Формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях
Створення систем забезпечення мікроклімату в місцях перебування тварин шляхом економії теплової енергії. Розрахунок складових частин теплообміну між твариною та навколишнім середовищем з урахуванням процесів, які зумовлені характерною поведінкою тварини.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 31.01.2014 |
| Размер файла | 315,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Харківський державний технічний університет
будівництва та архітектури
Гузик Дмитро Володимирович
УДК 631.22:628.8
05.23.03 _ вентиляція, освітлення та теплогазопостачання
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях
Харкiв 2000
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Полтавському державному технічному університеті імені Юрія Кондратюка Міністерства освіти України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Строй Анатолій Федорович, Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка, завідувач кафедри теплогазопостачання та вентиляції.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Мурзін Володимир Костянтинович, Полтавський державний сільськогосподарський інститут, завідувач кафедри механізації та електрифікації тваринництва;
кандидат технічних наук, професор Волков Олег Дмитрович, Харківський державний технічний університет бу- дівництва та архітектури, професор кафедри теплогазопостачання, вентиляції та використання теплових вторинних енергоресурсів.
Провідна установа: Придніпровська державна академія будівництва та архітектури Міністерства освіти України, кафедра опалення та вентиляції (м. Дніпропетровськ).
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Дисертація присвячена питанням формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях з урахуванням нестаціонарності процесів теплообміну між твариною та навколишнім середовищем, що зумовлені циклічною зміною періодів відпочинку та коли тварина стоїть.
Актуальність теми
Для України питання економії і раціонального використання паливно-енергетичних ресурсів досить актуальні. Одним із можливих шляхів збереження теплової енергії у виробничих сільськогосподарських приміщеннях є створення систем локального мікроклімату. При локальному мікрокліматі за рахунок утримання на необхідному рівні параметрів тільки в робочій зоні, а не в цілому по приміщенню вдається досягти зменшення витрат енергії.
Дослідженням процесів формування мікроклімату в приміщеннях займалися П.М. Камєнєв, В.В.Батурін, В.М.Богословський, В.М.Талієв, О.Г.Єгіазаров, А.Ф.Строй, Ю.М.Пригунов, В.К.Мурзін, А.О.Лебідь, В.М.Юрков та інші вчені.
У сільськогосподарських будівлях, зокрема в свинарських приміщеннях, під час аналізу процесів формування мікроклімату не враховувався циклічний характер поведінки тварини, який полягає в зміні періодів відпочинку (лежачи на підлозі в станку) і періоду, коли вона стоїть чи рухається по станку. Внаслідок цього змінюється частина тієї поверхні тіла, яка бере участь у променево-конвективному теплообміні з навколишнім середовищем.
У період відпочинку теплообмін між твариною та навколишнiм середовищем здебільшого відбувається за рахунок теплопровідності. При цьому спостерігається чітко виражений нестаціонарний процес. У контакті з підлогою, в положенні лежачи на ній, проходить близько 70 % усього життя тварини, тому цей вид теплообміну має домінуюче значення.
У випадках, коли кількість теплової енергії, яка виробляється твариною, більша або менша від загальних тепловтрат у навколишнє середовище, вступає в дію внутрішній механізм терморегулювання. Межі цього терморегулювання обмежені, внаслідок чого у тварин виникають стреси.
Комплексний підхід до розгляду системи балансних рівнянь, які описують променево-конвективний теплообмін між твариною та навколишнім середовищем, включаючи рівняння нестаціонарної теплопровідності, що передусім характеризує теплообмін тварини в період її відпочинку, дозволяє більш детально оцінювати співвідношення теплових потоків. Це дає можливість у кожному конкретному випадку визначити комфортний стан тварини залежно від теплотехнічних характеристик огороджувальних конструкцій будівлі, конструкції станка, матеріалу, з якого виготовлені конструктивні елементи станка, системи і схеми організації вентиляції в будівлі та станку, та інших факторів.
Зв'язок роботи з науковими програмами
Результати роботи були використані в науково-дослідній роботі : “Разработать энергосберегающую систему обеспечения микроклимата основного строительно - технологического модуля агропромышленного комбината”(госп.дог. №1345/90), що виконувалась за замовленням Полтавського інституту свинарства у відповідності з Державною комплексною науково-технічною програмою на 1990-2000 рр.
Мета і завдання дослідження
Метою роботи є створення методу розрахунку та розробка конструктивних елементів системи формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях. Така система дає змогу економити теплову та електричну енергію при формуванні необхідних параметрів і мікроклімату в місцях перебування тварин.
