гташ - ташки хдво харорати, С .

Чорвачилик биноси ва гелиоиссикхона уртасидаги хаво алмашинуви бу гелиоиссикхонанинг карбонат ангидридга булган эхтиёжидан келиб чикиб таъминланади [7]. Улар орасидаги вентиляция оркали иссиклик алмашинувини куйидагича ифодалаймиз:

О = L ■ р ■ си- г ) (4)

вен гх х\ чор. ис / V /

бу ерда L - хавонинг хажмий сарфи, м / с ; рх - хавонинг зичлиги, кг / м ; сх - хавонинг

солиштирма иссиклик сигими, Ж /(кг -0 С); гис - гелиоиссикхонанинг ички харорати, 0 С.

Чорвачилик биносининг нам сиртидан бугланадиган намлик (поллар, сугоришдан, озикланишдан ва бошкалардан), чорва молларидан ажраладиган умумий намликни 25 фоизига тенг, яъни

Жбуг = 0,25Щ = 0,25■ И■ кт

Чорвачилик биносининг нам сиртидан намликнинг бугланишига сарф этиладиган иссиклик йукотилиши куйидаги формуладан аникланади [5]

О^. = 0,278 ■ 2,49 ■ Щбуг = 0,173 ■ И Щ ■ к„ (5)

бу ерда п - чорвалар сони; Щ - бир бош чорвадан ажраладиган сув буги микдори, г / соат ; кгЩ - бинодаги хаво хароратига боглик холда чорвалардан намлик ажралишини узгаришини инобатга олувчи тузатиш коэффициенти (1-жадвал) [8].

1-жадвал

Х,аво х,ароратига боFлик х,олда чорвалардан намлик ажралиши узгаришини инобатга

олувчи тузатиш коэффициенти

Чорвачилик биносининг ички ^р^ати гчор, °С Тузатиш коэффициентлари

Эркин иссиклик ажралиши буйича, к^ Намлик ажралиши буйича, кт

-10 1,59 0,61

-5 1,43 0,67

0 1,21 0,76

5 1,12 0,86

10 1,00 1,00

15 0,85 1,24

20 0,63 1,70

25 0,30 2,40

Инфильтрация оркали йукотиладиган иссиклик окими тусиклар оркали йукотиладиган иссикликнинг 30% кисмига тенг деб кабул киламиз ва куйидагича ифодалаймиз:

(р (р + р ) р F ^ 0,= 0,3• Q = 0,3 + —^-— + + (t _t ). (6)

л^инф. ' л^тус. ' г, г, г, г, V чор. таш.' 4 у

и и и и

V т.д. т.о. пот пол )

чор.

Чорвачилик биноси ва гелиоиссикхона уртасида доимий равишда х,аво алмашинуви булганлиги сабабли, гелиоиссикхонани иссикликга булган э^тиёжини бир кисми вентиляция оркали копланади. Бундан ташкари куёшли кунларда куёш энергияси билан х,ам гелиоиссикхона иситилади. Гелиоиссикхонага тушган куёш радиацияси куйидаги ифода ёрдамида х,исобланади [9]:

О ,= а •а • к . • р (7)

^ рад. 1 туш. ут каи ис. V У

бу ерда рис - гелиоиссикхонанинг ишчи юзаси; аут, ккаи - мос равишда гелиоиссикхонага тушадиган куёш нурланишини ютиш ва утказиш коэффициентлари, аут = 0,8; ккаи = 0,8;

атуш - юза бирлигига тушувчи куёш нурланиши, дтуш = 200 ^ 500Вт / м2.

Гелиоиссикхона ташки тусиклари оркали йукотиладиган иссикликни куйидагича ифодалашимиз мумкин [10]:

О = к к • К • р (г - г ) (8)

^тус.ис. инф. тус. исЛ ис. таш./ V /

бу ерда кинф - инфильтрация коэффициенти, кинф = 1,11; ктус - тусик коэффициенти

булиб, гелиоиссикхона тиник юзасининг инвентар (ишчи) юзасига нисбатига тенг, ктус = 1,25; К - гелиоиссикхона ва ташки мух,ит уртасидаги иссиклик узатиш

коэффициенти булиб, икки каватли полиэтилен плёнка учун К = 5,8Вт /(м2 -0 С) [10].

