Содержание к диссертации
Введение
1. Ионизация воздуха животноводческих и птицеводческих помещений. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 13
1.1. Ионный состав воздуха и его значение для живых организмов 13
1.1.1. Ионный состав воздуха и естественная аэроионизация 14
1.1.2. Воздействие аэроионов на организм животных и птицы 16
1.2. Способы и виды ионизации воздуха. Классификация систем аэроионизации электрическим разрядом 20
1.2.1. Ионизация воздуха, не связанная с приточной вентиляцией 23
1.2.2. Ионизация приточного воздуха 25
1.3. Анализ эффективности существующих систем аэроионизации птичников 27
1.4. Исследование приточно-вытяжной вентиляции и распределения ионов в птичниках с клеточным содержанием птицефабрик ОАО «Волгоградский бройлер» и ООО «Городищенская птицефабрика» 33
1.4.1. Исследование параметров приточно-вытяжной вентиляции птичников с клеточным содержанием птицы 33
1.4.2. Распределение аэроионов по птичнику и внутри клеточных батарей 37
1.4.3. Сравнительный анализ систем вентиляции и клеточного оборудования по концентрации ионов воздуха 41
1.5. Анализ режимов аэроионизации 43
1.6. Цель и задачи исследования 45
2. Методика экспериментальных исследований 47
2.1. Методика измерения концентрации ионов 47
2.2. Методика измерения концентрации озона 53
2.3. Методика проведения экспериментов 54
2.4. Методика обработки результатов измерений 58
3. Разработка и исследование конструкции аэроионизатора для птичника 60
3.1. Исследование зависимости концентрации ионов и озона на выходе генератора аэроионов от его конструкции и напряжения на электродах... 60
3.1.1. Катод - проволочный электрод 60
3.1.2. Катод — остриевой электрод 70
3.1.3. Измерение времени «жизни» аэроионов 83
3.1.4. Влияние влажности на концентрацию аэроионов 85
3.2. Разработка конструкции генератора аэроионов 87
4. Исследование возможности снижения потерь отрицательных аэроионов по длине вентиляционных воздуховодов 95
4.1. Обоснование места измерения аэроионов по сечению воздуховода... 95
4.2. Исследование прохождения аэроионов в металлическом воздуховоде 97
4.3. Исследование прохождения аэроионов в неметаллическом воздуховоде 120
4.4. Исследование прохождения аэроионов в комбинированном воздуховоде 131
4.5. Исследования режимов работы ионизатора и распределения ионов по воздуховодам на птичнике ОАО «Волгоградский бройлер» 135
5. Исследование возможности увеличения концентрации аэроионов внутри клеток для содержания птицы 142
5.1. Исследование вхождения ионов внутрь клетки от внешнего ионизатора 142
5.2. Вхождение аэроионов внутрь клетки при использовании дополнительного источника высокого напряжения 143
5.3. Исследования проникновения ионов внутрь клетки на птичнике ОАО «Волгоградский бройлер» 152
6. Технико-экономическое обоснование предлагаемой системы иони зации воздуха в птичниках клеточного содержания 157
6.1. Техническое обоснование и разработка системы ионизации воздухав птичнике с клеточными батареями 157
6.1.1. Устройство ионизации птичника, совмещенное с приточной вентиляцией 157
6.1.2. Установка распределения ионных потоков по уровням и клеткам клеточной батареи 160
6.1.3. Система ионизации воздуха птичника с клеточными батареями.. 162
6.1.4. Вопросы техники безопасности 164
6.2. Экономическое обоснование системы аэроионизации 165
6.2.1. Затраты на монтаж и эксплуатационные расходы 166
6.2.2. Прибыль от использования системы и срок окупаемости 169
Общие выводы 173
Список использованной литературы 176
Приложения 188
- Способы и виды ионизации воздуха. Классификация систем аэроионизации электрическим разрядом
- Методика измерения концентрации озона
- Разработка конструкции генератора аэроионов
- Исследование прохождения аэроионов в металлическом воздуховоде
Введение к работе