Для досягнення вказаної мети були поставлені такі завдання:
- скласти математичну модель, що описує процес формування локального мікроклімату в станку свинарського приміщення, і розробити метод розрахунку системи рівнянь, що включають рівняння нестаціонарної теплопровідності та рівняння променево-конвективного теплообміну тварини з навколишнім середовищем;
- розкрити значимість різних факторів, які впливають на процес теплообміну між твариною та середовищем, що її оточує, та виявити закономірність між величиною теплового потоку від тварини за рахунок теплопровідності і теплотехнічними характеристиками матеріалу підлоги, а також її товщини;
- провести натурні дослідження з перевірки результатів теоретичних досліджень й оцінки точності математичної моделі;
- використовуючи математичну модель, визначити конструкцію підлоги, при якій процес теплообміну за рахунок теплопровідності проходить без перевантаження системи терморегуляції свині, і дати оцінку впливу на формування локального мікроклімату матеріалів, що застосовуються для підлоги в існуючих свинарських приміщеннях;
- на основі запропонованої математичної моделі розробити метод оцінки тепловтрат тварини в конструкцію підлоги відповідно до норм технологічного проектування.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в створенні методу розрахунку та розробці математичної моделі і конструктивних елементів системи формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях з урахуванням нестаціонарності процесів теплообміну між твариною та навколишнім середовищем.
У визначенні закономірностей впливу циклічної зміни періодів відпочинку та періоду, коли тварина стоїть, конструктивних особливостей станкового обладнання та теплотехнічних характеристик його елементів на теплообмін тварини з навколишнім середовищем.
Практичне значення одержаних результатів роботи полягає в розробці методу оцінки тепловтрат тварини в конструкцію підлоги відповідно до норм технологічного проектування, а також системи формування локального мікроклімату, конструкції станкового обладнання та його конструктивних елементів, зокрема, конструкцї підлоги при проектуванні нового і реконструкції існуючого станкового обладнання свинарських приміщень.
Результати досліджень використані при створенні станкового обладнання для свинарника дослідної бази Полтавського інституту свинарства УААН, а також при розробці інститутом “Полтавагропроект».
Особистий внесок автора.
У роботі [4] автором на підставі виконаних ним натурних досліджень параметрів мікроклімату в свинарських приміщеннях пропонується відводити повітря із зон максимальної концентрації шкідливих речовин. У роботі [6] пошукачем запропоновано використання підпідлогового простору, що утворюється між нижньою поверхнею конструкції підлоги та грунтом приміщення, для організації вентилювання нижньої забрудненої зони приміщення. У роботі [7] дисертантом запропоновано застосування локального обігріву підлоги в боксі для утримання поросят. У роботі [8] пошукачем запропоновано застосування обігрівача в станковому обладнанні безпосередньо в підлозі, що влаштовується на грунті в приміщенні. У роботі [9] автором запропонована конструкція підлоги у вигляді армованої плити, що має в зоні розташування тварини впродовж задньої стінки електричний нагрівач. У роботі [10] дисертантом запропоновано для поліпшення мікроклімату в місцях перебування тварин у підлогу і задні стінки станкового обладнання вмонтовувати нагрівачі, а відведення забрудненого повітря проводити за допомогою витяжних повітропроводів із підпідлогового простору станкового обладнання, що має припідняту конструкцію підлоги. У роботі [11] автором запропонована конструкція станкового обладнання з припіднятою над ґрунтом приміщення підлогою. У роботі [14] дисертантом запропонована математична модель системи формування мікроклімату в свинарських приміщеннях.
Апробація результатів дисертації
Основні положення дослідження доповідалися на технічних радах Полтавського інституту свинарства УААН, науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу й аспірантських семінарах кафедри теплогазопостачання та вентиляції Полтавського державного технічного університету імені Юрія Кондратюка і науковому семінарі в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури.
У 1992 році державно-кооперативним проектно-дослідницьким інститутом “Полтавагропроект” на базі досліджень, проведених кафедрою ТГВ Полтавського державного технічного університету, був розроблений проект “ Экспериментальная свиноферма по выращиванию и откорму 1500 свиней в год”, в якому застосоване станкове обладнання, в розробці якого безпосередню участь брав автор.
Публікації
З теми дисертаційної роботи опубліковано 5 статей, 6 тез доповідей на наукових конференціях, одержано 4 свідоцтва про винахід та одне свідоцтво на промисловий зразок, а також підготовлений один інформаційний листок на розроблену конструкцію станка.
Структура та обсяг роботи
Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел із 99 назв та двох додатків. Робота містить 170 сторінок, в тому числі 149 сторінок машинописного тексту, 47 рисунків і 18 таблиць.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі викладені основні питання, яким присвячена робота, наведені обгрунтування актуальності теми дисертаційної роботи, її зв'язок із науковими програмами, мета та завдання досліджень, наукова новизна і практичне значення. Поряд із цим , подані характеристика особистого внеску автора, а також результати апробації дисертації, її структура і загальний зміст роботи.
У першому розділі наведена коротка інформація про сучасні технології утримання свиней та вплив факторів зовнішнього середовища на самопочуття і продуктивність тварин. Виконаний аналіз сучасного стану досліджень при формуванні мікроклімату. Визначено завдання про необхідність проведення додаткових досліджень щодо питань формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях.
