Вентиляція і теплообмін на фермах і пташниках

Моделі і керування теплообміном в приміщенні ферми

Розглянемо типовий об’єкт керування, птахоферму. Птахоферма за інформаційною ємністю об’єкту відноситься до середніх ТОК. Серед параметрів регулювання в ньому найбільш важливими є температура в приміщенні і кількість шкідливих речовин і вологи у повітрі. Кількість шкідливих речовин в повітрі визначається об’ємом повітря, який поступає у приміщення і кількості птахів в ньому. Температура у приміщенні визначається втратами тепла в навколишнє середовище і затратами на підігрівання повітря до температури приміщення. Слід зауважити, що життєдіяльність біологічного об’єкту ТОК, птахів, приводить до виділення теплоти, яку слід враховувати при побудові моделі теплообміну в приміщенні ферми і до виділення вологи, і яку слід враховувати при обчисленні витрат повітря на загальнообмінну вентиляцію, направлену на видалення вологи і вуглекислого газу з приміщення.

Приступимо до розроблення математичної моделі теплообміну в приміщенні пташника. В статичному режимі кількість тепла, яке поступає в приміщення з птахами Q_t і додатковим нагріванням Q_d дорівнює кількості тепла, що втрачається на нагрівання вентиляційного повітря Q_v і втрати тепла в навколишнє середовище Q_w.(рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема теплових потоків на фермі

(3.1)

В динамічному режимі, коли буде змінюватися температура у приміщенні t_p в залежності від збурень, наприклад зовнішнього чинника, температури навколишнього середовища t_z, в приміщенні буде змінюватись кількість енергії Р_p і рівняння (3.1) перетвориться в рівняння динаміки процесу:

. (3.2)

В цьому рівняння кількість енергії в приміщенні розраховується за формулою, Дж:

. (3.3)

Кількість тепла виділеного птахами, Вт, дорівнює:

. (3.4)

Кількість тепла витраченого на нагрівання вентиляційного повітря, Вт:

. (3.5)

Кількість тепла втраченого в навколишнє середовище, Вт:

, (3.6)

де: V_p – об’єм приміщення птахоферми, м³; F_p – площа поверхні стін і стелі ферми, м²; r_р– густина повітря, кг/м³; С_р – теплоємність повітря, Дж/(кг град); К – середнє значення коефіцієнта теплопередачі стін і стелі приміщення ферми, Вт/(м² град); n – кількість птахів на фермі, шт.; q – середнє тепловиділення птахом, Дж, V_v - швидкість подавання вентиляційного повітря, м³/с.

Швидкість подавання вентиляційного повітря необхідного для забезпечення допустимої концентрації шкідливих речовин у приміщенні пташника рахуємо виходячи з допустимого вмісту водяних парів у повітрі за формулою:

, (3.7)

де: сумарна волога, яку виділяють всі птахи, г/с ;

w – середня маса вологи, що виділяється одним птахом за годину, кг/год; d_p i d_z – вологовміст внутрішнього і зовнішнього, вентиляційного, повітря, г/кг сухого повітря.

Підставимо формули (3.3), (3.5) і (3.6) у формулу (3.2) і отримаємо:

. (3.8)

Параметрична схема математичної моделі представлена на рис. 3.2.

Після перетворення рівняння (3.8) прийме вигляд:

, (3.9)

Позначимо постійну часу нагрівання ТОК, с:

, 3.10)

і усталену, при нульовій швидкості зміни температури повітря в приміщенні пташника, температуру повітря, град.:

. (3.11)

Рис. 3.2. Параметрична схема математичної моделі системи

опалення на фермі

Тоді рівняння ( 3.9) запишемо:

(3.12)

Постійна часу нагрівання Т є важливим параметром ТОК ферми. Вона представляє собою час, протягом якого у приміщенні пташника температура повітря досягнула усталеного значення без тепловіддачі в навколишнє середовище.

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 147; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 111213 14 15 16 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!