Актуальность проблемы. Высокая себестоимость отечественного птицеводства настоятельно диктует необходимость разработок технических мероприятий, обеспечивающих повышение экономической эффективности процесса выращивания птицы Применение в промышленных птицеводческих комплексах приточной вентиляции и металлических клеток, существенно снижает действие на птицу такого важного фактора, как свежий воздух, насыщенный отрицательными ионами В приточном воздухе после центробежных вентиляторов полностью отсутствуют отрицательные ионы, а количество положительных ионов увеличено Измерения концентраций показали, что содержание отрицательных ионов в воздухе внутри птичника существенно ниже природного уровня Особенно это относиться к клеточному размещению птицы, где дополнительным препятствием для проникновения ионов в зону дыхания птицы, являются металлические прутья клетки
Среди физических факторов микроклимата ионизация воздуха относится к числу наименее исследованных До настоящего времени нет единой точки зрения на механизм профилактического и лечебного воздействия аэроионов на живой организм Несомненно, что аэроионы влияют на кожу и эпителий дыхательных путей, однако мнения о глубине их проникновения противоречивы Тем не менее, положительное влияние отрицательной ионизации на организм птицы бесспорно и выражается в росте привесов, увеличении яйценоскости, уменьшении заболеваемости, снижении стрессовой нагрузки, сохранности поголовья и многом другом Применение искусственной ионизации снижает атмосферные выбросы, загрязнение окружающей среды, а также запыленность помещения птичника, являющейся главной причиной легочных заболеваний у работников птицефабрик Кроме того, искусственная ионизация санирует поступающий внутрь птичника воздух, содержащий болезнетворную микрофлору, которая вызывает снижение чродуктивности птицы из-за возникающих болезней
Существующие системы аэроионизации птичников можно разделить на группы, одна из которых позволяет насыщать аэроионами воздух внутри клеток с птицей Известные из литературы установки позволяют проследить развитие конструкторской мысли по улучшению параметров микроклимата внутри клеток для содержания животных или птицы Но, к сожалению, в настоящее время отсутствует повсеместное промышленное использование систем ионизации воздуха в птичниках Основные причины - малая эффективность для насыщения ионами внутриклеточного пространства, высокая стоимость и сложность эксплуатации
Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение эффективности ионизации воздуха, обеспечивающей при клеточном содержании птицы насыщение зоны дыхания отрицательными ионами Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи
- произведен обзор и анализ существующих систем и режимов аэроионизации птичников,
исследованы режимы генерации аэроионов проволочными и остриевыми разрядными электродами для обоснования и выявления наилучшего варианта конструкции ионизатора,
определены оптимальные условия транспортировки аэроионов по воздуховодам из различных материалов,
разработан способ увеличения концентрации аэроионов внутри клеткн для содержания птицы,
проверена эффективность работы предлагаемой системы ионизации воздуха в производственных условиях,
определены технико-экономические показатели предлагаемой системы ионизации воздуха в птичниках клеточного содержания для обоснования целесообразности ее практического применения
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являлась техническая система обеспечения необходимого уровня ионизации воздуха в зоне дыхания птицы путем выявления и обоснования ее оптимальных технологических параметров и технических условий
Предметом исследования являлись закономерности
генерации аэроионов и озона в зависимости типа и параметров разрядных электродов и подаваемого на них питающего напряжения,
снижения потерь аэроионного потока, проходящего по воздуховодам приточной вентиляции при изменении их конструкционных параметров и поверхностного заряда,
«проникновения» аэроионов в зону дыхания птицы при «наложении» на клеточную батарею электрического поля
