10138

Приведенные зависимости позволяют определить общее время работы вентиляции для снятия избытков биологической теплоты. Нахождение циклич-

ности работы САВ в течение суток связано с вопросами обеспечения влажност-

ного режима насыпи. В процессе вентиляции пониженная влажность подавае-

мого воздуха увеличивает естественную убыль массы продукции лишь в ниж-

них слоях насыпей. Преимущественное использование в зимнее время для охлаждения рециркуляционного воздуха, имеющего высокую относительную влажность, позволяет не контролировать ее в процессе эксплуатации систем.

Следует лишь следить, чтобы относительная влажность поступающего воздуха не была ниже 75…80 %, что в условиях овощекартофелехранилищ практически

всегда выполняется.

Обобщенная методика расчета режимов работы систем активной венти-

ляции по периодам хранения следующая.

Период охлаждения. Исходные данные: tо = 12…15 °С — начальная пе-

ред периодом разность температуры насыпи и охлаждающего воздуха; tопт =

0,02…0,04 °С/ч — средняя за период оптимальная скорость охлаждения насыпи клубней; qсрс = 60…100 кДж/(м3·ч) — интенсивность явных тепловыделений продукции (принимается в зависимости от степени травмированности и зрело-

Расчетная величина Квент находится по формуле (3.4).

Основной период. Исходные данные: tо = 2,0…2,5 °С — начальная раз-

ность температуры насыпи и охлаждающего воздуха; tхр — температура возду-

ха в нижней части хранилища, оптимальная tхропт ~ 1,5 °С; qсрс = 20…43,5

кДж/(м3·ч) — интенсивность явных тепловыделений клубней.

Диапазон оптимального для периода расхода воздуха, м3/(м3·ч), согласно

80

(3.6) и (3.7), равен 0,4qсрс ≤ Lv опт ≤ 717 / hнас. При условии Lv ≤ 0,4qсрс — непре-

рывная вентиляция. Находится расчетная величина Квент.

Данная методика расчета режимов систем активной вентиляции пригодна при типовом и экспериментальном проектировании, при разработке проектов реконструкции хранилищ, а также для определения допустимых режимов экс-

плуатации действующих.

Физико-механические и теплофизические характеристики столовой свек-

лы близки к характеристикам клубней. Для свеклы можно принимать приве-

денную выше методику расчетов производительности систем активной венти-

ляции. Для моркови качественный характер процессов теплосъема и режимы

работы систем аналогичны, как и для насыпи клубней.

Пример 3.1. Картофелехранилище емкостью Gр = 1 000 т; высота загрузки клубней

Приведенный расход воздуха: Lэф 60·14100 8,4 м3·°С/кДж.

Диапазон оптимального удельного расхода воздуха определяется условием (3.5):

3.2.2. Хранилища с системами общеобменной вентиляции и бурты

Общеобменная механическая вентиляция (рис. 1.5 б)) применяется при контейнерном способе хранения картофеля и овощей. Охлаждение продукции осуществляется за счет обтекания контейнера воздухом, т. е. формируются нормируемые температурно-влажностные параметры воздушной среды в объе-

ме хранилища, а не в массе продукции в контейнере. Рекомендуемая кратность воздухообмена в помещениях контейнерных хранилищ в период охлаждения составляет n = 8…12 ч–1, в основной период n = 4…6 ч–1. Режим работы систем общеобменной вентиляции непрерывный.

81

Например, в полностью заполненном хранилище размером 36 12 6 м

производительность систем вентиляции составит при n = 10 ч–1 около 20 000

м3/ч; при n = 5 ч–1 — в пределах 10 000 м3/ч. В первом случае максимальная скорость воздуха между контейнерами равна 0,15 м/с, во втором — 0,075 м/с.

Скорость воздуха в межклубневом пространстве контейнеров (раздел 1.1) со-

ставляет около 8,5 % от скорости воздуха между контейнерами, т. е. равна, со-

ответственно, около 0,012 и 0,006 м/с. Устойчивое движение воздуха в контей-

нере отсутствует. Незначительные скорости воздуха между элементами про-

дукции дают основание сделать вывод о практической неэффективности управ-

ления параметрами микроклимата в массе продукции при контейнерном хране-

нии путем регулирования скорости фильтрации и увеличения кратности возду-

хообмена.

Частичное преодоление этого недостатка может быть достигнуто за счет специального «ажурного» штабелирования контейнеров или использования контейнеров специальной конструкции. Разработаны контейнеры с плотными воздухонепроницаемыми стенками и двойным (решетчатым и сплошным) дном для применения систем активной вентиляции при хранении сочного раститель-

ного сырья. Размещенная в них продукция продувается воздухом. Для этого помещение оборудуют проходными вентиляционными воздуховодами, которые размещают у стен на всю их высоту. В стенках воздуховодов устраивают отвер-

стия, совпадающие со щелями между сплошным и решетчатым дном контейне-

ров. Контейнеры устанавливают впритык к воздуховодам. Воздух через щели в решетчатом дне поступает в контейнеры и удаляется через специальные зазоры в стенках (рис. 3.3), то есть происходит активная вентиляция продукции в кон-

тейнере. Такая система вентиляции имеет ряд преимуществ: равномерно актив-

но вентилирует СРС в каждом контейнере; вместимость контейнера возрастает и ограничивается только грузоподъемностью транспортных средств и подъем-

ных устройств; возрастает вместимость хранилищ.