У першому розділі зроблений висновок про те, що головним фактором, який впливає на теплообмін тварини з навколишнім середовищем, є теплопровідність у період , коли тварина відпочиває. Крім цього, для оцінки впливу на самопочуття тварини необхідно враховувати не відокремлений фактор середовища, а сукупне співвідношення цих факторів і теплових потоків (а саме: температуру, вологість, рухомість повітря та ін.) .
У другому розділі наведені існуючі схеми та засоби створення локального мікроклімату і методи розрахунку цих схем. Зроблений висновок про необхідність проведення обстежень мікроклімату в свинарських приміщеннях , удосконалення існуючих методів його розрахунку шляхом розробки нових та удосконалення існуючих схем та засобів формування локального мікроклімату, покращення типів конструкцій підлог з використанням нових матеріалів. У розділі наведені результати натурних обстежень параметрів мікроклімату в свинарських виробничих приміщеннях, які було проведено в приміщенні свинарника-відгодівельника дослідного господарства Полтавського інституту свинарства. Виміри здійснювалися в три етапи: літній, осінній та зимовий. Під час досліджень проводилось визначення розподілу температури та концентрації шкідливих речовин в об'ємі приміщення та окремих типах станкового обладнання. За результатами натурних досліджень було зроблено такі висновки:
- по приміщенню та окремих станках сірководень не виявлений, що свідчить про наявність його в малих концентраціях;
- максимальні концентрації аміаку простежуються в літній період року в нижній зоні приміщення, в перехідний період - у середній зоні, в зимовий - у верхній зоні приміщення;
- в усі періоди року максимальне значення концентрації аміаку спостерігається в місцях накопичення екскрементів тварин.
У третьому розділі для аналізу і комплексної оцінки роботи системи терморегуляції тварини розроблена математична модель теплового та повітряного режиму свинарського приміщення.
Для спрощення розв'язання складеної системи рівнянь прийнято припущення, що температура повітря в приміщенні, а також температура на внутрішній поверхні зовнішніх огороджувальних конструкцій підтримуються на певному рівні за допомогою системи опалення та вентиляції, яка забезпечує необхідні параметри мікроклімату в загальному обємі приміщення.
У цьому випадку схема теплових потоків має вигляд (рис.1), а система балансних рівнянь, котра описує процес формування локального мікроклімату в станку, буде спрощеною і складатиметься з таких рівнянь:
- рівняння теплового балансу тварини;
- рівняння теплового балансу повітря станка;
- рівняння теплового балансу вертикальних огороджувальних конструкцій станка;
- рівняння теплового балансу конструкції підлоги станка;
- рівняння балансу кількості повітря, що надходить та виходить із станка.
Основна складність при рішенні даної системи рівнянь полягає в розрахунку кількості теплоти Qак , яку акумулює чи віддає підлога в залежності від того, стоїть тварина чи спочиває. Попередні дослідники для оцінки теплового режиму підлог тваринницьких приміщень вирішували двохмірну задачу нестаціонарної теплопровідності. Натурний експеримент, проведений автором цієї роботи, засвідчив про неровномірність розподілу ізотерм на поверхні підлоги, тому в свинарських приміщеннях необхідно розглядати трьохмірну задачу. Таким чином, кількість теплоти Qак можна визначати в результаті рішення рівняння нестаціонарної теплопровідності у вигляді:
, ( 1 )
Для визначення кількості повітря, що надходить та відводиться зі станка, наведену систему рівнянь необхідно доповнити рівнянням:
, ( 2 )
де: Твих абсолютна температура повітря, що виходить зі станка, оК ; густина повітря, що виходить із станка, кг/м3; Н - відстань від джерела теплоти (тварини) до перетину, в якому визначається витрата повітря, м; прискорення вільного падіння, м/с2; Qктв -тепловтрати тварини за рахунок конвекції, кВт; Спов - питома теплоємкісті повітря, кДж/(кгоК);
У свинарських виробничих приміщеннях підлога влаштовується безпосередньо на грунті (рис.2.а) або її зводять над грунтом таким чином, що між нижньою поверхнею та грунтом приміщення створюється повітряний прошарок (рис.1.б).
а) б)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис.1. Варіанти підлог: “ а ” варіант підлоги на грунті; “ б ” підлога з повітряним прошарком; - зона контакта підлоги з тілом тварини; 1, 2 - відповідно верхня та нижня поверхня конструкції підлоги; 3 - грунт.
У тому випадку, коли підлога влаштовується безпосередньо на грунті, теплообмін між свинею і конструкцією підлоги в період відпочинку в першому наближенні можна розглядати як процес нагрівання напівобмеженого масиву джерелом теплоти постійної температури, тому при розгляді системи балансних рівнянь замість рівняння (3) необхідно використовувати рівняння теплового балансу конструкції підлоги на грунті у вигляді:
Qтж = Qкпідл в.з. + Qвпідл в.з. + Qак. ( 3 )
У випадку, коли підлога станка піднята над поверхнею грунту, теплообмін між свинею та конструкцією підлоги за рахунок теплопровідності можна розглядати як нагрівання джерелом теплоти постійної температури плоскої пластини, при граничних умовах першого роду та третього роду.