Методы исследования. Для достижения поставленной цели и решения сформулированных задач использован методологический прием академика В П Горячкина, при котором все электро- и биофизические процессы и технические решения исследовались экспериментально и теоретически, как взаимосвязанные составляющие единой системы взаимодействия четырех элементов электрического источника ионов, системы транспорта аэроионов по воздуховодам и системы «затягивания» аэроионов внутрь металлической клетки Работа содержит последовательно-логическое сочетание теоретических и экспериментальных исследований На основе известных фактов положительного влияния на организм птицы отрицательных ионов был проведен анализ литературных источников и сделаны выводы о необходимых нормах ионизации, на их основе вдвинуты теоретические положения, гипотезы и решения для исследуемых электротехнологических процессов, которые затем проверялись экспериментально По результатам экспериментов корректировались ранее предложенные теоретические положения, после чего проводились уточняющие эксперименты
Научная новизна работы состоит в создании системы из нескольких принципиально новых элементов, совместная работа которых позволяет повысить концентрацию отрицательных ионов в зоне дыхания птицы при клеточном содержании Реализация результатов исследования проводилась на птичниках ОАО «Волгоградский бройлер»
5 Практическую ценность работы составляют
-
разработанные режимы оптимальной генерации аэроионов;
-
обоснование и исследование способа условий и технических средств транспортировки ионов по воздуховодам с наименьшими потерями,
-
выявленный способ доставки ионов воздуха внутрь заземленных клеток клеточных батарей птичника
На защиту выносятся следующие положения
-
результаты исследований генерации и транспортировки аэроионов,
-
результаты исследований доставки аэроионов внутрь клетки клеточной батареи птичника
Апробация работы: Основные положения и результаты исследований по теме настоящей работы доложены, обсуждены и одобрены на научно- практических конференциях Волгоградской ГСХА в 2006,2007 и 2008 годах
Научно-методическими основами исследований послужили труды по вопросам изучения влияния аэроионов на живой организм и решения технических проблем аэроионификации А Л.Чижевского, а также труды ведущих ученых, в том числе и в области ионизации и озонации птичников Акатова А А , Артемичева М А , Баева В И , Басевича В А , Богатыревой З Н , Бондаренко С П , Бородина И Ф., Веденяпина Г В , Гарипова Т В , Дмигриева М.Т , Добудько А Н Закомырдина А.А , Кривопишина И П., Ксенза Н В , Лившица М Н., Павлова С П , Прищепа Л Г, Рудакова В В , Салаты Н П , Семенова К.П , Скипетрова В П , Смирнягина Е В , Сторчевого В Ф , Черкасовой Н Г , Юферева Л Ю и других
Место выполнения. Работа выполнена в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии Лабораторные исследования проводились на кафедре «Электротехнология в с/х», а производственные исследования и испытания - на базе птицефабрик ОАО «Волгоградский бройлер» и ООО «Горо-дищенская птицефабрика»
Публикации. Основное содержание работы отражено в шести публикациях, в том числе одна - в журнале «Механизация и электрификация сельского хозяйства» Кроме того, по результатам исследований получено два патента РФ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений Диссертация содержит 187 страниц основного текста, 128 рисунков (из 24 в приложении), 69 таблиц (из 40 в приложении) и списка литературы из 119 наименований, в том числе 6 на иностранных языках
Способы и виды ионизации воздуха. Классификация систем аэроионизации электрическим разрядом
Аэроионы из нейтральных молекул воздуха можно получить несколькими путями. Рассмотрим каждый из них на предмет использования в птичнике.
В гидроаэроионизаторах используется баллоэлектрический эффект, т. е. возникновение электрических зарядов при диспергировании (разбрызгивании), например, воды. При этом мелкие капли заряжаются отрицательно, а крупные - положительно. Аэрозоль, создаваемый гидроаэроионизатором, значительно увлажняет воздух, что благотворно влияет на микроклимат в помещениях с влажностью менее 60%. Но это свойство не позволяет применять гидроаэроионизаторы в помещениях птичников с повышенной влажностью [74].
