猪舍喷雾降温系统气流喷孔形式对流场影响的实验分析.
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流体在喷孔中的流动特性分析摘要:本文旨在分析流体流动在喷孔中的特性,以便了解流体的摩擦力、抵抗力及必要的热力学降温过程,并对减小喷孔压力降低的可能性作出评估。
为此,我们收集了有关于喷孔流动的大量数据,包括喷孔尺寸、流体温度、压力以及流速等,并采用模拟和理论方法,以识别出不同喷孔结构之间的差异。
研究发现,当喷孔尺寸增大时,摩擦力会降低,而伴随喷孔流动压力降低的可能性也会增加。
我们还发现,尽管喷孔面积增大可以降低抵抗力,但在它们的存在下,就热力学降温的准备时间而言,抵抗力还是非常重要的因素。
关键词:喷孔流动,流体摩擦力,抵抗力,热力学降温,喷孔尺寸正文:1. 引言本文将对流体在喷孔中的流动特性进行分析,以确定喷孔流动的相关变量,以及如何减小喷孔压力降低的可能性。
为了实现这一目标,我们将收集关于喷孔流动的大量数据,并利用模拟和理论分析,以确定摩擦力、抵抗力以及流体的热力学降温过程的影响。
2. 方法为了收集喷孔流动的关键变量,我们需要对涉及喷孔流动的流体温度、压力和流速等变量进行测量。
然后,使用模拟方法,包括复杂流体动力学(CFD)和数值分析,以确定摩擦力、抵抗力以及热力学降温过程等变量之间的相互关系。
另外,为了减小喷孔压力降低的可能性,我们可以对喷孔尺寸和形状进行控制,以最大程度地减小摩擦力和抵抗力的影响。
3. 结果通过分析测量数据及模拟和理论分析的结果,我们发现,当喷孔尺寸增大时,摩擦力会降低。
而伴随喷孔流动压力降低的可能性也会增加。
同时,我们也发现,尽管喷孔面积增大可以降低抵抗力,但在它们的存在下,就热力学降温的准备时间而言,抵抗力还是非常重要的因素。
4. 结论我们的研究表明,在控制流体流动的压力时,喷孔尺寸和形状是至关重要的变量。
通过增加喷孔尺寸,可以减少摩擦力的影响,以用尽可能低的压力来维持喷孔流动。
同时,由于抵抗力对热力学降温过程至关重要,因此,增大喷孔尺寸并不一定意味着增加喷孔流动的效率,而是要取决于喷孔尺寸和抵抗力之间的平衡。
106江苏农业学报(刀■至仙_/.〇/如r .S d .),2018,34(l ):106〜113http : //周忠凯,李辉,秦竹,等.自然通风猪舍高压喷雾降温系统的降温效率[J ].江苏农业学报,2018,34(1):106-113.floi:10.3969/j.iw n.1000-4440.2018.01.016自然通风猪舍高压喷雾降温系统的降温效率周忠凯丨,2,李辉丨,2,秦竹丨,2,孙倩丨,2,顾洪如3,夏礼如丨,2,余刚】,2(1.江苏省农业科学院农业设施与装备研究所,江苏南京210014; 2.农业部长江中下游设施农业工程重点实验室,江苏南京210014; 3.江苏省农业科学院畜牧研究所,江苏南京210014)摘要:为确定高压喷雾降温系统在夏季自然通风发酵床猪舍的适用性,选择2栋发酵床育肥猪舍,对不同气象条件下猪舍内的温湿度和风速进行了测定,选择温湿度指数、热负荷指数和综合气候指数3种指标评估了高压 喷雾降温系统对猪舍内热环境的影响。
结果显示试验期间高压喷雾系统的降温效率在18. 4%至89. 2%之间,平均 为59. 1%;与无喷雾猪舍相比,高压喷雾降温系统可有效降低舍内温度6. 2尤,最高降低10. 5尤,湿度增加23. 9个 百分点(平均湿度为72. 2%);整个试验期间,喷雾猪舍平均温湿度指数(7W /)为74. 3(比无喷雾猪舍降低12. 2),热应激减少23. 7%,喷雾猪舍热负荷减少2 713,综合气候指数(C C /)平均降低4. 8尤。
高压喷雾降温系统可以有 效缓解自然通风发酵床猪舍内生猪遭受的热应激。
关键词:猪舍;高压喷雾降温系统;温度;相对湿度;温湿度指数;综合气候指数中图分类号:S815.9文献标识码:A文章编号:1000-4440(2018)01-0106-08Cooling efficiency of a high-pressure fog cooling system for natural ventilation pig barnZHOU Zhong -kai 1,2, LI H ui 12, QIN Zhu 12, SUN Qian 1,2, GU Hong -ru 3, XIA li -ru 12, YU Gang1,2(1 ./nstitute of Agricultural Facilities and Equipment,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014, China ; 2. Key Laboratory for Protected Agricultural Engineering in the Middle and Lower Reaches of Yangtze River,Ministry of Agriculture,Nanjing 210014, China ; 3. /nstitute o f Animal Science ,Jiangsu Academy o f A gricultural Sciences,Nanjing 