Якщо тварина стоїть, то явні втрати теплоти здебільшого відбуваються за рахунок конвекції та випромінювання. Втрати теплоти за рахунок теплопровідності в цьому випадку незначні і їх можна не враховувати.
Під час відпочинку тварина значну частину теплоти втрачає за рахунок теплопровідності внаслідок контакту тіла з поверхнею підлоги. Кількість цієї теплоти залежить від теплотехнічних характеристик матеріалу підлоги, її конструкції, товщини, а також часу, протягом якого відбувається контакт тварини з підлогою.
Аналітичне розв'язання рівняння нестаціонарної теплопровідності при вказаних граничних умовах разом з системою інших балансних рівнянь, що описують повну математичну модель теплообміну, має певні проблеми.
Для розв'язання поставленої задачі, тобто повної математическої моделі, в роботі використано скінченно-різницевий метод. Алгоритм рішення поставленої задачі включає розв'язання рівняння нестаціонарної теплопровідності при граничних та часових умовах. Часові умови для моменту часу = 0 представлені функцією: t (x,y,z,) = tстпов, де tстпов - температура повітря в станку. В момент часу = часові умови набувають вигляду : t (x,y,z,) = f (x,y,z).
Просторові умови належать до геометричної форми конструкції підлоги в станку (напівобмежений масив чи пластина), а також залежать від розташування тварини відносно її поверхні (рис.2). У зоні контакту тварини з конструкцією підлоги спостерігаються граничні умови I роду (tпідл в.з=const). На поверхні підлоги, що не зайнята спочиваючою твариною, - граничні умови III роду.
Для розвязання рівняння нестаціонарної теплопровідності була розроблена програма, яка дає змогу визначити кількість акумульованої масивом підлоги теплоти для будь-якого інтервалу часу з урахуванням циклічної зміни періодів відпочинку та періоду, коли тварина стоїть.
Після розв'язання рівняння нестаціонарної теплопровідності для кожного інтервалу часу визначається температура повітря в станку і температура вертикальних огороджувальних конструкцій станка. Потім розраховуються складові променево-конвективного теплообміну тварини і підсумкове значення кількості теплової енергії, що втрачається твариною в навколишнє середовище за даний проміжок часу. Таким чином, розв'язується повна математична модель визначеної задачі, завдяки чому можна виконати аналіз формування локального мікроклімату у станку.
Як свідчать розрахунки, основна частина теплової енергії втрачається твариною за рахунок теплопровідності під час її відпочинку.
Четвертий розділ роботи присвячений натурним дослідженням теплового режиму підлоги станка з метою перевірки правильності розробленої математичної моделі .
Для перевірки дієздатності отриманої математичної моделі, алгоритму розрахунку та програми був проведений натурний експеримент у свинарнику експериментальної бази інституту свинарства УААН в селищі Тахтаулово Полтавського району.
Під час його проведення вимірювались температури на поверхнях припіднятої конструкції підлоги станка свинарника, а також температура повітря у станку. Для вимірювання температури на поверхні підлоги використовувалась насадка електротермометра ЕТП-М. Початкові умови (температура поверхні підлоги, температура повітря у станку, а також його конструктивні та теплотехнічні характеристики) були використані як вихідні дані для розрахунку температурних полів та порівняння даних експерименту з результатами розрахунку на математичній моделі. Коефіціенти теплообміну на верхній та нижній поверхнях підлоги станку в будь-який момент часу були прийняті постійними. За даними обчислювального експерименту та натурних вимірювань побудовано графік середньої температури верхньої поверхні підлоги в залежності від часу (рис.3).
Порівняння показало, що середнє абсолютне відхилення температури на поверхні підлоги за результатами обчислювального та натурного експериментів становить 0,7 оС, середнє відносне відхилення 4,5 % . Найбільша різниця між середньою температурою на поверхні конструкції підлоги, отриманою за результатами спостережень та розрахунків, становить 1,4оС.
Розбіжності результатів вимірів та розрахунків зумовлені специфікою проведення натурного експерименту.
Рис.2. Розподіл середнього значення температури поверхні підлоги:
- за даними чисельного експерименту; - значення, отримані в результаті виконання натурних вимірів.
Таким чином, запропонована математична модель може застосовуватися для розрахунків системи формування локального мікроклімату.
У п'ятому розділі наведені деякі результати розрахунків та інженерні рекомендації, які можуть бути використані при розробці систем формування локального мікроклімату для свинарських приміщень, конструкцій станкового обладнання (зокрема, конструкції підлоги), а також систем вентиляції.
За допомогою розробленої математичної моделі та програми розрахунків були проведені дослідження теплового режиму підлог із різних матеріалів, що застосовуються в станках свинарників. При розрахунках змінювались: вид матеріалу підлоги, його теплопровідність та щільність; товщина конструкції підлоги. При цьому розрахунки виконувались для підлог, що розташовані безпосередньо на грунті приміщення, та підлог, зведених над рівнем грунту приміщення. Деякі результати розрахунків припднятих пдлог наведені в таблиці 1.
