بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
طراحی سیستم تهویه دامداری های صنعتی مطابق با استانداردهای بین المللی
چکیده
دام و طیور هنگامی که محیط اطرافشان در وضعیت بهینه قرار داشته باشند بهترین عملکرد و رشد را دارند، لذا سیستم کنترل محیط باید بتواند شرایط استاندارد را فرآهم آورد. البته پاسخ دام به شرایط محیطی بسیار پیچیده است. گاو گوشتی، گاو شیری، گوسفند و ماکیان در شرایط محتلف، حرارت و رطوبت معینی را تولید میکند. رطوبت مایع به وجود آمده باید به سرعت توسط سیستم تهویه دامداری صنعتی برای جلوگیری از رشد عوامل بیماریزا، تبخیر و حذف گردد. بدین لحاظ و با توجه به اینکه سیستم تهویه طبیعی برای دامداری ها دارای مزیت است سه نوع سیستم تهویه طبیعی برای دامداری های صنعتی مورد توجه قرار گرفت و روابط مورد نیاز آنها تعیین گردید. همچنین در این مقاله روابط تعادل حرارتی براساس کلیه منابع و منافذ حرارت نهان و آشکار در یک دامداری صنعتی ارائه گردیده است.
۱. مقدمه
اطلاعات آب و هوای هر منطقه باید بطور ویژه در طراحی سیستم تهویه دامداری های صنعتی مورد توجه قرار گیرد. دمای هوای سرد عموماً برای تعیین تلفات حرارتی ساختمانها، عایق های حرارتی مورد نیاز، حداقل نرخ تبادل هوا و منبع حرارتی مورد نیاز، استفاده میشود. بر این اساسی دو محدوده دمایی تابستانه و زمستانه مورد نیاز است. دمای طراحی تابستانه برای تعیین حداکثر ظرفیت تهویه استفاده می شود. در شرایط آب و هوای سرد، هوای بیرون حاوی مقدار کمی رطوبت است. بنابراین هوای سرد وارد شده از طریق تهویه به داخل ساختمان گرم شده و ظرفیت جذب رطوبت آن افزایش مییابد و قادر است مقادیر زیادی آب را تبخیر و از ساختمان خارج کند. دمای برونی مناسب جهت طراحی برای محاسبه حداقل نرخ تبادل هوا و تلفات حرارتی بخشهای ساختمان در شکل ۱ نشان داده شده است، دما با مقدار ۹۷/۵ درصد ساعات پایداری برای طراحی دامداری ها توصیه شده است. در شرایط آب و هوای گرم، دمای مناسب طراحی برای محاسبه حداکثر نرخ تبادل هوا در شکل ۲ نشان داده شده است.
برای طراحی سیستم کنترل تحلیل شار حرارتی در ساختمان به کمک رابطه زیر بدست می آید{۲}:
که در آن :
QS: نرختلفات حرارتی حیوان ، J/S
QE : نرخ حرارت تولیدی توسط تجهیزات، به عنوان مثال موتورها، چراغها و غیره، J/s
QSupp : نرخ حرارت تولیدی توسط منبع گرمایی، J/s QM: حرارت مورد نیاز برای تبخیر رطوبت، J/S
QB : نرخ تلفات حرارتی از طریق هدایت توسط دیوارها، سقفها و کفها بوسیله، J/s
QV : نرخ تبادل حرارتی از طریق تهویه، J/s
QStored : نرخ حرارت ذخیره شده یا آزاد شده توسط مواد ساختمانی بویژه کف ها بتنی (مقدار آن برای تحلیل در حالت پایدار صفر است)، J/s
هنگامی که تهویه انجام می شود، حرارت اضافه یا کم میشود. شار حرارتی آن می تواند بوسیله فرمول زیر محاسبه گردد:
که در آن M نرخ جریان جرمی بر حسب کیلوگرم بر ثانیه، cp گرمای ویژه هوا ، ۱۰۰۵ ژول بر کیلوگرم کلوین و AT اختلاف دمای بین محیط داخلی و خارج بر حسب کلوین است.
هر حیوان حرارت و رطوبت معینی را تولید می کند. جدول ۱ و ۲ این مقادیر را برای گاو گوشتی، گاو شیری، گوسفند و ماکیان نشان میدهد. رطوبت در هر دو شکل بخار(گرمای نهان) و مایع در پساب تولید می شود. رطوبت مایع باید توسط تهویه تبخیر و حذف گردد و حرارت مورد نیاز برای این فرآیند بدین صورت محاسبه میشود:
که در آن
T11: نرخ تولید رطوبت در فضای مورد تهویه، kg/s.animal
N:تعداد حیوانات
hfg: گرمای نهان تبخیر آب، J/kg
نرخ جریان جرمی هوای خشک مورد نیاز برای حذف رطوبت با استفاده از رابطه زیر بدست می آید؛
که در آن
M نرخ تهویه، kg/s
Wi: رطوبت نسبی هوای داخلی، برحسب کیلو گرم بخار آب بر کیلوگرم هوای خشک
Wo: رطوبت نسبی هوای خارج، برحسب کیلو گرم بخار اب ہر کیلوگرم ھوائی خشک
نرخ تولید حرارت توسط حیوان QS) به کمک اطلاعات
جداول ۱ و ۲ و از حاصلضرب نرخ تلفات حرارتی هر حیوان در تعداد حیوانات بدست می آید. تولید حرارت توسط جریان الکتریکی، QE، بطور کلی کم است و در بسیاری از موارد قابل چشم پوشی می باشد. نرخ حرارت تولیدی توسط منبع گرمایی، Qsupp، از ظرفیت گرمکن می تواند تعیین شود و یا اینکه به عنوان یک مجهول با حل رابطه ۱ بعد از تعیین نرخ تهویه محاسبه گردد. نرخ حرارت هدایت شده از طریق دیوارها، کف ها و سقف های ساختمان برای حالت پایدار بدین صورت میتواند هر محاسبه گردد:
که در آن
U:ضریب انتقال حرارت ، (J/(m”.k.S
A: مساحت سطحی که در معرض انتقال حرارت واقع شده است،
T : اختلاف دمای بین داخل و خارج، K
اولین قدم ضروری برای طراحی یک سیستم کنترل محیط ایجاد تعادل حرارتی بین تمام منابع و منافذ حرارت نهان و آشکار است. جریان جرمی هوای خشک مورد نیاز برای خارج کردن حرارت با استفاده از رابطه زیر بدست می آید:
