WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Наибольшее значение удельного заряда имеет место при малых расходах жидкости (рисунок 3), однако при увеличении расхода величина удельного заряда существенно уменьшается. Для достижения удельного заряда свыше 2 мкКл/мл необходимо приложить напряжение зарядки более 1 кВ.

Процесс увлажнения воздуха помещения рассматривали в виде трех этапов.

Первый этап: генерация и ввод электроаэрозоля в помещение в виде турбулентной утопленной струи.

Второй этап: распространение электроаэрозольного облака в помещении.

Третий этап: увлажнение воздуха помещения при испарении электроаэрозоля.

На первом этапе электроаэрозоль вводится в помещение в виде турбулентной утопленной струи. Одним из основных свойств такой струи является постоянство статического давления во всей области течения, вследствие чего скорость в потенциальном ядре струи остается постоянной.

При зарядке аэрозоля, к основной поперечной скорости движения струи добавляется скорость электростатического рассеяния электроаэрозоля

, (3)

где E – напряженность электрического поля генератора, В/м; q – электрический заряд капель электроаэрозоля, Кл; в – динамическая вязкость воздуха, Нс/м2; r – радиус капель электроаэрозоля, м.

С учетом электростатического рассеяния расстояние до границы струи определяем по предложенной формуле

, (4)

где x – расстояние данного сечения от полюса струи, м; а – опытная константа свободной струи, для упругих сред а = 0,07…0,09; 0 – первоначальная скорость струи, м/с; r0 – первоначальный радиус капель электроаэрозоля, м.

Как видно из рисунка 4 на одинаковом расстоянии радиус струи электроаэрозоля в 2…3 раза больше радиуса струи незаряженного аэрозоля. Это указывает на то, что при прочих равных условиях при использовании электроаэрозоля обрабатывается больший объем помещения.

Рисунок 4 – Зависимость расстояния до границ струи Le

от длины струи x при разном напряжении U

1 – U = 1,5 кВ; 2 – U = 1,2 кВ; 3 – U = 1,0 кВ; 4 – U = 0 кВ.

Первый этап распространения электроаэрозоля в виде утопленной струи заканчивается при достижении фронтом электроаэрозоля расстояния до 8 м от генератора. В дальнейшем турбулентная электроаэрозольная струя преобразуется в электроаэрозольное облако, которое распространяется по помещению за счет электростатического рассеяния и конвективных потоков воздуха. Распространение электроаэрозоля на втором этапе предложено описать выражением

(5)

где, L – расстояние до границ электроаэрозольного облака, м; Qв – расход водовоздушной смеси, м3/с.

При расчете в исходных данных учитываются расстояния, достигнутые электроаэрозолем в конце первого этапа распространения.

Рисунок 5 – Зависимость расстояния до фронта L электроаэрозольного облака

от времени t при разных напряжениях U

Как следует из рисунка 5, заряженный электроаэрозоль значительно быстрее заполняет помещение. Связано это с увеличением скорости распространения электроаэрозольного облака за счет электростатического рассеяния. Так, радиус электроаэрозольного облака достигает 11 м в течение 40 с при напряжении зарядки 1,5 кВ.

На третьем этапе происходит основной процесс увлажнения воздуха в помещении. Введённый в помещение электроаэрозоль испаряется при одновременном осаждении под действием сил гравитации и электростатического рассеяния. Для полного испарения капель электроаэрозоля время испарения капель должно быть меньше времени осаждения

t исп < t ос. (6)

Условие (6) выполняется при диаметре незаряженного аэрозоля

, (7)

электроаэрозоля

. (8)

Зависимости времени испарения и осаждения капель электроаэрозоля, при разном расстоянии до генератора и разных размерах капель полученные по выражению (7) и (8) отражены на рисунке 6. Зависимости, полученные для незаряженного аэрозоля при h = 3 м приведены на рисунке 7.

Рисунок 6 – Зависимости времени осаждения tос и испарения tисп капель

электроаэрозоля от диаметра d и расстояния до генератора h

Рисунок 7 – Зависимости времени осаждения tос и испарения tисп капель

электроаэрозоля от диаметра d при h=5 м

1 – tв = 15 0С; 2 – tв = 20 0С; 3 – tв = 25 0С; 4 – U = 0.