Основной недостаток автономных буртов с естественной вентиляцией — недостаточный удельный воздухообмен на единицу массы, Lт < 4 м3/(т·ч). По-

82

этому в таких буртах возможность поддержания необходимой технологической температуры в массе хранящегося СРС ограничивается высотой слоя клубней и столовой свеклы до 1,0 м, капусты — до 0,8 м.

Рис. 3.3. Движение воздуха в контейнерах при активной вентиляции:

1 — вентиляционный канал; 2 — отверстие для прохода воздуха; 3 — щель для выхода воздуха; 4 — решетка; 5 — сплошное днище поддона

Наружные ограждения буртов с естественной вентиляцией (рис. 1.4) иг-

рают различную роль: поддержание технологической температуры хранения

(удаление избытки теплоты); предотвращение подмораживания продукции. Для поддержания равновесной относительной влажности воздуха при хранении влага дыхания должна беспрепятственно удаляться из бурта через ограждения,

а атмосферная влага не должна попадать в насыпь. Такие взаимоисключающие требования к ограждениям буртов в условиях постоянного колебания темпера-

туры и относительной влажности наружного воздуха, наличия атмосферных осадков делают задачу поддержания стабильных допустимых температурных и влажностных параметров микроклимата в объемах буртов в течение всего пе-

риода хранения практически неразрешимой. Для предотвращения этих небла-

гоприятных явлений все большее распространение в стране и за рубежом полу-

чает активное вентилирование при хранении СРС в стационарных буртах,

представленное на рис. 3.4.

83

Рис. 3.4. Наземный бурт с активной вентиляцией: 1 — приточный канал; 2 — тюки соломы; 3 — пленка; 4 — торф или земля

Применение наружного воздуха с температурой ниже 0 °С может быть рекомендовано при вентилировании продукции в автономных хранилищах или буртах. Задача состоит в определении максимального времени контакта воздуха с отрицательной температурой и сырьем (zз, ч) при условии поддержания био-

химических реакций жизнедеятельности продукции.

Решение задачи сводится к определению изменения температуры на по-

верхности продукции и сравнению ее с криоскопической температурой tз (тем-

пературой замерзания). У клубней и корнеплодов tз = –1,2 °С, у срезанных ко-

чанов капусты tз = –2,0 °С.

На рис. 3.5 показаны значения температуры на поверхностях клубней картофеля и корнеплодов при различных значениях температуры поступающе-

го в насыпь воздуха с отрицательной температурой tвm.оin . Пример нахождения вре-мени охлаждения zз, ч, от величины начальной температуры продукции tк.о

до криоскопической температуры tз показан на рисунке стрелкой. Приведенная графическая зависимость является исходной характеристикой для расчета по поддержанию допустимых температурных параметров хранения при продувке насыпей наружным необработанным воздухом, имеющим отрицательную тем-

пературу.

Подача наружного воздуха во временные бурты при охлаждении (период охлаждения) и хранении (основной период хранения) продукции в полевых условиях может осуществляться вентиляторами от серийно выпускаемых про-

мышленностью опрыскивателей (табл. 3.4). Для этого на выхлопной патрубок

84

навешанного на трактор вентилятора надевают брезентовый рукав. Другой ко-

нец рукава с приспособлением для присоединения к приточному каналу (обыч-

но бандажное соединение) укрепляется на патрубке приточного канала.

Рис. 3.5. Изменение температуры поверхности клубнекорнеплодов во времени при продувке воздухом с отрицательной температурой

Таблица 3.4

Серийно выпускаемые опрыскиватели с вентиляторами

3.2.3. Установки для сушки травы

Принцип принудительного вентилирования сохнущей травы в полевых условиях осуществляется системами активной вентиляции (рис. 1.6). Оборудо-

вание установки САВ, работающей на неподогретом воздухе, состоит из после-

довательно расположенных вентилятора, соединительного воздуховода и воз-

духораспределительного канала. Установки могут быть передвижными и ста-

ционарными. В стационарных САВ вентилятор обслуживает одну скирду рас-

85

сыпной травы или штабель спрессованной в тюки травы, в передвижных — несколько скирд или штабелей поочередно.

Промышленностью серийно выпускаются установки для досушивания измельченной, неизмельченной и прессованной травы в скирдах: УВС-10М и УВС-16 (табл. 3.5). Предусмотрено автоматическое управление работой вентиляционного оборудования. Подстожный канал первой установки состоит из трех приставных секций для скирд длиной 12 м, канал второй установки — из пяти секций для скирд длиной 18…20 м.

Таблица 3.5

Основные характеристики установок для досушивания травы

В установках активного вентилирования применяются центробежные (радиальные) вентиляторы типа Ц4-70 и Ц4-76 № 10 и № 12,5. Осевые вентиляторы общепромышленного назначения менее энергоемки, но они развивают относительно низкое давление и имеют повышенную, по сравнению с центробежными, пожароопасность.

Масса закладываемой на сушку травы Gтр, т, которую можно высушить на имеющейся установке производительностью Lпр, м3/ч, равна:

Значение удельного расхода воздуха на единицу массы травы Lт , м3/(т·ч), принимается с учетом способа его раздачи в слой рассыпной или прессованной травы. На практике значение удельного расхода воздуха при сушке травы в скирдах лежит в пределах Lт = 1 500…2 000 м3/(т·ч).

Для предотвращения увлажнения сена атмосферными осадками в периоды сушки и хранения скирды и штабели рекомендуется укрывать синтетиче-

86

ской пленкой или укладывать под навесы. Пленочное укрытие должно иметь продухи для удаления из объема продукции влажного воздуха при работе си-

стем активной вентиляции и предотвращения увлажнения сена во время хране-

ния, вызванного конденсацией водяных паров на внутренней поверхности пленки при колебаниях температуры наружного воздуха. Наиболее простой конструкцией являются заполненные сеном продухи между полотнами пленки в местах их нахлеста (рис. 3.6). На рисунке даны минимальные размеры проду-

хов, мм. Основным недостатком таких временных переносных укрытий являет-

ся быстрый выход из строя пленки под действием ветра, атмосферных осадков и отрицательной температуры наружного воздуха, что вызывает необходимость неоднократной замены ее даже в течение одного сезона.

Рис. 3.6. Пленочное укрытие скирды: 1 — скирда; 2 — продухи; 3 — пленка

3.3. Графоаналитическое решение тепловых и

влажностных балансов помещений

Уравнение для определения минимального массового воздухообмена

Gнmin , кг/ч, для неотапливаемых производственных сельскохозяйственных по-

мещений, в которых предусмотрена система естественной вентиляции, имеет вид [16]:

где Qпом — потери теплоты в помещении, Вт;

iв, iн — энтальпия соответственно внутреннего и наружного воздуха, кДж/кг.

Физический смысл уравнения (3.10) можно сформулировать следующим образом: ограждающие конструкции неотапливаемых производственных сель-

87

скохозяйственных помещений должны обладать таким сопротивлением теп-

лопередаче, чтобы потери теплоты через них не превышали величины физио-

логической или биологической теплоты, оставшейся после нагревания необхо-

димого минимального количества наружного вентиляционного воздуха Gнmin = Lminн н (формула (2.9).

В реальных условиях предпочтительного использования естественных источников энергии для обеспечения теплового режима помещений разработа-

на методика прогнозирования их энергетических возможностей.

Рассмотрим графоаналитическое построение теплового и воздушного ба-

лансов, количественно конкретизированное в случае применения систем искус-

ственного подогрева в системе естественной общеобменной механической вен-

тиляции для неотапливаемых помещений или в случае применения систем ис-

кусственного охлаждения воздуха. Графические зависимости, позволяющие ка-

чественно и количественно характеризовать тепловые и воздушные балансы помещений, приведены на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Графоаналитическое решение теплового и воздушного балансов помещений сельскохозяйственных зданий

88

Зависимости построены в системе взаимосвязанных координат. По оси

ординат слева относительный расход воздуха Gд — отношение реального

Gнmin

расхода воздуха в помещении Gд, кг/ч, к минимальному требуемому расходу

наружного воздуха для удаления влаги Gнmin , кг/ч. Значение расхода воздуха

Gнmin обычно превышает количество воздуха, необходимого для дыхания жи-

вотных, птиц (по кислороду О2). На этой же оси справа показан относительный

расход теплоты Qб — отношение явных тепловыделений животными, пти-

Qнагр

цами или сочным растительным сырьем Qб к расходу теплоты на нагревание приточного воздуха Qнагр, Вт.

Для неотапливаемых животноводческих зданий при условной температу-

ре наружного воздуха tнр отношение Qб 1,0 . В помещениях имеются тепло-

Qнагр

избытки при tнр < tн и теплонедостатки при tнр > tн. Избыток или недостаток теплоты в помещении показан на рисунке кривой Q, которая характеризует тепловой баланс неотапливаемого помещения в конкретный период года и яв-

ляется функцией: величины сопротивления теплопередаче ограждающих кон-

струкций; температуры наружного воздуха; степени заполнения помещения животными, птицами или хранящейся продукцией.

Горизонтальные прямые Gнmin и Gн.О2 показывают необходимый воздухо-

обмен по удалению водяных паров и требуемого для дыхания животных и птиц кислороду. Воздухообмен по этим показателям практически не зависит от тем-

пературы наружного воздуха и определяется только количеством животных и птиц, находящихся в помещении.

Кривые расхода приточного воздуха для ассимиляции избытков явной теплоты Gя, влаги Gвл и вредных или взрывоопасных газов Gm показывают не-

обходимый воздухообмен в цикле круглогодичной эксплуатации животновод-

ческих и птицеводческих помещений. Они строятся по балансовым уравнениям,

89