В термоэлектронных аэроионизаторах отрицательные аэроионы образуются за счет явления термоэлектронной эмиссии - испускания электронов раскаленными телами. Если раскаленное до 1000 - 1200С тело обдувать воздухом, то молекулы кислорода присоединяют испускаемые телом электроны, образуя отрицательные аэроионы. К недостаткам термоэлектронных аэроионизаторов следует отнести повышенную их пожароопасность и возможность появления неприятных запахов при сгорании пыли, которая может проникнуть в аэроионизатор вместе с потоком продуваемого воздуха [74].
В ультрафиолетовом аэроионизаторе происходит фотоионизация молекул воздуха квантами ультрафиолетового диапазона электромагнитного спектра. В аэроионизаторах в качестве источника ультрафиолетового излучения использована ртутно-кварцевая лампа, установленная внутри металлической трубы, через которую вентилятором продувается воздух [74]. Вопрос об ионизации воздуха птичника ртутно-кварцевыми лампами должен решаться в совокупности с другими техническими проблемами, например, «ионная» производительность лампы, стоимость оборудования и энергопотребление, обеспечение защиты контактных соединений ламп от коррозии при влажном приточном воздухе, пожароопасность и отведение тепла (особенно в жаркое время) и другие. Кроме того, при использовании ртутно-кварцевых ламп необходимо контролировать выработку озона.
В радиоизотопных ионизаторах обычно используют альфа-лучи которые обладают наибольшей ионизующей способностью и малой проникающей способностью. Принимая во внимание особенности техники безопасности при работе с радиоизотопами, следует сделать вывод, что пока они будут применяться лишь в экспериментальных работах [74].
В электроразрядных аэроионизаторах для получения ионов используются электрический разряд, происходящий в воздухе. Важным преимущест-вом электрического разряда является возможность создания униполярного разряда, позволяющего получать аэроионы нужной полярности без применения каких-либо электрических сепараторов. Для создания электрического разряда в воздухе необходимо, чтобы хотя бы один из электродов имел небольшой радиус кривизны (тонкая проволока, острие и т.п.). При достаточном напряжении на электроде с большей кривизной возникает электрический разряд в виде слабо светящегося слоя, окружающего этот электрод [74]. Можно так же отметить, что этот способ получения аэроионов более безопасен и легко поддается измерению и регулировке, а существующие техноло-гии позволяют создавать различные устройства, как, например, предлагаемая в настоящей работе установка для ионизации воздуха птичника. Исходя из рассмотренных систем для ионизации воздуха и с учетом требований, предъявляемых к аэроионизаторам [109], можно предположить, что единственным приемлемым способом аэроионизации для применения в условиях промышленного птицеводства, может быть только способ получения аэроионов с помощью электроразрядных аэроионизаторов. М.Н.Лившиц [51] (1990) показал, что лучшим электрическим разрядом для получения отрицательных аэроионов является темный самостоятельный разряд, при резко неоднородном поле. «При темном самостоятельном разряде разрядный ток составляет порядка 10"7 - 10"8 А, при котором не генерируются биологически активные газы, такие как озон и окислы азота» [51].
Таким образом, в силу вышеуказанных причин, из электроразрядных аэроионизаторов предпочтительней ионизатор, использующий темный электрический разряд.
Методика измерения концентрации озона
В отличие от ионов озон (ПДК -0,1 мг/м3) имеет характерный запах и при определенных концентрациях обнаруживается по субъективной реакции человека в виде першения в горле и рези в глазах. Исходя из принципа темного самостоятельного разряда, при котором не генерируются биологически активные газы, описанного М.Н.Лившицем [51] (1990), при разработке ионизатора изначально было определено, что появление озона является предельным режимом работы генератора аэроионов. Для измерения концентрации озона использовался хемилюминесцентный анализатор озона модели 3.02 П-Р с диапазоном измеряемых концентраций озона 0-500 мкг/м при погрешности ± 20% (заводской номер 135-3-05, дата выпуска 11.07.2005г). Согласно руководству по эксплуатации [25] для точечного измерения использовалась силиконовая трубка внутренним диаметром 5 мм и длиной 0,8 метра. Измерение вырабатываемого генератором аэроионов озона осуществлялся прикреплением конца трубки рядом с генерирующим элементом (проволока или игла) таким образом, что воздушный поток «задувал» в отверстие трубки исследуемый воздух. Такое расположение трубки относительно генерирующего ионно-озонную смесь проволочного электрода показан на рис. Б.1. Иное расположение среза трубки не перпендикулярно, а параллельно проволочному электроду или под углом, расположенному вдоль направления воздушного потока показало, при прочих равных условиях, меньшие значения концентрации озона. Что свидетельствует о не полном попадании озонной смеси внутрь анализатора и неприемлемо для анализа измерения.