Совместное решение моделей распространения электроаэрозольного облака и испарения электроаэрозоля позволяет получить сводный график увлажнения воздуха помещений электроаэрозолем.

Рисунок 8 – График увлажнения воздуха помещений электроаэрозолем

1 – кривая испарения при температуре 20 0С, 2 – кривая осаждения,

3, 4, 5 – кривые распространения электроаэрозольного облака

при напряжении 1,5 кВ, 1,0 кВ, 0,5 кВ соответственно.

Из рисунка 8 видно, что время гравитационного осаждения капель уменьшается с увеличением размера капель. Для предотвращения осаждения капель на оборудование размеры капель не должны превышать 30 мкм. При размерах капель менее 20 мкм происходит их быстрое испарение, капли не успевают распространиться по помещению. Таким образом, для оптимальной обработки помещений размеры капель должны лежать в пределах
20…30 мкм. При этом один электроаэрозольный генератор обрабатывает зону помещения диаметром до 22 м, при напряжении зарядки 1,5 кВ за время 40 с.

В третьей главе «Методики экспериментальных исследований электроаэрозольного увлажнения воздуха» рассматриваются методики экспериментальных исследований.

Заряд капель измеряли с помощью метода «большого коллектора», суть которого заключается в следующем. Генератор электроаэрозолей помещается внутрь большого коллектора, заземленного через измерительный прибор. Частицы аэрозоля осаждаются на внутренней поверхности коллектора, и в цепи прибора протекает ток, численно равный суммарному заряду всех капель, производимых генератором в единицу времени. Удельный заряд определяется по формуле

(9)

где Ik – конвекционный ток, измеряемый прибором, А; Qж – объемный расход жидкости, м3/с.

Также при использовании метода «большого» коллектора удельный заряд возможно измерить по величине напряжения на коллекторе (10)

, (10)

где U – потенциал коллектора относительно земли, В; С – емкость коллектора относительно земли, Ф; Свх – входная емкость прибора, Ф; m – масса жидкости, осевшей на коллекторе, кг.

Размер капель определяли прямым методом – осаждением частиц электроаэрозоля на предметное стекло, покрытое иммерсионной средой, с последующим измерением размера капель под микроскопом.

При рассмотрении всех возможных вариантов для измерения влажности воздуха был выбран психометрический метод, как самый надежный и простой в применении. При определении влажности пользовались
ГОСТ 8.524-85.

Относительную влажность парогазовой смеси определяли по формуле

, (11)

где е – парциальное давление в смеси, Па.

В четвертой главе «Экспериментальные исследования генерации и применения электроаэрозолей для увлажнения воздуха помещений» приведены результаты экспериментальных исследований электроаэрозольных генераторов.

В экспериментальных исследованиях напряжение зарядки принималось в пределах 0,5…1,5 кВ, объемный расход жидкости изменялся от 1,5…4 мл/с, давление распыливающего агента в пределах 2…4 атм.

Для лабораторных исследований были разработаны пневматический и центробежный электроаэрозольные генераторы. Конструкция электроаэрозольного генератора центробежного типа защищена патентом РФ № 2322307 от 20.04.2008 г.

В ходе экспериментальных исследований пневматического электроаэрозольного генератора были получены интегральные кривые распределения, представленные на рисунке 9.

Рисунок 9 – Интегральные кривые распределения частиц F(d) пневматического

генератора при различном расходе жидкости Q

Интегральные кривые массового распределения частиц по размерам практически симметрично расположены относительно средней точки и коэффициент вариации для этих кривых не превышает 0,3, что соответствует распределению частиц по массе близкому к нормальному закону. По интегральным кривым распределения видно, что при расходе жидкости
Qж = 1,5…4 мл/с пневматический электроаэрозольный генератор обеспечивает диаметр капель электроаэрозоля в 20…30 мкм, что соответствует требованиям к дисперсности электроаэрозоля при увлажнении воздуха в помещении.

Интегральные кривые распределения, полученные для центробежного электроаэрозольного генератора показывают более низкий уровень дисперсности, по сравнению с пневматическим генератором. При расходе жидкости Qж = 1,33…3,67 мл/с центробежный генератор обеспечивает диаметр капель электроаэрозоля 30…40 мкм.

Исследовалась зависимость конвекционного тока Ik и удельного заряда qуд от технологических параметров работы генератора: объемного расхода жидкости Qж, напряжения зарядки U, давления распыливающего агента.