В результаті розрахунків для кожного варіанта підлоги були побудовані: графік середнього значення кількості теплової енергії Qак (рис.3), котру закумулювала (заштрихована площа зі знаком “+”) чи віддала підлога за відповідні періоди відпочинку та періоду, коли тварина стоїть, а також графік зміни в часі середньої температури конструкції підлоги ts, температури нижньої tn та верхньої tv поверхонь конструкції підлоги, оС (рис.5).
Таблиця 1
Результати розрахунків теплового потоку для нормативного інтервалу часу (2 години) при різних конструктивних матеріалах припіднятих підлог станків свинарників
|
Наймену-вання матеріалу |
Щіль-ність о, |
Питома тепло ємкість со, |
Коефіцієнт теплопровідності о, |
Кількість теплового потоку від тварини Вт/м2, що закумулювала конструкція підлоги за нормативний інтервал часу 2 години |
|||
|
кг/м3 |
кДж/(кгоС) |
Вт/(м2оС) |
= 100 мм |
=80 мм |
|||
|
керамзитобетон |
1800 |
0,84 |
0,92 |
240 |
210 |
||
|
бетон на гравії |
2400 |
0,84 |
1,86 |
380 |
315 |
||
|
AEL-102 |
1200 |
0,9 |
0,4 |
140 |
125 |
||
|
асфальто-бетон |
2100 |
1,08 |
1,05 |
455 |
425 |
||
|
дуб |
700 |
2,3 |
0,41 |
190 |
175 |
||
|
сосна |
500 |
2,3 |
0,35 |
140 |
125 |
Рис. 4. Середнє значення кількості теплової енергії, котру закумулювала чи віддала підлога за відповідні інтервали відпочинку та періоду, коли тварина стоїть.
Рис.5. Графік зміни температури верхньої поверхні конструкції підлоги tv, нижньої tn та середньої температури конструкції підлоги ts.
Відповідно до відомчих норм технологічного проектування для свинарських підприємств ( ВНТП-СГіП-46-2.95) за контрольний проміжок часу, який дорівнює двом годинам, значення середнього потоку теплоти у підлогу від тварини повинно бути не вище: для свиней на відгодівлі 200 Вт/м2; для інших груп 170 Вт/м2.
Якщо проаналізувати рис.4, який побудований на основі розрахунків для підлоги із керамзитобетону товщиною 100 мм, то можна зробити висновок, що така конструкція підлоги не відповідає нормам, так як середній тепловий потік тільки закумульованої теплоти від тварини становить 240 Вт/м2. Таким чином, побудовані графіки дають можливість зробити висновки, у першому наближенні, відповідає та чи інша конструкція вимогам норм технологічного проектування по теплотехнічних якостях.
Виконані розрахунки також дали можливість зробити такі висновки: найбільший потік теплової енергії від тварини спостерігається в перші дві години контакту тварини з підлогою; найкращі теплотехнічні якості має конструкція підлоги з композиційного матеріалу AEL - 102 та сосни. Далі за теплотехнічними властивостями підлоги можна ранжирувати в такому порядку: підлоги із дуба, керамзитобетону, бетону на гравії й асфальтобетону; перевагу слід надавати конструкції підлоги з повітряним прошарком, що утворюється між нижньою поверхнею конструкції підлоги та грунтом приміщення, так як при цьому зменшуються тепловтрати в грунт за рахунок повітряного прошарку, а також стає можливим використання підпідлогового простору для вентиляції найзабрудненішої зони приміщення.
Далі у пятому розділі на підставі виконаних досліджень пропонується нова конструкція станкового обладнання ( свід. на промисловий зразок № 37857), котра дає змогу зменшити тепловтрати тварини за рахунок теплопровідності. Конструкція станка входить до складу системи формування локального мікроклімату ( А.с. №1750514 ) і дає можливість здійснювати відведення повітря з-під підлоги станкового обладнання - із зони найбільшої концентрації шкідливостей. У свою чергу, локалізація шкідливостей у місцях їх виділення зменшує затрати теплової та електричної енергії на вентиляцію приміщення свинарника прямо пропорційно зменшенню повітрообміну в цілому по приміщенню.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. Натурні дослідження параметрів мікроклімату, що були проведені в будівлі свинарнику, та виконаний аналіз літературних джерел свідчать про те, що розподіл концентрацій шкідливих речовин по висоті приміщення залежить від періоду року. Найбільша кількість шкідливих речовин, незалежно від періоду року, спостерігається в місцях накопичення екскрементів тварин.
2. Для розрахунку параметрів мікроклімату в станку розроблена математична модель системи створення локального мікроклімату в свинарських виробничих приміщеннях з урахуванням теплового балансу тварини та нестаціонарності процесів теплообміну, зумовленою періодичністю зміни моментів, коли тварина спочиває лежачи на підлозі або стоїть. Розроблені також алгоритм і програма розрахунку системи рівнянь, що характеризують математичну модель з урахуванням циклічного характеру поведінки тварини.