За время цикла измерения счетчика МАС-01 (75 сек) которое являлось определяющим для длительности опыта, анализатор озона 3.02 П-Р успевал произвести несколько измерений. По которым и вычислялось среднеарифметическое значение.
Для имитации воздуховода с поворотами и изменением направления воздушного потока были изготовлены два одинаковых экспериментальных воздуховода с внутренними перегородками (позиция 4 на рис. 2.2). Один из воздуховодов был сделан из электропроводного (оцинкованное железо) материала, другой из не электропроводного (дерево и ДВП). Разрез воздуховода (сечение квадрат) и фото представлены на рис. 2.3 и в рис. Б.З. Кроме этого в исследованиях были использованы и другие воздуховоды (в дальнейшем - трубы, для отличия от экспериментальных воздуховодов описанных выше): - труба с внутренним диаметром 390 мм из оцинкованного железа, состоящая из секций по 1250 мм каждая, при сборке (способом частичного вхождения секций друг в друга) общая длина составляла 4700 мм, с двумя поворотами на 90 градусов каждый с разной степенью кривизны (плавный и прямой); - труба с внешним диаметром 390 мм из электрокартона (толщина электрокартона 3 мм), состоящая из секций разной длины, при сборке (способом торец к торцу и крепление шва скотчем) общая длина составляла 3600 мм; - труба из прессованного картона толщиной стенки 6 мм, с внутренним диаметром 100 мм и длиной 4000 мм; - труба из полиэтилена толщиной 0,2 мм, с внутренним диаметром 390 мм и длиной 3300 мм.
Все перечисленные воздуховоды (трубы) использовались в различных комбинациях. На воздуховоды (трубы) из изоляционных материалов также наносилось наружное и внутреннее электропроводное покрытие, способом наклеивания алюминиевой (пищевой) фольги. Внешний вид труб представлен на рис. Б.4, Б.5 и Б.6. Для проведения измерений концентрации ионов по длине труб счетчик МАС-01 перемещается с помощью изолированной штанги рис. Б.5 и Б.6 (б).
Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки рис. 2.4, проста, но многофункциональна и позволяет реализовать различные подключения составных частей генератора аэроионов и экспериментальной установки.
Для лабораторных исследований проходимости отрицательных аэроионов использовалась секция клеточной батареи БКН-3 (рис. Б.7) с передней стенкой из параллельных металлических прутьев с высотой 230 мм и с расстоянием между ними 50 мм (крупные ячейки), остальные стороны клетки сетчатые, с размерами ячейки 25 на 45 мм (мелкие ячейки). Посторонние воздушные потоки в лаборатории во время опытов отсутствовали. Аэроионы попадали внутрь клетки за счет сил электростатического поля по кратчайшему пути между разрядными остриями генератора аэроионов и счетчиком. Причем в опытах 1-6 (глава 5) через заднюю стенку (клетку БКН-3 разворачивали тыльной стороной к иглам генератора аэроионов), а в опыте 7 (глава 5) через переднюю стенку. Таким образом, сознательно создавались худшие условия, при которых проверялась возможность попадания ионов не только через переднюю стенку клетки, но и через нижнюю и заднюю стенки, а также имитировались условия (по размеру ячеек) для других типов клеточных батарей, например для БКМ-3. За результат измерения бралось повторное установившееся значение счетчика. Измерения проверялись через промежуток времени, для исключения факта повторного учета ионного фона помещения как при повышении напряжения дополнительного источника высокого напряжения, так и при его понижении. Для не превышения верхней границы измерения счетчика МАС-01 (10 шт. в см ) питающее напряжение на высоковольтном источнике снижалось до 87В, что соответствует напряжению на разрядных остриях в 4кВ.