Результаты исследований генераторов представлены на рисунке 10, 11.

С увеличением расхода жидкости, подаваемой на распыление в пневматическом генераторе, конвекционный ток возрастает, однако интенсивность его роста падает на повышенных расходах (рисунок 10). Это связано с экранирующим действием объемного заряда на электрическое поле в межэлектродном промежутке, а также с увеличением диаметра образующихся частиц и, как следствие, снижением их удельного заряда. Данные эксперимента хорошо согласуются с теоретическими кривыми. Погрешность математической модели составляет не более 5%. Адекватность модели проверена с использованием критерия Фишера.

Рисунок 10 – Экспериментальные

зависимости конвекционного тока Iк

от расхода жидкости Qж

при разном напряжении U

1 – U = 1,5 кВ; 2 – U = 1 кВ; 3 – U = 0,5 кВ.

Рисунок 11 Экспериментальные

зависимости удельного заряда qуд

от расхода жидкости Qж

при разном напряжении U

1 – U = 1,5 кВ; 2 – U = 1 кВ; 3 – U = 0,5 кВ.

Величина удельного заряда с повышением напряжения зарядки увеличивается (рисунок 11), однако повышение расхода жидкости приводит к уменьшению удельного заряда. Связано это с увеличением количества распыливаемых капель и, как следствие, с уменьшением заряда отдельных капель.

Центробежный генератор обеспечивает меньшие конвективные токи и, соответственно, меньший удельный заряд по сравнению с пневматическим генератором. К тому же при частоте вращения генератора 16000 об/мин создается большой акустический шум, препятствующий к его использованию в птичниках в присутствии птиц. Таким образом, для дальнейших исследований выбран пневматический электроаэрозольный генератор.

Исследовали изменение относительной влажности в экспериментальной камере. Опыты показали, что относительная влажность возрастает до 70% за 30 минут при использовании незаряженного аэрозоля, а при использовании электроаэрозоля – за 20 минут (рисунок 12). Это свидетельствует о более интенсивном увлажнении воздуха при применении электроаэрозоля.

При увлажнении незаряженным аэрозолем температура воздуха уменьшается до 21°С, а при использовании электроаэрозоля – до 20°С (рисунок 13). Что свидетельствует о более интенсивном испарении заряженного электроаэрозоля.

Рисунок 12 – Зависимость относительной влажности в камере от времени t

Рисунок 13 – Зависимость температуры tв в камере от времени t

Результаты увлажнения воздуха в производственных условиях электроаэрозольными генераторами отражены на рисунке 14. При работающих генераторах относительная влажность увеличивается с 55% до 85%, в зависимости от режимов работы вентиляции, за 20…35 минут. Однако при отключении генераторов относительная влажность уменьшается до первоначального значения в течение 60 минут. При работе генераторов отмечается снижение температуры воздуха в помещении.

Характер изменения относительной влажности в производственных испытаниях и в экспериментальной камере полностью согласуется.

Рисунок 14 – Зависимость относительной влажности в птичнике от времени t

В пятой главе «Оценка экономической эффективности применения электроаэрозолей для увлажнения воздуха птицеводческих помещений» приведены экономические расчеты, оценивающие эффективность применения электроаэрозолей для увлажнения воздуха в птичниках.

Производственные испытания в птичнике на 20 тыс.голов в ОАО «Вятско-Полянская птицефабрика» Кировской области показали, что применение электроаэрозольного увлажнения воздуха повышает продуктивность птиц до 5%. Суммарный чистый дисконтированный доход составил более 634 т.р. Удельный экономический составил 31700 руб. на 1000 кур-несушек.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана математическая модель увлажнения воздуха птицеводческих помещений, позволяющая установить закономерности увлажнения электроаэрозолем в зависимости от температуры воздуха и напряжения зарядки электроаэрозоля. При увлажнении воздуха диаметр капель электроаэрозоля должен лежать в пределах 20…30 мкм.

2. Математическое моделирование процессов генерации электроаэрозоля пневматическим распылителем установило закономерности образования электрически заряженного аэрозоля, включающие формирование капель под действием динамических сил и зарядку в электрическом поле. Электрическое поле генератора обеспечивает получение электроаэрозолей с удельными зарядами до 2…4 мкКл/мл.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»