210014, China )Abstract : To investigate the suitability of high-pressure fogging system ( HPFS) for natural ventilation pig barn(N V B ) with bedding system,experiments were conducted in two naturally ventilated pig barns under summer conditions.One pig barn was used as the treatment barn (fogged house ,FNVB) and another was used as the control house ( un-fogged house ,U FN VB). Cooling efficiency of HPFS w ,as defined by determination of dry-bulb temperature,relative humidity and air velocity in the interior of pig barns in different weather conditions. Heat stress was assessed using the temperature humidity index ( TH/) and the daily THI-hrs index and comprehensive climate index ( CC/) for evaluation of thermal comfort in pig barn. The results showed that the cooling efficiency of the HPFS ranged from 18.4% to 89.2%,and the average value was 59.1%. The HPFS could effectively decrease the indoor temperature by 6.2 丈.The greatest difference of temperaturebetween UFNVB and FNVB was 10.5丈.The air relativehumidity in the FNVB was 72.2%,increased by 23.9%.The TH/ value was reduced by 12.2 in the FNVB ( average value was 74.3). The values of the daily THI-hrs index and CC/ under heat-stress conditions in FNVB were reduced by 2 713 and 4. 8 ^,respectively. In conclusion ,high-pressure fog cooling system can effectively alleviate the heat stress of pigs in natural ventilation pig barn with收稿日期:2017-07-07基金项目:江苏省农业科技自主创新基金项目[C X (12) 1001-04];江苏省科技支撑计划项目(BE2014342-1)作者简介:周忠凯( 1984-),男,山东茌平人,硕士,助理研究员,主要从事畜禽生产过程环境质量控制与污染物排放监测研究,(E-m ail) zhouzk@ 通讯作者:余刚,(E-mail)yug55@ 周忠凯等:自然通风猪舍高压喷雾降温系统的降温效率107bedding system.Key words:p ig b a rn;high-pressure fog coo lin g system;te m perature;re la tive h u m id ity;te m p e ra tu re-h u m id ity ind e x;com prehensive clim ate inde x空气温湿度是影响生猪生长和健康的主要因 素,特别是夏季由于缺乏必要的降温措施,高温环境 使生猪遭受长时间的热应激,导致生猪活动量和采 食量减少、饮水增加、生长缓慢,甚至出现负增重等 热应激反应[1-2],严重影响生猪的物质和能量代谢等 生理过程[3]。
第14卷 第2期农业工程学报V o l.14 N o .2 1998年 6月T ransacti ons of the CSA E Jun . 1998 收稿日期:199******** “九五”国家重点科技攻关项目(962003204210) ①刘 平,博士生,北京市海淀区清华东路 中国农业大学(东校区)214信箱,100083猪舍喷雾降温系统气流喷孔形式对流场影响的实验分析3刘 平① 马承伟(中国农业大学) 董红敏(中国农科院气象所) 崔引安(中国农业大学)摘 要 局部环境射流控制喷雾蒸发降温系统是适用于我国南方夏季炎热地区开放型猪舍的局部送风降温系统。
在该降温系统中,控制区域中的风速分布对降温效果影响很大,而影响风速分布的重要因素之一就是射流喷孔形式。