Разработка конструкции генератора аэроионов
Полученные в настоящей главе результаты экспериментов позволяют определить конструкцию генератора ионов с оптимальными параметрами. В литературных источниках, в сети Интернет, в рекламе организаций и других источниках информации, посвященной вопросам аэроионизации можно встретить большое количество различных вариантов конструкций генераторов аэроионов использующих электрический разряд. Но в основном все варианты сходятся к двум: это подражатели люстры Чижевского и разработчики новых конструкций, иногда достаточно необычных. Конечно, такой подход является правильным, кроме тех случаев, когда в погоне за прибылью проводится реклама и продажа малоизученного и зачастую не полезного или даже наносящего вред человеку и животным оборудования. Для работы в птичнике необходимы генераторы аэроионов, не имеющие контакта с птицей и не испытывающие на себе возможное воздействие неквалифицированного персонала и агрессивных сред, что возможно во время санитарных обработок птичника, т.е. разрядные поверхности генератора должны отсутствовать в помещении птичника. На основе результатов экспериментов можно сделать вывод, что в отличие от проволочных электродов в условиях замкнутых систем приточных воздуховодов, остриевые электроды имеют преимущества. К ним относятся меньшие габариты при одинаковой производительности, а также стабильность генерации аэроионов при колеба-ниях питающего напряжения. Остриевые электроды позволяют в достаточно широких пределах изменять питающее напряжение без значительного снижения генерации аэроионов при гарантированном отсутствии генерации озо на. Колебания напряжения, несомненно, являются особенностью сетей сельскохозяйственного назначения, к которым, как правило, присоединены птицефабрики. Например, по данным табл. Е.15, снижение генерации ионов при снижении напряжения от 20 кВ до 8 кВ (снижение в 2,5 раза) составляет от 25% до 60% (причем, чем меньше количество игл, тем меньше процент снижения). При колебаниях напряжения не более 10% колебания генерации от 1%до7%. Обобщим результаты опытов настоящей главы в ответах на вопросы: 1) какое оптимальное количество игл разрядного устройства? Как было отмечено, что увеличение количества игл разрядного устройства не приводит к кратному увеличению генерации. Результаты опытов (рис. 3.32 и 3.33) показывают, что все возможные комбинации игл (при одинаковом напряжении) дают примерно равное количество генерируемых ионов, не намного превышающую генерацию одной иглы. О том же говорят результаты опытов на рис. 3.34 и 3.35. Аналогичные результаты были получены О.А.Недоборой [57] (2001); 2) какова оптимальная длина иглы и расстояние между иглами? Проведенные эксперименты показали, что на генерацию аэроионов оказыва ет влияние взаимное соотношение длины разрядного электрода (вылет иглы) и расстояние от конца электрода до анода. В.А.Басевич [11] (1988) также ут верждал, что при увеличении длины выступающей части иглы от 4 до 40 мм ток коронного разряда возрастает в 1,8-3,0 раза. Различны мнения об оптимальном расстоянии между иглами. Классическая люстра А.Л.Чижевского имеет расстояние между остриями радиально расходящихся игл 5 см. С.П.Павлов [59] (1993 год) предлагает расстояние между иглами брать от 3 см до 4 см и приводит эмпирическую зависимость, где расстояние между иглами есть удвоенная длина иглы. Аналогичных примеров достаточно, причем многие авторы (в особенности в популярной литературе) просто ссылаются, в частности на того же С.П.Павлова. Как видно по результатам проведенного эксперимента рис. 3.30 увеличение генерации ионов происходит в пределах от 4 см до 10 см с незначительным максимумом на 7 см (до 15%). Причем на это расстояние влияет экранирующее взаимовлияние расположенных рядом острий. Естественно, что этот параметр не может быть универсальным, так как зависит от других параметров, таких как, вылет иглы, форма и радиус кривизны острия, «чистоты» поверхности острия, напряжения, расположения анода и его размеров и других. Идеальным вариантом является использование одной иглы, но при увеличении числа игл возникает вопрос о компактности их расположения для уменьшения размеров разрядного электрода. К примеру, многие исследователи предлагают размещать разрядные острия в узлах сетки, где сторона квадратной ячейки равна рекомендуемому расстоянию между иглами. Но, В.И.Баев [8] (1986) обосновывая конструкцию коронирующего электрода, предлагает использовать иную компоновку разрядных игл, т.е. исходя из принципа равноудаленности, располагать разрядные иглы по вершинам равностороннего треугольника. Из двух треугольников складывается ромб, а из ромбов складывается сетка, отличие которой от сетки с квадратной ячеей (с одинаковой стороной ячейки) заключается в эффективном (на 15%) использовании поверхности; 3) какое расстояние необходимо между острием и анодом? » Как уже отмечалось кроме длины (вылета) иглы на генерацию ионов и озона оказывает расстояние между концом разрядного острия и анодом. Так, например, по результатам опытов табл. ЕЛО видно, что при одинаковом вылете иглы 15 см (длина иглы 20 см) и изменяющемся расстоянии между концом иглы и анодом наблюдается на всех пределах измерения выраженный максимум. Представим эти зависимости на рис. 3.39. Как видно из графиков рис. 3.39 существует определенный ярко выраженный диапазон, при котором наблюдается максимальная генерация аэроионов, а именно от 11 см до 12,5 см (длина вылета иглы 15 см). Рис. 3.39. Зависимость генерации ионов от расстояния между концом иглы и анодом при различных уровнях напряжения. Этот диапазон обусловлен оптимальными параметрами напряженности электрического поля для генерации аэроионов, что конечно также зависит от кривизны электрода. Полученные данные не позволяют быть уверенными в оптимальной эффективности многих конструкций аэроионизаторов, которые не учитывают положение анода, соединенного, как правило, с землей или когда в качестве анода выступает питающая аэроионизатор электрическая сеть с заземленной нейтралью. Это не только бытовые ионизаторы, но и конструкции, которые предлагаются применять в птичниках. Например, М.Н.Лившиц [51] предлагает использовать проволоку, натянутую на определенном расстоянии от стены и потолка, Н.И.Сазонов [75] вносит разрядное острие внутри клетки или В.В.Рудаков и другие [74] использует разрядные острия в виде волокон хлопковой изоляции провода натянутого внутри ряда клеток. У указанных конструкций кроме прочих недостатков указанных вы-ше (глава 1) есть еще одно - неравномерное и трудно контролируемое расстояние между катодом и анодом, что как показано выше, в значительной мере влияет на эффективность генерации ионов и выделении озона.
Исследование прохождения аэроионов в металлическом воздуховоде
Как правило, приточные воздуховоды птичника достаточно протяженные (от 7 до 45 метров). Поэтому для исследования была взята металлическая труба из оцинкованного железа, диаметр внутренний 390 мм, длина трубы 3600 мм. Генератор аэроионов находился снаружи трубы. Анод - кольцо из высоковольтного кабеля РК-50 закреплено на внутренней поверхности трубы. Кроме того, в опытах 2 и 3 к трубе подключались анод и катод генерато pa аэроионов. Установка проведения опытов представлена на рис. 4.3 (а). Скорость воздушного потока на входе в трубу составляла 1,7 м/с, а на выходе -1,6 м/с. Другие условия проведения опытов и их результаты сведены в табл. Ж.1 и отражены на графиках рис. 4.4 (а) и 4.5 (а).