Тунги сурункали куёшсиз вактларда гелиоиссикхонани биогаз козон курилмаси оркали киздирилган иссик сув билан иситилади ва ушбу иссикликни куйидагича х,исоблаш мумкин [11] :

0& = Ос • с • (гс - г:) , (9)

бу ерда Gc - иссиклик ташувчининг (сув) массавий сарфи, кг / с; сс - иссиклик

ташувчининг (сув) солиштирма иссиклик сигими, ж /(кг 0 С); гс, г'с - мос равишда сувнинг

гелиоиссикхона иситиш тизимига киришдаги ва чикишдаги х,ароратлари, С .

(2)-(9) ифодаларни эътиборга олиб (1) тенгламани чорвачилик биноси ва гелиоиссикхонанинг ички хдроратларини вакт буйича узгаришини (гчор (т), гис(т))

ифодаловчи биринчи тартибли чизикли дифференциал тенгламалар куринишида куйидагича ифодалаймиз:

dKop (r)

1,3 •

F_

к K.,

(F, + F ) F F

I У дер эш ' ^ пот | 1 пол

R

RR

+ L • Рх • C;

dr

1,3

F (F, + F ) F

1 т.д. | v дер эш' 1 п К Rm d. Rm o.

Рх -Кор • Сх F

пот пол

L

-Кор (r) + —tuc.(r) +

чор

RR

Ячор.- ktQ 0,173 • n -Wj • ktW _

Р •V • c

х чор

Р •V • c p •V • c

х чор х х чор

dtuc (r) Кинф. ■ Ктус. ■ К ■ Кс + L ■ Рх ■ Сх . , . L К..„, ■ K_„ • К • F„ ■ t.

dr

p •V • c

г х ис х

-КсГ + — Кор (r) +

чор х х чор х

• к

инф. тус. " *" "* ис. "таш.

p -V • c

х ис х

+ аут • Ккай • Кс. • Чтущ. GQ • ^ • (tQ - t'c )

p •V • c

х ис х

p •V • c

х ис х

(10) дифференциал тенгламаларни ечиш учун хавонинг зичлиги ва солиштирма иссиклик сигимини харорат буйича узгаришини хисобга олмаган холда динамик холатда MATLAB/Simulink дастуридаги блок схемасини (2-расм) тузиб чикамиз. 2021йилнинг 11 январидаги ташки хдво харорати ва куёш радиациясини соатлик узгаришини Globa Solar Map тизимидаги маълумотлар буйича 2-расмдаги блок схеманинг динамик холатдаги натижаси 3-расмда келтирилди.

2-расм. Гелиоиссикхона-чорвачилик комплексининг иссиклик таъминоти тизимининг динамик х,олатдаги математик моделининг MATLAB/Simulink дастуридаги блок схемаси.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ■1 '

—в— чоришак бшкюаг ирорйггн —В— гелкакпкиша хартрагн

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . ¡ .

СттечЕк И1К1, спт

3-расм. ^ушимча иситиши тизими ишламаганда чорвачилик биноси ва гелиоиссикхона хароратини соатлик узгариши (12.01.2021).

|

|

|

3-расмдан куриш мумкинки, кечаси хаво харорати -20С булганда чорвачилик биносининг хдрорати 130С, гелиоиссикхона харорати эса 6 С, кундуз куни ташки хаво харорати 70С хамда куёш радиацияси 388 Вт/м2 булганда чорвачилик биносининг харорати 300С, гелиоиссикхона харорати эса 340С кийматгача кутарилишини куриш мумкин. Бундай холатда (соат 9-00 дан 16-00 гача) чорвачилик биноси билан ташки мухит оркали вентиляция тизимини кушилиши билан ортикча иссикликни бартараф килиш мумкин (4,а-расм.). Тунги харорат режимидан куриш мумкинки гелиоиссикхона харорати 60С гача пасайиб кетганда (соат 18-00 дан 8-00) гача чорвалар чикиндисидан

олинадиган биогазни сувли киздириш козонида ёниши натижасида олинадиган иссик сув иситиш тизими оркали хам гелиоиссикхона иссиклик юкламаси копланади. Гелиоиссикхонани иситиш тизимидаги иссиклик ташувчининг массавий сарфи Gc = 1 кг / с , кириш ва чикиш хароратлари tc = 69,8 °С, tc = 64,7 0С (тажрибадан олинган) эканлигини эътиборга олсак Q& = 21,3 кВт иссиклик олиб келинади ва гелиоиссикхонада харорат режимининг нормал холатига эришилади (4,б-расм).

режимда иситиш тизими ишлаб турган вактдаги (б) харорат режими.