在相同的气流出口流量的条件下,使用热球式风速仪分别对圆形、环形及环形旋流气流喷孔射流在控制区域所形成的风速分布进行了测量,在满足猪对风速范围要求的情况下,按照风速分布尽量均匀的原则,对各种形式气流喷孔的性能进行实验分析,实验结果表明对于该降温系统环形旋流喷孔的性能最优,在设计时应优先选用环形旋流气流喷孔。
关键词 猪舍 气流场 蒸发降温 速度分布我国南方地区夏季的高温高湿气候对集约化养猪场的生产影响很大,特别是对于南方典型的开放型畜舍的夏季降温问题,以前所采用的降温措施均不能获得满意的效果,为此笔者提出了局部环境射流控制喷雾蒸发降温的新型降温方式。
1997年夏季在华中农业大学种猪场应用该系统在妊娠舍进行了实际生产试验,结果表明降温效果比较满意,该系统能够满足开放型猪舍的夏季降温要求。
该降温系统采用送风管道从舍外吸入新鲜空气向猪栏定位输送,采用合适的气流喷孔将空气喷射至控制区域,同时向气流中喷入细雾滴,雾滴在随气流的运动过程中蒸发吸热降低空气的干球温度,一部分雾滴粘在猪的体表在气流的作用下蒸发直接带走猪的体热。
该降温系统的降温效果在很大程度上取决于系统能否在所控区域内产生一个合理的气流场。
喷雾降温对养猪场的应用现在已经进入夏季高温期,对于我国南方地区的集约化养猪场的生产影响很大。
当猪舍温度达到30℃以上,猪就容易中暑,特别是大猪和怀孕母猪。
因此,做好防暑降温工作,是猪场夏季的主要工作之一,以前所采用的降温措施均不能获得满意的效果, 为此提出了这种新型降温方式。
系统采用送风管道从舍外吸入新鲜空气向猪栏定位输送, 采用合适的气流喷孔将空气喷射至控制区域, 同时向气流中喷入细雾滴, 雾滴在随气流的运动过程中蒸发吸热降低空气的干球温度, 一部分雾滴粘在猪的体表在气流的作用下蒸发直接带走猪的体热。
喷雾降温系统:系统是将水喷成雾粒,使水迅速汽化吸收猪舍内显热量。
这种降温系统设备简单,具有一定降温效果,但使舍内湿度增大,因而一般须间歇工作。
当一滴重1克的水被喷成直径为0.008-0.01厘米的雾粒时,总表面积将扩大数百倍,这就大大地加快了水汽化的速度。
一般情况下,喷雾是通过几个途径来发挥降温作用的:喷头将水喷成直径为0.1毫米以下的雾粒,雾粒在猪舍内漂浮时吸收空气中大量显热很快地汽化;喷出的雾粒可以造成局部降温状态,使舍内空气对流;部分水分喷落在猪身上,直接吸收猪体上的热量而汽化使猪感到凉爽。
时,随着气温下降,空气的含湿量增加。
到一定时间后(据试验1-2分钟左右),达到湿热平衡,舍内空气水蒸气含量接近饱和。
此外,地面可能也被大水滴打湿。
如果继续喷雾,会使猪舍过于潮湿产生不利影响,猪越小,影响越大,因此喷头必须周期性地间歇工作。
这种舍内呈周期性的高湿,对舍内环境的不利影响相对要小得多。
如果舍内、外空气相对湿度本来就高,且通风条件又不好时,则不宜进行。
喷雾时辅以舍内空气一定流速可提高降温效果。
空气的流动可使雾粒均布,可加速猪体表、地面的水分及漂浮雾粒的汽化。
对体大一些的猪的,实际上主要不是喷雾冷却空气,而是喷头淋水湿润猪的表皮,直接蒸发冷却。
这种情况下对喷头喷出的雾粒大小要求不高,喷头可在每栏的上方设一个,喷头喷雾量为0.0017米3/10头·分。
不同开窗方式下典型猪舍自然通风流场模拟研究的
开题报告
研究背景:
猪养殖业一直是中国畜牧业重要的组成部分。
随着国家环保政策的
不断推进和人们对生态环境的要求日益提高,如何减少猪舍对环境的污染,提高猪舍的通风效果,保证猪的健康成长成为研究的重点。
研究目的:
研究不同开窗方式下典型猪舍自然通风流场模拟,探究其对猪舍通
风效果的影响,为提高猪舍通风效果、保证猪的健康生长提供理论依据。
研究内容:
1.猪舍通风模型建立
建立适用于不同开窗方式猪舍自然通风的模型,包括室内与室外的
热传递、质量传递及动量传递过程,考虑不同季节、不同气象条件下的
模型适应性。
2.不同开窗方式下自然通风流场模拟
通过ANSYS Fluent软件模拟不同开窗方式下猪舍的自然通风流场,探究不同开窗方式的通风效果。
对比分析直通风与侧通风的通风效果差
异以及自然风与机械通风的差异。
同时考虑窗户的开度和位置不同所产
生的效果。
3.实验分析
通过在实验室内搭建模拟环境,在不同气象条件下对不同开窗方式
猪舍进行实验。
通过测量不同处的风速、风向和风压等参数,对比分析
实验结果与模拟结果之间的差异,验证模拟结果的准确性。
预期成果:
本研究将分析不同开窗方式对典型猪舍自然通风流场的影响,提高
猪舍通风效果、保证猪的健康生长。
本研究可为猪养殖业提供理论支持,对猪舍通风研究提供新的思路。
空气流对养猪场的影响有多大?气流对猪机体的作用,主要是影响猪体的散热。
在一般环境条件下,只要有气流存在,均可促进机体的对流散热和蒸发散热。
当环境温度低于猪的适宜温度下限时,由于气流的作用,加大了猪体的散热量,而使猪感到寒冷,此时为了维持体温,就需消耗更多的能量。
反之,当环境温度高于猪适宜温度上限时,由于气流有助于猪体散热,且气流大时散热较多,因此增大风速可明显改善猪的温热环境,缓和热应激对猪的不良影响。
气流对猪体散热的影响,除了气流速度外,气流的温度也是一个十分重要的因素,散热效果随气流的温度上升而下降。