3. Порівняння результатів натурного та обчислювального експериментів на підставі розробленої математичної моделі показало, що запропонована математична модель адекватно описує процеси теплообміну, які відбуваються в станку.
4. За допомогою математичної моделі виконана оцінка впливу на нестаціонарний теплообмін тварини різних матеріалів і конструкцій підлоги, а також конструктивних елементів станків, що застосовуються нині в існуючих виробничих приміщеннях для утримання свиней, яка дає підставу стверджувати, що основна частина тепловтрат тварини відбувається за рахунок теплопровідності в конструкцію підлоги в період, коли тварина спочиває.
5. Виконаний обчислювальний експеримент дозволяє зробити висновок про те, що широкому спектру вимог, що ставляться до підлог свинарників, цілком відповідають підлога на основі композиційного матеріалу AEL-102 та підлога з сосни. При цьому перевагу за експлуатаційними характеристиками слід віддавати композиційному матеріалу AEL-102.
6. Розроблено метод визначення величини теплового потоку за рахунок теплопровідності від тварини, що спочиває, за контрольний інтервал часу у відповідності до відомчих норм технологічного проектування для свинарських підприємств.
7. Запропонована методика оцінки впливу конструкції підлоги на теплообмін тварини дає можливість розробити обгрунтовані рекомендації щодо поліпшення теплового та повітряного режиму станкового обладнання, яке створюється або реконструюється.
8. Отримані результати дослідів дозволили запропонувати нові підходи до конструювання станкового обладнання (свід. на пром. зразок №37857) та створення системи формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях (А.с. №1750514).
9. Результати досліджень за темою дисертаційної роботи були використані при створенні станкового обладнання в дослідному господарстві Полтавського інституту свинарства УААН, а також при розробці проекту експериментальної свиноферми для Полтавського НДІ свинарства УААН.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Гузик Д.В. Математичне моделювання енергозберігаючого локального мікроклімату в свинарниках // Збірник наукових праць (галузеве ма- шинобудування, будівництво) / Полт. держ. техн. ун-т ім. Ю. Кондратюка Полтава, 1998 Вип.1 С.178-183.
2. Гузик Д.В. Вплив контактного теплообміну на тепловий режим конструкцій підлог // Коммунальное хозяйство городов: Респ. межвед. научн. - тех. сб К .: Техніка Вп. 19, 1999 С. 128-132.
3. Гузик Д.В. Вплив теплового режиму підлоги на формування локального мікроклімату свинарських приміщень. // Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво) / Полт. держ. техн. ун-т ім. Ю. Кондратюка Полтава, 1999 Вип.4 С. 135-141.
4. Строй А.Ф., Хрящевский В.Н., Гузик Д.В.Принципиальное конструктивное решение энергосберегающего животноводческого здания// эффективные строительные материалы и конструкции, используемые при возведении зданий и сооружений: Сб. науч. тр К .:УМК ВО, 1992 С. 24-30.
5. Гузик Д.В. Разработка и теплотехническая оценка пола станка свинарника-маточника// Пути повышения эффективности строительства: Тематический сб. науч. тр К .: ИСИО, 1993 С. 117-124.
6. А.с. 1676543 СССР, МКИ5 А01К1/015. Станок для свиноматки с поросятами / В.Ф.Коваленко, А.Ф.Строй, О.С.Зуйков, Н.А.Ходаковский, В. Н. Хрящевский, Д. В. Гузик № 4720220/15; Заявл. 19.06.89 ; Опубл. 15.09.91 // Откртия. Изобрет 1991 № 34.
7. А.с. 1702118 СССР, МКИ5F24F7/06. кондиционирования воздуха в свиноводческом помещении / А.Ф.Строй, В.Ф.Коваленко, В.Н.Хрящевский, О.С.Зуйков, Д.В.Гузик № 4780447/29; Заявл. 10.01.90; Опубл. 30.12.91 // Откртия. Изобрет. 1991 № 48.С. 150.
8. А.с. 1722334 СССР, МКИ5 А01К29/00. Станок свинарника-маточника / А.Ф. Строй, В.Ф. Коваленко, О.С. Зуйков, В.Н.Хрящевский, Д.В.Гузик № 4781713/15; Заявл. 10.01.90; Опубл. 30.03.92 // Откртия. Изобрет 1992 № 12.
9. Гузик Д.В. Математична модель теплового та повітряного режиму в місцях перебування тварин в тваринницьких приміщеннях / Тези доп. 46 наук. конф., викл., наук. працівників, асп. та студ. ін-ту/ Полт. інж.- буд. ін-т Полтава, 1994 Ч.3 С. 104.
10. Гузик Д.В. Співвідношення теплових потоків і механізм терморегуляції тварин при створенні мікроклімату в приміщеннях для утримання свиней // Тези доп. 47 наук. конф. проф., викл., наук. працівників, асп. та студ. ун-ту / Полт. техн. ун-т Полтава, 1995Ч.3 С. 69.
11. Строй А.Ф., Гузик Д.В. Алгоритм розрахунку теплового та повітряного режиму при розробці системи локального мікроклімату // Тези доп. 48 наук. конф. проф., викл., наук. працівників, асп. та студ. ун-ту/ Полт. техн. ун-т Полтава, 1996 Ч.3 С. 121.