Хулоса:

- "Чорвачилик-гелиоиссикхона комплекси"нинг иссиклик балансини математик моделини хисоблаш учун MATLAB/Simulink пакетида динамик холатдаги блок схемаси тузиб чикилди;

- 11.01.2021 кундаги об-хаво маълумотлари асосидаги динамик холатдаги блок схема (2-расм) натижасидан куриш мумкинки (3-расм), кундуз куни ташки хаво харорати 70 С хамда куёш радиацияси 388 Вт/м2 булганда чорвачилик биносининг харорати 300 С, гелиоиссикхона харорати эса 340 С кийматгача кутарилади. Бундай холатда чорвачилик биноси билан ташки мухит оркали вентиляция тизимини кушилиши билан чорвачилик биносининг харорати 200 С, гелиоиссикхонанинг харорати 28,60 С гача тушади (4а-расм).

- гелиоиссикхона иситиш тизимида биореактор оркали олинган биогазни сув киздириш козонида ёниши натижасида олинган иссик сув хисобидан тунги вактларда кушимча иситиш оркали гелиоиссикхона ва чорвачилик биносининг хароратини ошириш мумкин. Иситиш тизимидаги иссик сувнинг массавий сарфи 1 кг/с булганида, чорвачилик биносининг ички харорати 200С, гелиоиссикхонанинг ички харорати 17,50С гача кутарилади (4б-расм). Ушбу холатда гелиоиссикхона иссиклик юкламасини 84% (21,37 кВт) биогаз иссиклик таъминоти тизими оркали, 16% (3,98 кВт) ни чорвачилик биносининг утилизацияси оркали коплаш мумкинлиги аникланди.

АДАБИЁТЛАР

1. Ghosh, A., Ganguly, A., 2017. Performance analysis of a partially closed solar regenerated desiccant assisted cooling system for greenhouse lettuce cultivation. Sol. Energy 158, 644653.

2. Ozgener, L., Ozgener, O., 2010. Energetic performance test of an underground air tunnel system for greenhouse heating. Energy 35 (10), 4079-4085.

3. Ghosal, M.K., Tiwari, G.N., 2006. Modeling and parametric studies for thermal performance of an earth to air heat exchanger integrated with a greenhouse. Energy Convers. Manage. 47 (13-14), 1779-1798.

4. Sharan, G., Prakash, H., Jadhav, R., 2004. Performance of Greenhouse Coupled to EarthTube-Heat-Exchanger in Closed-Loop Mode.

5. Khayriddinov B.E., Namazov F.A., Ergashev Sh.H. About mathematical of heliobioenergetic citcuit for heating system of stock and poultry buildings. «Развитие энергосистем АПК: перспективные технологии» материалы международной научно-практической конференции Института агороинженерии, Челябинск, 2018. p.p 101-107.

6. Хайриддинов Б.Э., Холмирзаев Н.С., Эргашев Ш.Х., Нурматова Д.Ж., Отамуродов Р.Г. Математическая модель гелиобиоэнергетического контура для системы отопления животноводческих помещений. Международный научный журнал Молодой учёный №24 (158)/2017. С. 209-212.

7. Эргашев Ш.Х., Хайриддинов Б.Э. Исследование теплопередачи подпочвенного аккумулятора тепла гелиобиоэнергетической отопительной системы гелиотеплица-животноводческие помещения. Наука, техника и образование. Научно-методический журнал. Москва 2019. №11(64) . с. 34-41.

8. Didier Oudart, Etienne Paul, Paul Robin, Jean Marie Paillat. MATHEMATICAL MODELING OF WEIGHT AND THERMAL BALANCES DURING WINDROW COMPOSTING OF LIVESTOCK EFFLUENTS. Emissions of gas and dust from livestock, IFIP - Institut du Porc, 2013. ffhal-01461135.

9. Uzakov G.N. Technical and economic calculation of combined heating and cooling systems vegetable store-solar greenhouse// Applied Solar Energy. - Allerton Press, USA, 2012. -vol.48, №1. -PP. 60-61.

10. G.N. Uzakov. "Calculation of the heat engineering characteristics of a combined system of a vegetable storage facility and solar greenhouse". // Applied Solar Energy 47.3 (2011): 248251.

11. Shakhriyor Khamudillayevich Ergashev, Botir Egamberdiyevich Khayriddinov, Tulkin Amirovich Fayziyev. Biogas installation for processing of organic biomass. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. Vol. 7, Issue 12, December 2020. pp. 16250-16256.