当气流温度等于猪皮肤温度时,对流散热的作用消失;当气流温度高于皮肤温度时,机体通过对流得热;低温而潮湿的气流,能显著增大散热量,猪更感寒冷,有可能引起冻伤、冻死。
气流总是和温度、湿度一起协同作用于猪的机体,使冷、热应激的程度得以缓和或加剧。
据报道,当舍内环境温度为12摄氏度时,气流速度由0.1米/秒增加为0.26米/秒、,25-30千克重的猪的散热量约要增加10%。
而对于2千克重仔猪,当气流速度由0.1米/秒增加为0.56米/秒,相当于环境温度下降了4摄氏度。
有些专家认为,对于仔猪,在各种环境温度下空气流速都不应超过0.3米/秒,否则会促使仔猪机体变冷且增多疾病(如肺炎)。
当然,环境温度过高时,适当提高气流速度有助于仔猪降温。
但各种猪舍内降温气流速度都不宜太高,过高气流的摩擦会使猪感到不适。
冬季从保暖角度考虑,流速可低于表中值。
夏季高温情况下,流速可高于表中值以利猪体散热。
不过,据报道,体重90千克的猪,在48摄氏度的高温环境中,如果地面潮湿,猪的皮肤在地面上滚湿,风速自0.1米/秒增大到0.9米/秒,经30分钟可使上升的体温下降2℃左右。
而当地面和猪体皮肤干燥后,即使加大风速也没有效果,可见在夏季对猪这种无汗腺的家畜,单纯靠增大气流流速来帮助猪散热,其作用是有一定限度的。
必须辅以喷淋等才能充分发挥气流的降温作用。
喷雾器喷嘴出口喷流流场特性的实验研究章敏;张召明;陈尹【摘要】通过定性定量实验手段研究了以水为单介质流体的某农用喷雾器喷嘴出口流场.首先采用单反相机常规拍摄方法,记录了喷雾压力在50~4000 Pa范围内的喷嘴出口流场,发现了随着喷雾压力增大,喷嘴出口射流的形状经历了形成液泡到液泡破裂的过程,以及射流发展及最终稳定过程.然后通过PIV测速技术对喷雾压力在1000~4000 Pa范围内的喷嘴出口流场进行了定量测量实验研究,获得了在纵向截面上,喷嘴出口速度随喷雾压力增大而增大,且在中心线上的速度随着离喷口距离的增加均呈现振荡衰减的变化规律.在同一位置横向截面上,随着喷雾压力的增加,旋流强度越强,流速越大;而在同一喷雾压力下,离喷嘴出口距离越近的横截面处旋流强度越大,流速也越大.本文实验研究结果验证了PIV测速技术可以用于水雾滴的速度场测量.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2019(051)004【总页数】10页(P493-502)【关键词】农用喷雾器;喷雾流场;PIV测速;流场观察【作者】章敏;张召明;陈尹【作者单位】南京航空航天大学航空学院,南京,210016;南京航空航天大学航空学院,南京,210016;南京航空航天大学航空学院,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】V211.7液体雾化是能源动力、化工、农业和环境工程中一个广泛性的流体力学课题,在燃油燃烧器、结冰风洞水雾化、农作物的喷淋、杀虫剂的喷洒、烟气脱硫中都有广泛应用。
农用喷雾器喷嘴是实现液体雾化的装置,其喷雾流场对喷雾器喷雾效率、效果均有重要作用,其工作原理是将流体的压力能转换为流体的动能,并在喷嘴出口处形成锥体状的雾滴群,并在与空气相互作用下,形成液滴进一步雾化。
Lefebvre[1]和金如山等[2]采用激光散射技术测量了液滴平均直径。
Hebrard等[3]和顾洪斌[4]采用激光多普勒分析仪(PDA)对模型燃烧室内喷雾流场中喷嘴出口处的轴向、径向、切向速度等进行了测量。
喷撒干粉消毒剂对猪舍空气质量的影响试验文│赵云焕 周路 李金库 陈振博 王俊锋 赵聘(信阳农林学院、河南省大别山区生态畜禽健康生产工程研究中心、信阳市畜禽养殖与环境控制重点实验室) 钟金凤(正阳县光明猪业有限公司)猪舍空气质量对猪的健康和生产性能有重要影响。
冬季为了保温很多猪场采取降低猪舍通风换气量的管理措施,由此导致空气质量下降,猪的抵抗力减弱、各种疾病多发。
为预防疾病发生、保障猪的健康,对猪舍空气进行经常性消毒是日常管理的必要措施,消毒剂的种类及使用方法有多种,常用的消毒药液喷雾方法使猪舍相对湿度增加,温度下降快,容易诱发猪感冒,为避免此现象的发生可以使用干粉消毒剂。
但干粉消毒剂的用量、消毒效果及对猪舍内温热环境、有害气体浓度、可吸入微粒含量的影响尚未见报道。
本试验研究不同用量干粉消毒剂对猪舍空气质量重要指标的影响,为消毒剂的使用和猪舍空气质量改善提供参考和理论依据。
一、材料与方法1.试验猪舍及饲养管理。
试验选择在正阳县光明猪业有限公司的密闭式育肥猪舍进行,猪舍长30米、宽9米、高2.3米,高床漏缝地板饲养,双列布局,单走道,每栋饲养生猪168头,实行自动供水、自由采食,地板下1米的粪池中存有15厘米深的水用于泡粪,定期清除粪水。
猪舍由均匀分布在屋顶的8个进风口垂直进风,山墙风机负压通风,同时地下粪池的一端也安装风机向外排气。
2.干粉消毒剂。
干粉消毒剂由北京康牧生物科技有限公司生产,主要成分为二氧化氯、蒙脱石及纳米级核心成分,其有效成分含量为2%(以二氧化氯计),淡黄色粉末。
3.试验设计及指标测定。
选取4栋建筑结构相同的猪舍,3栋试验组(设为试验1、2、3组)和1栋对照组。
其他饲养管理相同。
