Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных задач сельскохозяйственного производства является поиск эффективных путей увеличения выпуска продукции животноводства и снижения себестоимости за счет улучшения условий содержания животных, то есть микроклимата помещений.
Содержание животных в условиях, отвечающих зоогигиеническим и ветеринарно-санитарным требованиям, с учетом их биологических особенностей, в зависимости от вида, возраста, физиологического состояния и производственного назначения, также как и полноценное нормированное кормление, является основой повышения их продуктивности, снижения заболеваемости и падежа. Отклонение параметров микроклимата в животноводческих помещениях от установленных пределов приводит к снижению удоев до 10 - 12 %, уменьшению прироста живой массы до 20 -22%, увеличению отхода молодняка до 15 - 19 %, снижению продуктивности птицы до 30 - 32 %, сокращению срока службы животных на 15 -18 %, увеличению затрат кормов и труда на единицу продукции, уменьшению продолжительности эксплуатации животноводческих зданий и возрастанию затрат на ремонт технологического оборудования, кроме того, будет влиять на здоровье и на производительность труда людей.
Специалисты считают, что продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы на 20 % зависит от породных особенностей, на 45 - 48% - от количества и качества кормов и на 20 - 24 % - от условий содержания, в том числе и от микроклимата. Обеспечение же требуемого микроклимата в современных животноводческих комплексах и фермах связано со значительными энергетическими затратами, их удельный вес в себестоимости, например, одной тонны свинины, достигает 20 - 25 %. А на молочных комплексах и фермах на подогрев приточного воздуха в зимний период года расходуется до 38 % тепловой энергии, потребляемой за год, а на привод вентиляторов - до 30 % годовой потребляемой электроэнергии.
Отсюда следует, что существующие типовые отопительно - вентиляционные системы животноводческих помещений обладают целым рядом недостатков. Главный из которых - большая энергоемкость технологического процесса.
Поэтому научные исследования, направленные на создание эффективных энергосберегающих систем микроклимата животноводческих помещений, обеспечивающих не только создание нормативного микроклимата, но и энергосбережение, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.
Решению этой проблемы посвящена диссертационная работа, выполненная в период 1995 -1999 г.г.
Цель и задачи исследований. Целью диссертации является создание энергосберегающей системы нормативного микроклимата в живот-
новодческих помещениях и уменьшение энергозатрат отопительно - вентиляционных систем за счет повышения эффективности и надежности работы кондиционера. Исходя из поставленной цели, намечены следующие задачи:
произвести исследования параметров микроклимата в зимний и летний периоды года в животноводческих помещениях, которые послужат основой для определения условий работы автоматизированной отопительно - вентиляционной системы с аэрогидродинамическим кондиционером и выявления границ изменения начальных параметров, используемых в математической модели;
разработать математическую модель формирования массоэнер-гетических процессов в автоматизированной системе аэрогидродинамического кондиционирования воздуха с очисткой от аммиака, углекислого газа и пыли, работающей на принципе барботации;
выполнить экспериментальную проверку в производственных условиях аэрогидродинамического кондиционера, как одного из главных элементов энергосберегающей системы создания нормативного микроклимата в животноводческих помещениях; определить его технико - экономическую эффективность и дать практические рекомендации производству.
Методика исследований. Для решения поставленных задач на основе комплексного подхода предусматривалось проведение теоретических и экспериментальных исследований.
В основу теоретических исследований положены математические модели взаимодействия многокомпонентных систем при режиме барботации, методы теоретической механики, основы теории тепло - и массо-обмена, аэродинамики, гидравлики и высшей математики.
Основные экспериментальные исследования проведены в действующих животноводческих объектах в телятнике на 320 голов д. "Перекалье" и в телятнике на 600 голов д. "Фотьево" А.О. "Великолукское" Великолукского района Псковской области; в свинарнике - маточнике на 160 голов свиноматок с приплодом и в телятнике на 120 голов учхоза "Удрайское" Великолукской ГСХА Великолукского района Псковской области.
Аналитическую и исследовательскую работу выполняли в лабораториях кафедр механизации животноводства и применения электроэнергии в сельском хозяйстве, химии, высшей математики Великолукской государственной сельскохозяйственной академии (ВГСХА), а также на ТЭЦ завода ЛРЗ г. Великие Луки.
Экспериментальные исследования эффективности процесса теплообмена, рабочих характеристик аэрогидродинамического кондиционера проводили с применением методик планирования многофакторных экспериментов.
Обработку экспериментальных данных осуществляли при помощи методов математической статистики с применением ПЭВМ.
Научная новизна. Разработан метод расчета и получены физико -математические зависимости для определения конструктивных и технологических параметров аэрогидродинамического кондиционера, как одного из элементов энергосберегающей системы создания нормативного микроклимата в животноводческих помещениях.
На защиту выносятся следующие научные положения:
результаты исследования параметров микроклимата в зимний и летний периоды года в животноводческих объектах, которые послужили основой для определения условий работы автоматизированной отопительно - вентиляционной системы с аэрогидродинамическим кондиционером;
математические модели формирования массоэнергетических процессов в автоматизированной отопительно - вентиляционной системе с аэрогидродинамическим кондиционером;
энергосберегающая система создания нормативного микроклимата в животноводческих помещениях, одним из составных элементов которой является аэрогидродинамический кондиционер.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Практическая ценность заключается в том, что в результате проведенных исследований получена возможность внедрения энергосберегающей системы формирования нормативного микроклимата в животноводческих помещениях с аэрогидродинамическим кондиционером. Разработанные методы расчета и определения конструктивных и технологических параметров аэрогидродинамического кондиционера могут использоваться в конструкторских организациях и научных учреждениях при создании и совершенствовании отопительно - вентиляционных систем, а также в высших и средних учебных заведениях при обучении студентов сельскохозяйственных специальностей.
Апробация работы. Основные результаты исследований диссертационной работы рассмотрены, положительно оценены и рекомендованы для широкого внедрения на двух Международных научно - технических конференциях "Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве" в 1995 и 1997 г.п, г. Углич Ярославской области, Международной конференции по механизации и автоматизации животноводства в 1998 г. ВНИИМЖ, г. Подольск; на расширенных заседаниях кафедры "Механизация животноводства и применение электрической энергии в сельском хозяйстве" ВГСХА.
Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в девяти печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка литературы, приложения. Работа изложена на 184 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, .ч рисунка, список литературы содержит \чо Наименовании, в том числе 12 иностранных.