12. Гузик Д.В. Розрахунок температурних полів конструкцій підлоги в тваринницьких приміщеннях // Тези доп. 50 наук.конф. проф., викл., наук. працівників, асп. та студ. ун-ту / Полт. держ. техн. ун-т ім. Юрія Кондратюка Полтава, 1998 С. 223.
АНОТАЦІЯ
Гузик Д.В. Формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 - вентиляція, освітлення та теплогазопостачання Харьківський державний університет будівництва та архітектури, Харків, 2000. мікроклімат економія теплообмін тварина
Дисертація присвячена питанням формування локального мікроклімату в свинарських приміщеннях. Найбільш перспективним шляхом економії теплової енергії є створення систем забезпечення мікроклімату в місцях перебування тварин. У дисертації розроблена математична модель, яка дає можливість розраховувати складові частини теплообміну між твариною та навколишнім середовищем з урахуванням нестаціонарних процесів, які зумовлені циклічним характером поведінки тварини. Дана оцінка впливу на комфортний стан тварини такої складової теплообміну, як теплопровідність у конструкцію підлоги під час відпочинку. Розроблена методика розрахунку математичної моделі, що включає систему рівнянь, що описують формування локального мікроклімату в місцях перебування тварин. Запропонована конструкція станкового обладнання, що дає змогу значно поліпшити умови утримання тварин за рахунок покращання повітряного режиму в місцях перебування тварин, зменшення тепловтрат шляхом теплопровідності в конструкцію підлоги в період відпочинку тварини, а також зниження витрат енергії на організацію повітрообміну в приміщенні шляхом відведення забрудненого повітря із місць його найбільшої концентрації. Основні результати праці знайшли практичне застосування при проектуванні та впровадженні нових конструкцій станкового обладнання, що має підлогу з поліпшеними теплотехнічними характеристиками.
Ключові слова: локальний мікроклімат, система формування, математична модель, нестаціонарна теплопровідність.
Гузик Д.В. Формирование локального микроклимата в свиноводческих помещениях. Рукопись.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.03 вентиляция, освещение и теплогазоснабжение. Харьковский государственный университет строительства и архитектуры, Харьков, 2000.
Диссертация посвящена вопросам формирования локального микроклимата в свиноводческих помещениях. Наиболее перспективным путем экономии тепловой нергии является создание систем обеспечения микроклимата в местах нахождения животных. Натурные исследования в помещениях свинарников и сделанный анализ формирования локального микроклимата свидетельствуют о том, что пол станка как ограждающая конструкция, в контакте с которой проходит вся жизнь животного, имеет доминирующее влияние на тепловое состояние последнего. В связи с тем, что жизнь животного носит циклический характер, заключающийся в периодической смене отдыха и бодрствования, при рассмотрении теплового баланса животного необходимо учитывать возникающую вследствие этого нестационарность теплообменных процессов. Для повышения точности учета составляющих теплообмена между животным и окружающей средой в диссертации разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать составляющие части теплообмена между животным и окружающей средой с учетом нестационарности процессов, которые обусловлены цикличным характером поведения животного. Выполненное сравнение результатов натурного и вычислительного экспериментов на основании разработанной математической модели показало, что предложенная математическая модель адекватно описывает процессы теплообмена, происходящие в станке.
Дана оценка влияния на комфортное состояние животного такой составляющей теплообмена, как теплопроводность в конструкцию пола во время отдыха. Разработана методика расчета математической модели, включающей систему уравнений, описывающих формирование локального микроклимата в местах обитания животных.
Разработанный метод расчета локального микроклимата дает возможность оценивать в соответствии с нормами технологического проектирования количество теплоты, которое теряет животное во время отдыха за счет теплопроводности. При помощи математической модели выполнена комплексная оценка влияния на теплообмен животного разных материалов и конструкций пола станков, применяемх в настоящее время в зданиях свинарников.
Выполненный вычислительный эксперимент позволяет констатировать тот факт, что широкому спектру требований, предъявляемых к полам свинарников, в полной мере отвечают полы из легких бетонов пол на основе композиционного материала AEL - 102 и сосны. Материал AEL - 102 по своим эксплуатационным качествам является более предпочтительным.
Предложена конструкция станочного оборудования, позволяющая значительно улучшить условия содержания животных за счёт усовершенствования воздушного режима в местах нахождения животных, уменьшения теплопотерь путем теплопроводности в конструкцию пола в период отдыха животного, а также снижения затрат энергии на организацию воздухообмена в помещении в результате удаления загрязненного воздуха из мест его наибольшей концентрации. Предложена методика, позволяющая проанализировать влияние на теплообмен животного и формирование локального микроклимата процессов нестационарного теплообмена. эта методика дает возможность разработать обоснованные рекомендации при создании нового и реконструкции существующего станочного оборудования.