试验时间为2018年3月3~7日,试验第1天的8∶00分别在试验1、2、3组按5克/立方米、10克/立方米、15克/立方米喷撒干粉消毒剂,对照组不喷撒。
测定温度、相对湿度、二氧化碳、氨气、PM10、PM2.5、细菌总数,连续测定5天(细菌总数测定3天),细菌总数的测定用平板自然沉降法。
养猪场通风降温工程方案一、前言随着社会经济的不断发展,人们对猪肉的需求量越来越大,因此养猪场的发展也日益繁荣。
然而,在中国南方地区,气候炎热,室内温度高,这给猪的生长和发育带来了极大的困扰。
因此,为了提高猪的生长速度和养殖成本的降低,必须采取有效的通风降温措施。
本文将从养猪场通风降温的必要性、现有的通风降温技术以及本次设计的通风降温方案展开探讨。
二、养猪场通风降温的必要性1.提高猪的生长速度高温条件下,猪的食欲会受到影响,消化吸收能力减弱,导致生长速度减慢,影响生猪的出栏重量。
2. 提高饲料的利用率在高温条件下,由于猪的体温调节机能不佳,身体需要大量的热量进行散热。
因此,养猪场需要提供更多的饲料以满足猪的能量需求,而通风降温可以减少猪的体温升高,节约饲料成本。
3. 提高猪舍环境的舒适度高温条件下,猪容易产生厌食、腹泻等不适症状,通风降温可以改善猪舍环境,提高猪的舒适度,减少疾病的发生。
三、现有的通风降温技术1. 自然通风自然通风是通过利用自然气流来实现通风降温的一种方式,比较常见的方式有开窗通风、调整门窗的位置和大小等。
自然通风的优点是成本低、易于操作,但是在高温天气下,效果不如其他通风降温技术。
2. 机械通风机械通风是利用机械设备如风扇、空调等来实现通风降温的一种方式,可以根据猪舍的具体情况选择合适的设备,实现精确的控制和调节。
3. 湿帘通风湿帘通风是利用湿帘和风机相结合的方式实现通风降温的一种技术,通过湿帘的蒸发作用,使猪舍内的温度得到有效降低。
湿帘通风的优点是简单易行,成本低,效果显著。
四、养猪场通风降温工程方案结合以上分析,本文设计了一套适用于中国南方地区养猪场的通风降温工程方案。
该方案主要采用机械通风和湿帘通风相结合的方式,以实现有效的通风降温效果。
1. 猪舍设计首先,对养猪场的猪舍进行重新设计,提高猪舍的采光性能和保温性能,增加适当的门窗数量,使得室内外的空气能够循环流动。
2. 机械通风根据猪舍的具体情况,选择合适的风机设备,将风机装置在适当的位置,以实现空气的流通和猪舍内的温度调节。
喷雾冷风机对种公猪舍降温效果的试验研究朱志平;董红敏;陶秀萍;闫恒普【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2004(20)4【摘要】带有户外活动场的种公猪舍降温是困扰种猪生产的一个难题.为探讨有效的公猪舍降温方式,本研究对通风与喷雾于一体的冷风机降温系统进行现场试验研究.在河北省安平县京安集团原种猪场公猪舍试验证明:冷风机降温系统是一种有效缓解夏季公猪热应激的措施,在不对猪舍进行改造的条件下,冷风机可降低开放种公猪舍温度3~7℃,当舍外温度为35℃时,舍内温度保持在30℃以下;在舍外相对湿度达到90%的最不利天气,冷风机系统仍可降低舍内有效温度3℃.【总页数】4页(P238-241)【作者】朱志平;董红敏;陶秀萍;闫恒普【作者单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京,100081;河北裕丰实业有限公司京安分公司,安平,053600【正文语种】中文【中图分类】S624.41;TH432.1;S815.9【相关文献】1.开孔方案对肉牛舍湿帘冷风机-纤维风管送风降温效果的影响 [J], 吴中红;刘玫;张利斌;陈昭辉;刘继军;杨食堂2.冷风机-风管对南方开放式牛舍的降温效果 [J], 程琼仪;刘继军;靳薇;穆钰;陈昭辉;刘善斋3.冷风机—纤维风管系统不同送风方式降温效果比较 [J], 刘玫;陈昭辉;程琼仪;刘媛媛;张利斌;刘继军;靳薇;杨食堂4.大型冷风机在上海地区牧场的应用及其防暑降温效果测定 [J], 杨志强;张瑞华;张峥臻;张克春5.湿帘冷风机-纤维风管通风系统对妊娠猪猪舍的降温效果 [J], 吴中红;陈泽鹏;臧建军;王美芝;杨皓;任方杰;刘继军;冯广军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
喷嘴参数对喷气涡流纺内流场特性的影响研究作者:王青叶明露梁高翔盛晓超高帅来源:《丝绸》2022年第04期摘要:为明确喷气涡流纺纱的纺纱机理,研究喷嘴中喷孔数量、喷孔倾角和供气压力对喷气涡流纺内流场的影响情况,文章采用Fluent软件进行喷气涡流纺的内流场模拟分析。
通过结果对比分析发现:喷孔数量和供气压力对喷嘴内流场的气流旋转运动影响较为显著,随着喷孔数量和供气压力的增加,喷嘴内气流的旋转运动显著增强,对纱线自由端纤维的加捻效果也增强;喷孔倾角大小对喷孔出口气流速度影响较小,但随着倾角增大,进入涡流管内的气流切向速度分量增大,对自由端纤维的加捻效果增强,纱线包缠越紧密,其强度也越高;喷孔数量、倾角和供气压力的变化都不会改变流场速度分布规律,只是改变了其值的大小,且随着气流的螺旋推进运动,气流速度不断衰减,说明气流在对纱线加捻的过程中要消耗大量的动能。
关键词:喷气涡流纺;喷嘴参数;数值模拟;流场特性分析;纺纱机理;加捻效果中图分类号: TS103.2文献标志码: A文章编号: 10017003(2022)04003906引用页码: 041106DOI: 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.04.006(篇序)喷气涡流纺是一种在气流加捻腔内利用高速旋转气流加捻自由端纤维成纱的新型纺纱技术,该纺纱技术相对传统环锭纺,省去了粗纱环节,集细纱、络筒、卷绕成形工序于一体,缩短了纺纱流程。
因此,近年来日益受到纺纱企业的青睐,是目前世界上最先进的纺纱技术,也是一种非常具有市场前景的纺纱新技术。
针对喷气涡流纺纱技术,国内外众多学者开展了一系列研究工作。
Tyagi等[1-2]采用正交分解实验,研究了前罗拉钳口到空心锭子入口距离与成纱结构的相关性;Ortlek等[3]和Kuthalam等[4-5],Basal等[6]研究了喷气涡流纺空心锭子直径对成纱性能的影响;Naylor等[7]分析了试纺纤维长度与气流加捻过程中落纤率的相关性;Eldeed等[8]以瑞士立达喷气涡流纺纱机的喷嘴结构为对象,采用数值方法对喷嘴内流场进行了分析。
第13卷 增刊1997年9月农业工程学报Transa ctions of th e CSAE Sept.1997.Vol.13Supplement猪舍夏季降温技术应用研究现状*刘 平① 马承伟 李保明 崔引安(中国农业大学)提 要 叙述了国内外猪舍夏季降温技术研究与应用的现状及存在的问题,喷淋、湿垫—风机降温系统、细雾蒸发降温系统一般被应用于降低猪舍内的高温。
对于夏季降温技术研究应继续完善已有的降温方法在猪舍的应用,同时要开展针对我国气候特点及猪舍建筑实际的夏季降温方式,特别是南方炎热地区开放型猪舍的降温技术措施的研究。
关键词 猪舍 降温 研究现状Development of Cooling Technique for Swine H ousing in SummerL iu Ping M a Cheng -wei Li Bao -ming Cui Y in -a n(China Agr icultura l University ,Beijing )Abstr act Evaporative sprinkler system,evaporative pad a nd fan system and evaporative mist fog system a nd oth er cooling methods have been usually used to reduce interior air tempera ture in animal production facilities in China.Their recent development in applica-tion and the problems have been summarized and discussed in this paper.These cooling methods should be further improved,specially their use in open swine buildings in South of China should be studied .Key words Swine housing Cooling Sta tus 收稿日期* 国家“九五”重点攻关项目①刘 平,讲师,博士生,北京市海淀区清华东路中国农业大学(东校区)信箱,3根据家畜的生物学特点,科学规划猪场和建筑猪舍,采取工程技术措施为家畜创造适宜的环境,是提高生产力和预防疾病的有效措施,已成为畜牧生产现代化的重要标志[1,9,17]。
猪舍温度、湿度、气流对猪群有哪些影响和危害管理好猪场不是一件简单的事情,需要面面俱到,任何一个环节疏忽就有可能给猪场带来很大的损失,而在猪场日常管理中猪舍内的温度、湿度、气流也是需要重点管控的,它们对猪只的影响超出了你的认知。
温度在长期的饲养数据统计中验证,猪只最适宜的生长温度为15-25℃,这个温度范围内,猪只饲料报酬率高,生长发育快,而不同性别和日龄猪只其最适宜的温度有一定的差别。
初生仔猪最适宜生长温度为32-35℃,需要注意的是初生仔猪对外界温度非常敏感,刚出生的仔猪被毛稀疏,皮肤脂肪层薄,体内能量储存有限,这些决定了其抗寒能能力较弱。
如果初生仔猪所处的环境温度过低,仔猪易失温死亡,即使勉强存活也极易形成弱仔。
因此在仔猪哺乳期要注意仔猪的保暖工作,在仔猪断奶后温度可以调整到26-28℃,每周降低2-3℃,直至降到猪正常生长温度范围15-25℃。
空怀母猪最适宜生长温度为18℃左右,妊娠母猪最适宜生长温度为15℃左右,产后哺乳期母猪最适宜生长温度为18℃左右,而成年公猪最适宜生长温度在15℃左右。
湿度猪只对所生长环境的湿度有一定的适应范围,最适宜湿度为60%-80%(综合各方面因素考虑),猪舍内湿度不在此范围内将会对猪群的生长产生不利影响。
空气中的粉尘易附着大量的病原,通过呼吸道进入猪只的体内后,会致使猪只发病,如果猪舍内湿度过低,舍内空气粉尘含量就会增加,这就加大了猪只致病的风险。
另外,猪舍内空气湿度过低,会增加猪只体表水分的散失,猪只呼吸道黏膜因水分蒸发而变得干燥,致使猪只呼吸道疾病多发。
猪舍内湿度过大同样危害猪只的健康,如果猪舍温度较低,在高湿低温的环境下,潮湿的空气会加快猪只体内热量的流失,致使猪只消耗掉本该用于生长的能量来抵御寒冷,从而阻碍猪群正常生长。
如果猪舍温度较高,在高温高湿环境下,不利于猪只进行有效地散热,这会增加猪只对高温的应激反应,进而影响猪场的正常生产成绩。
气流在养猪环境中我们总会谈论一个话题,那就是:通风换气,因为猪舍内空气污浊,需要时常换气来净化猪舍内空气,而换气就有气流的产生,猪舍内气流的速度、湿度、温度对猪只的正常生长来说作用很大。
第14卷第2期1998年6月农业工程学报TransactionsoftheCSAE.14No.2VolJun.1998猪舍喷雾降温系统气流喷孔形式对流场影响的实验分析3刘平①马承伟(中国农业大学)()()摘要,,而影响风速。
在相同的气流出口流量的条件下,使用热球式风速仪、,在满足,按照风速分布尽量均匀的原则,对各种形式气流喷孔的性能进行实验分析,实验结果表明对于该降温系统环形旋流喷孔的性能最优,在设计时应优先选用环形旋流气流喷孔。
关键词猪舍气流场蒸发降温速度分布我国南方地区夏季的高温高湿气候对集约化养猪场的生产影响很大,特别是对于南方典型的开放型畜舍的夏季降温问题,以前所采用的降温措施均不能获得满意的效果,为此笔者提出了局部环境射流控制喷雾蒸发降温的新型降温方式。
1997年夏季在华中农业大学种猪场应用该系统在妊娠舍进行了实际生产试验,结果表明降温效果比较满意,该系统能够满足开放型猪舍的夏季降温要求。
该降温系统采用送风管道从舍外吸入新鲜空气向猪栏定位输送,采用合适的气流喷孔将空气喷射至控制区域,同时向气流中喷入细雾滴,雾滴在随气流的运动过程中蒸发吸热降低空气的干球温度,一部分雾滴粘在猪的体表在气流的作用下蒸发直接带走猪的体热。
该降温系统的降温效果在很大程度上取决于系统能否在所控区域内产生一个合理的气流场。
射流喷孔的形式对控制区域内气流场的气流速度分布以及对雾滴在气流场中的分布和绝热蒸发降温过程都有很大的影响,为此首先要正确选择喷孔形式,下面对具代表性的轴对称射流(圆形喷孔射流、环状射流、环形旋转射流)结合实验结果进行分析对比,阐明各种不同类型的喷孔射流对控制区域气流场的形成、控制范围的大小以及气流速度分布的影响,从而对各类气流喷孔在本降温系统中的适用性作出评价。
1实验方法概述模拟开放型猪舍实际情况,选择了一开放场所进行气流速度分布测定实验,射流喷孔安收稿日期:19972112053“九五”国家重点科技攻关项目(962003204210)①刘平,博士生,北京市海淀区清华东路中国农业大学(东校区)214信箱,100083第2期刘平等:猪舍喷雾降温系统气流喷孔形式对流场影响的实验分析183装位置与所控制区域的相互位置关系如图1所示。
控制区域中气流测定范围在X,Y,Z三坐标轴方向分别为200cm,180cm,80cm。
风速测量使用热球式风速仪,测点布置是在X轴方向上分别取8个YOZ截面,在YOZ截面上布置测点。
在每个所截取的YOZ截面的Y轴方向上设置了11个测点,在Z轴上按20cm距离等间距布置5个测量位置,这样在每个YOZ截面上共有55个测量点(图上网格结点即为测点位置)。
F1ofexperimentareaandmeasuringpoints,分析对比其在实际生产过程中的适应性。
2所示,为了使3种实验喷孔射流的实验数据有可比性,在。
对于圆形喷孔气流出口速度uy0=6m s,对于环形和环形uh0=8m 下面对3种喷s。
孔射流的控制区域流场测量结果分别加以分析。
2实验结果分析根据家畜生理学研究结果表明,各种动物对过体风速都有一定的要求,对于成年猪其适宜的过体风速为0.25~0.6m s,在夏季炎热条件下过体风速可适当增大但一般不超过1.5m 对控制区域s。
气流场总的要求,就是在满足上面风速要求的基础上,气流场内气流速度分布尽量均匀。
图2实验用喷孔Fig.2 Nozzlesforexperiment因为圆形、环形及环形旋流喷孔中心轴线与地面成一定角度安装,所以各形式喷孔射流流动状态分为两段,在射流还未到达控制区域时,其速度分布按各形式自由射流速度变化规律变化,当射流到达地面进入控制区域后,射流速度分布已不按自由射流速度分布规律变化,它们各自在控制区域内所形成的气流场状况由实验给出。
对应于各形式的气流喷孔,将8个测量截面上气流速度分布的测量结果按Y坐标轴位置给出,各种形式的气流喷孔射流在控制区域内所形成的气流场气流速度测量结果表示于表1中。
表中的最高、最低气流速度表示在每一个Y坐标轴对应位置处,所有测量截面上不同高度处的气流速度中的最高、最低气流速度值。
表中平均气流速度表示在Y坐标轴对应位置处,对所有测量截面及不同高度的气流速度值进行总平均的结果。
将测量区域中的a、环b截面上(如图1所示)的速度值整理成曲线图的形式,对于圆形、形和环形旋流气流喷孔其相应截面上的气流速度分布曲线如图3、4和5所示,图中标示0、20、40、60、80曲线分别为各截面中距地面0、20、40、60、80cm高度处(沿Z坐标轴,如图1所示)沿Y轴方向的风速分布曲线。