Зависимость концентрации аэроионов от расстояния по трубе от конца игл генератора ионов при напряжении катод-анод а) 10 кВ, б) 4 кВ. В следующем эксперименте разрядные иглы расположены внутри трубы, как показано на рис. 4.3 (б) при одинаковом расстоянии от конца игл до анода. Напряжение на ионизаторе снижено до 87 В, т.е. на выходе ионизатора 4,0 кВ. Это уменьшает концентрацию генерируемых ионов и обеспечивает их учет счетчиком МАС-01 (верхний предел измерения 10 шт. в см ). Результаты проведения эксперимента сведены в табл. Ж.2 и представлены на графиках рис. 4.4 (б) и 4.5 (б).
При сравнении графиков рис 4.4 и 4.5 можно отметить, что при введении разрядных игл внутрь трубы (анод кольцо изолированного кабеля) значительно повышается измеряемая концентрация аэроионов в конце трубы -103 тыс. шт. в см (при 10 кВ табл. Ж.1) и 40,6 тыс. шт. в см (при 4 кВ табл. Ж.2). Концентрация ионов увеличивается еще больше, когда анодом является сама труба - 107 тыс. шт. в см (при 10 кВ табл. Ж.1) и 114 тыс. шт. в см (при 4 кВ табл. Ж.2). Этот эффект невозможно отнести только за счет более полного попадания и, соответственно, полного учета, всех аэроионов внутрь трубы с потоком воздуха. Для сравнения разницы генераций двух игл при напряжениях 4 и 10 кВ можно обратиться в табл. ЕЛ 5 где генерация ионов (для других условий опыта) более чем значительна для 4 и 10 кВ, соответственно от 0,1 до 272 тыс. шт. в см3. Результаты эксперимента отраженные на рис. 4.4 (б) и в табл. Ж.2 показывают, что на всей длине трубы значения опыта 2 (анод - труба) превосходят значения опыта 1 (анод - кольцо изолированного кабеля). Полученные результаты подтверждают данные аналогичного эксперимента с использованием в качестве анода (металлический лист и воздуховод) описанного выше в главе 3. Увеличение эффективности ионизации оцененное приблизительно как более 300% (из-за генерации ионов свыше предела измерения счетчика), по результатам настоящего эксперимента имеет более точную цифру от 280% до 429% (среднее значение 335%) в табл. Ж.2. Несомненно, в полученных данных увеличения эффективности ионизации должно быть учтено то обстоятельство, что все выработанные ионы (при нахождении разрядных игл в трубе) остаются внутри трубы, а не выбиваются потоком обратно (что будет рассмотрено ниже). Кроме того, факт несомненного увеличения эффективности генерации ионов который может зависеть от многих факторов - размеров воздуховода, расстояния от него до игл и т.д. нуждается в дополнительных исследованиях.
При подключении к трубе катода генератора аэроионов и нахождении разрядных игл за пределами трубы, только незначительное количество отри-дательных ионов попадает внутрь трубы 0,48 тыс. шт. в см (103 тыс. шт. в см без подключения катода). Но «сохранность» потока на всей длине трубы значительно выше, так потери на длине 3 метра с присоединенным катодом составили 55,6% по сравнению с 82,9% без его присоединения табл. Ж.1. При нахождении разрядных острий внутри трубы и присоединении к трубе катода выработка отрицательных аэроионов полностью «прекращается». Т.е. электростатическое поле внутри трубы не дает возможности электрону выйти за пределы острия и произвести работу по ионизации молекулы кислорода. Подключение катода к трубе резко снижает доступ аэроионам во внутрь трубы. Видимо отрицательное напряжение, подаваемое на трубу должно быть меньше напряжения катода. Это предположение будет рассмотрено ниже.
Для этого установим генератор аэроионов в диэлектрическом корпусе рис. Г. 1 внутри камеры для размещения генератора аэроионов, а счетчик аэроионов МАС-01 внутри металлического и неметаллического воздуховода в двух положениях: на расстоянии 1 метра от игл генератора и в конце воздуховода. Скорость воздушного потока изменяется. Опытная установка представлена на рис. 4.6. Другие условия проведения опытов и их результаты сведены в табл. Ж.З и представлены на графиках рис. 4.7.