Основные результаты исследований по теме диссертации использованы при создании станочного оборудования для опытного хозяйства Полтавского института свиноводства УААН, а также при разработке проекта экспериментальной свинофермы для этого института.
Ключевые слова: локальный микроклимат, система формирования, математическая модель, нестационарная теплопроводность.
Gyzik D.V. Formation of the local microclimate in swine-breeding premi-ses. The manuscript.
The scientific thesis for receiving the scientific degree of a Master of Scien-ces in speciality 05.23.03 ventilation, lightning, heat and gas supply. The Kharkov State University of Construction and Architecture. Kharkov, 2000.
The scientific thesis is devoted to the problems of formation of the local microclimate in swine-breeding pre-mises. The most effective and promissing way of the thermal energy saving is the creation of the microclimate ensuring systems in swine-breeding premises.
In the scientific thesis the mathematical model was worked out, which ma-kes it possible to calculate the constituent parts of the heat exchange between animals and surroundings taking into account the non-stationare processes which may be conditioned by the animal behaviour function. The estimation in the influence of such a constituent part of the heat exchange as heat conductivity in the floor construction during the resting period upon the animal comfort state is given in the work.
The method of the mathematical model calculation was worked out. It includes the system of equations describing the cretion of the local microclimate in places of animal inhabitation. The worked out method of calculation of the local microclimate gives us a chance to estimate in accordance with the existing norms and regulation of the technological designing the heat quantity the animal loses during its rest due to the heat conductivity which takes place at different floor constructions.
The machine-equipment construction is proposed. It permits us to im-prove considerably the animal keeping conditions due to the improvement of the air regime in the places of animal inhabitation, reducing the heat losses by means of the heat conductivity into the floor construction during the animal resting period, as well as reducing the energy use for the organization of air interchange in the premise by means of removing the contaminated air from the places of its maximum concentration.
The basic results of the research work found their practical application while projecting and introducing new construction machine equipment which has the floor with improved thermal and technical characteristics.
Key words: local microclimate, formation systems, mathematical model, non-stationare heat conductivity.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Особливості організації технічного обслуговування обладнання для водопостачання ферми. Правила ТО обладнання для приготування кормів, для доїння корів і первинної обробки молока, для прибирання гною, для створення мікроклімату у тваринницьких приміщеннях.
реферат [25,6 K], добавлен 19.09.2010Виявлення можливості зменшення ризиків від падежу свиней шляхом здійснення страхування поголів’я тварин в свинарських фірмах. Порядок облікового відображення втрат від смерті довгострокових та поточних біологічних активів свинарства внаслідок епізоотії.
статья [157,2 K], добавлен 05.10.2017Особливості спеціалізації свинарських господарств за різними типами відгодівлі, їх коротка характеристика, розміщення ферм, структура й оборот череди в господарстві. Організація процесів у вівчарстві. Спеціалізація процесів і розміри птахівництва.
контрольная работа [20,5 K], добавлен 05.06.2011Економічний зміст і об’єкт бухгалтерського обліку. Завдання обліку тварин на вирощуванні і відгодівлі. Організація первинного обліку по рахунку 21 "Тварини на вирощуванні та відгодівлі". Організація синтетичного і аналітичного обліку тварин. Особливості
курсовая работа [104,2 K], добавлен 17.11.2005Порядок реєстрації тварини в ветеринарній клініці, формування анамнезу життя. Дослідження загального стану, окремих органів та систем, аналіз виявлених змін. Методика встановлення конечного діагнозу, методи лікування та прогноз на життя тварини.
курсовая работа [38,0 K], добавлен 19.02.2013Попереднє знайомство з твариною. Фізіологічні властивості шкіри. Дослідження серцево-судинної системи, дихання, органів травлення, сечової та нервової систем. Отримання сироватки крові. Визначення каротину в сироватці крові і його клінічне значення.
курсовая работа [42,9 K], добавлен 11.02.2013Сутність ідентифікації та реєстрації великої рогатої худоби в Україні. Ототожнювання тварини шляхом присвоєння їй унікального ідентифікаційного номера із використанням візуальних та електронних засобів ідентифікації. Облік ідентифікованих тварин.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.01.2024Організаційні форми і принципи роботи спеціалізованих свинарських господарств. Організація кормової бази. Технологія відтворення стада. Технологія вирощування та відгодівлі поросят-сисунів. Розрахунок показників роботи свинарського підприємства.
курсовая работа [36,9 K], добавлен 30.04.2012Державний лісовий фонд Росії. Поняття про лісовий біоценоз. Ставлення тварин до температури. Теплокровні та холоднокровні тварини, кліматичні умови середовища їх проживання. Вплив лісу на температуру, водний баланс, випаровування, витрати тепла в ґрунті.
реферат [22,7 K], добавлен 08.06.2011Призначення технологічної лінії, характеристика умов, в яких вона працює. Вплив вологості кукурудзи та довжини різки на якість силосу. Розрахунок процесу різання силосу розроблювальним пристроєм, вибір гідроциліндрів. Робота складових частин навантажувача
дипломная работа [324,4 K], добавлен 08.07.2011