1998年18农业工程学报4表1各形式喷孔射流控制区域气流速度分布Tab.1Airflowdistributionfordifferentjetsincontrolledspace位置Y cmm s-1最高0.600.650.851.001.401.581.301.00..7264最高0.420.480.801.221.381.1..300.820.480.40最高0.680.720.1.10.1.451.501.241.120.700.72最低0.240.270.320.340.360.420.38..0.300.26平均0.330.400.420.570.700.83..0.430.400.32最低0.100.120.140.160..0.220.200.160.120.10平均0.180.240.450.670.660.640.460.270.20最低0.380.350.0.0.380.400.350.400.420.380.38平均0.55.560.690.780.730.770.660.600.550.5302040608090100120160180图3圆形喷孔流场风速分布曲线Fig.3Distributionofejectedair2velocityfromroundnozzle图4环形喷孔流场风速分布曲线Fig.4Distributionofejectedair2velocityfromcircularnozzle第2期刘平等:猪舍喷雾降温系统气流喷孔形式对流场影响的实验分析185图5Fig.5Distributionofairrevolvingnozzle按照猪的过体风速6m s,在夏季降温时为有效驱除猪的体热,应(低于0.2m s)时可认为对猪体散热没有作用,因1及图3可知,圆形喷孔射流所形成的流场,,这样猪在中心域和靠近边界的地方散热程度相差较大。
对环,但控制区域边界上风速过低可认为对猪体散热没有效果,因此该种气流喷孔在与其它类型的喷孔直径和安装位置相同的情况下,其控制范围相对较为狭窄,因此为了能够保持相同的控制范围要采用较大的喷孔直径,并增加送风量来扩大它的控制范围。
对于环形旋流喷孔射流所形成的流场特点,它兼具圆形喷孔射流控制范围宽和环形喷孔射流一定范围内气流速度分布均匀的特点,并且对局部环境射流控制喷雾蒸发降温系统来说,由于旋转气流对雾滴与空气的混合比较有利,与圆形和环形喷孔相比能够提供更为均匀的雾滴分布,整个区域的降温均匀性较好。
因此对于该降温系统的要求来说,环形旋流气流喷孔性能最优,应优先采用该形式喷孔,从结构方面来看圆形喷孔最简单而环形旋流喷孔最为复杂,因此从喷孔的加工制作和经济角度考虑,若降低性能要求可考虑采用圆形喷孔,所以综合考虑各方面的情况对于局部环境射流控制喷雾蒸发降温方式来说适用的喷孔形式应当为圆形喷孔和环形旋流喷孔。
3结论根据上面的试验分析结果,对气流喷孔的选择可得如下结论:1)环形喷孔性能最优,应优先选用,但结构较复杂,造价较高。
2)圆形喷孔性能居中且结构最简单,造价低,也可考虑选用。
3)环形喷孔性能较差,一般不予考虑。
参考文献1温书斋.家畜的环境及控制.北京:农业出版社,1981.17~182刘平,马承伟.适用于开放式猪舍的管道送风雾化局部降温系统.畜牧与兽医,1997,29:88~901998年18农业工程学报6AnalysisofAirFlowDistributionControlledbyDifferent NozzlesforMistingCoolingSysteminLivestockHouses (ChinaAgriculturalUniversity,Beijing)(AgrometeorologyInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences)LiuPing MaChengweiDongHongminCuiYin’an(ChinaAgriculturalUniversity)AbstractEvaporativemistingcoolingsystem,wwtrobeende2velopedforopenswinehousesinSouthCh thdistributiongreatlyaffectstheefficiencyofevaporativephysiology.Variousjetshavediffere ntairwhereisbeencooling.Theairflowdistributim2globeanemoscope.Inthecaseofrangeofai rflowthatofp,experimentalanalysisonperformanceofvariouskindsofjetswouaccordingtoth eprincipleofwell2distributedairflow.Theexperimentshowedtheperformanceofcircularrev olvingnozzleofthecoolingsystemwasexcel2lent.Thecircularrevolvingnozzleshouldbecho senasthefirstconsiderationindesigningthecoolingsystem.Keywords livestockhouses,airflow,evaporativecooling,jetsystem。