Исследование распространения электроаэрозоля в крупногабаритных животноводческих помещениях

И.Ф. Бородин, академик РАСХН

Московский государственный агроинженерный университет им В.П.Горячкина

П.Л. Лекомцев, кандидат технических наук

Ижевская государственная сельскохозяйственная академия

 

УДК 619.614.484:615.451.35

 

Рассмотрены закономерности распространения электроаэрозоля в животноводческих помещениях в зависимости от параметров работы электроаэрозольного генератора

Современное промышленное животноводство характеризуется высокой концентрацией поголовья на ограниченной территории. В связи с этим возникает ряд серьезных проблем, одна из которых проведение санитарно-ветеринарных мероприятий: обработка объ­ектов и воздуха в крупногабаритных помещениях, специфическая профилактика и терапия с целью предупреждения и лечения заболеваний животных.

Ряд научных исследований и результаты ветеринарной практи­ки показали, что применение химических и биологических препаратов в аэрозольной форме с электрической зарядкой частиц позволяет качественно улучшить технологию обработок. В заряженном аэрозоле возникают дополнительные силы взаимодействия частиц. Электрические силы действуют по всем направлениям, что способствует выравниванию концентрации аэрозоля по объему помещения, увеличению скорости и плотности осаждения, усилению обеззараживающего эффекта, сокращению времени и дозы обработок.

Для повышения эффективности управления электроаэрозольными обработками требуется выявление закономерностей распространения электроаэрозоля в помещении. В связи с этим  проведены экспериментальные исследования распространения электроаэрозоля.

 

Методика

Концентрацию аэрозоля находили фильтрационным методом. Если известен объем аэрозоля, прокачанный через фильтр и привес фильтра , то массовую концентрацию аэрозоля можно определить по выражению

массовая концентрация аэрозоля
(1)

где Qв – объемный расход воздуха через фильтр, м3/с; t – время отбора пробы на фильтр, с.

Для осаждения частиц использовали фильтры АФА-ВП-10. Привес находили взвешиванием фильтра на лабораторных весах ВЛР – 200 до начала и после окончания прокачки аэрозоля. Объемный расход воздуха определяли по производительности аспиратора модели 822. Время прокачки и производительность аспиратора выбирали таким образом, чтобы привес фильтра в каждом опыте был не ниже 1 мг.

Для предотвращения испарения капель аэрозоля, осевших на фильтр, в распыляемый раствор добавляли стабилизирующее вещество (глицерин). Предварительные эксперименты, проведенные  в камере, показали, что достоверные результаты могут быть получены при использовании 10…20% раствора глицерина в воде.

Процесс распространения аэрозоля изучали в свинарнике для поросят-отъемышей, имеющем габарит­ные размеры 18 х 75 х 5 м. По центру помещения, равномерно по его длине располагались три генератора электроаэрозолей ПМЭГ [1], которые подвешивали на высоте 2,5 м.

Замеры концентрации аэрозольных частиц проводили на высоте 0,6 и 2 м от плоскости пола, на расстояниях по радиусу от центра генератора  — 2 м, 5 м, и 9 м. Нижний уровень измерений соответствовал уровню дыхания животных.

Концентрация в указанных точках измерялась во время работы генератора и пос­ле его отключения, через каждые три минуты в течение 20 минут. Время работы генератора составило 8 минут, производи­тельность устанавливалась равным 9,0 мл/с. Распыление жид­кости генератором электроаэрозолей осуществлялось при напряже­нии зарядки на электродах генератора 0 кВ, 1 кВ и 2 кВ.

 

Результаты и обсуждение

Полученные зависимости массовой концентрации аэрозоля от времени t и расстояния по радиусу от центра генератора l при разных напряжениях представлены на рис. (1…3).

зависимости концентрации аэрозоля

Рис. 1. Экспериментальные зависимости массовой концентрации аэрозоля m от времени t, при разном напряжении U. h = 2 м.

Из рис. 1 видно, что в первоначальный момент времени концентрация мало зависит от напряжения на генераторе, так как определяется производительностью и воз­душным потоком генератора.

С течением времени концентрация повышается и значительное влияние начинают оказывать силы электростатического рассеива­ния, уменьшающие концентрацию электроаэрозоля по сравнению с незаряженным аэрозолем.

С удалением от генератора до 9 м  характер кривых несколько меняется: наблю­дается пологий участок установившегося значения концентрации, в меньшей степени выражено влияние напряжения на подъем и спад концент­рации, это связано с уменьшением сил электростатического рас­сеивания частиц.

зависимости массовой концентрации аэрозоля от времени

Рис. 2. Экспериментальные зависимости массовой концентрации аэрозоля m от времени t, на разном расстоянии l. h = 2 м.

 

Из рис. 2,  видно, что концентрация с течением времени растет во всех точках по радиусу от центра генератора. При напряжении зарядки U = 0 кВ, пологий участок в ходе кривых отсутствует, что свидетельству­ет о недостаточной концентрации установившегося значения. Чем выше напряжение, тем более равномерная концентрация устанавливается по всему помещению.

зависимость массовой концентрации аэрозоля от расстояния

Рис. 3. Экспериментальные зависимости массовой концентрации аэрозоля m от расстояния  l,, при разном напряжении  U.

 

На рис. 3 представлены зависимости снятые через 8 минут после начала работы генератора. Из кривых видно, что с повышением напряжения концентрация становится более равномерной как по уровню (0,6 и 2 м), так и по радиусу удаления от центра генератора, что соответствует физическим представлениям о распространении электроаэрозоля. При напряжении U = 2 кВ концентрация практически равномерна по высоте и длине помещения, что обеспечивается электростатическим рассеиванием заряженных частиц.

Выводы
1.       В начальный момент работы генератора концентрация аэрозоля определяется производительностью генератора и создаваемым воздушным потоком.

2.       Величина установившегося значения концентрации зависит от напряжения зарядки на генераторе. Чем выше напряжение зарядки, тем меньше концентрация аэрозоля. Связано это с усилением влияния электростатического рассеяния аэрозоля.

3.       Электростатическое рассеяние аэрозоля способствует выравниванию концентрации аэрозоля как по высоте помещения, так  и по радиусу удаления от генератора.

Литература
1. Бородин  И.Ф. Савушкин  А.В., Лекомцев П.Л. Новые  электроаэрозольные  генераторы  для  животноводства. //  В кн. тез.  докл. IV  всесоюзной  конференции  “Применение  электронно-ионной  технологии  в  народном  хозяйстве”. –М.: 1991,  с. 30-32.