10694

201

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки: 1 — стальная труба диаметром D, мм и толщиной стенки δ, мм;

2 — медный адаптер; 3 — датчик плотности теплового потока; 4 — слой теплоизоляции; 5 — датчик для измерения температуры потока; 6 — датчик для измерения расхода пара; 7 — датчик для измерения давления пара; 8 — датчик для измерения температуры поверхности теплоизоляции; 9 — датчик для измерения температуры наружной поверхности стенки трубы; 10 — датчик для измерения температуры окружающего воздуха

С помощью термометра сопротивления измеряется температура стенки трубопровода. За измерения параметров потока отвечает комплекс датчиков, удаленный от точки установки датчика плотности теплового потока на расстояние не менее 50 внутренних диаметров трубы. Для оценки величины падения температуры пара по пути к точке измерения плотности теплового потока определяются температуры поверхности изоляции и омывающего воздуха.

Измерения проводятся несколько раз при различных расходах первичного теплоносителя.

Датчик плотности теплового потока, называемый также тепломером, представляет из себя пластину известной толщины, изготовленную из материала с точно определенным коэффициентом теплопроводности. С обеих его плоскостей расположены термопары [1]. Плотность теплового потока ( Вт / м2 ) определяется из соотношения:

логарифмических координатах. Затем эта зависимость представляется уравнением вида:

Таким образом, используя в экспериментальном исследовании датчик теплового потока, становится возможным получить уточненное критериальное уравнение теплоотдачи при течении жидкости в канале.

Литература

1.Осипова, В. А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена: Учеб. пособие для вузов / В.А. Осипова. – 4-е изд., перераб. и

доп. – М.: Энергия, 1979. – 320 с.: ил.

2.Петухов, Б.С. Вопросы теплообмена/ Б. С. Петухов. – М.: Наука,

1987.

3.ОАО НПП «Эталон» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.omsketalon.ru

203

УДК 628.8:631.2

Е.С. Семенова

Особенности устройства систем вентиляции в птицеводческих помещениях

Птицеводческие помещения относятся к особому классу производственных сельскохозяйственных помещений. Они оборудуются обособленными приточно-вытяжными системами вентиляции. В типовых птичниках воздухообмен в холодный период года осуществляется механическими системами вентиляции, в теплый период года – за счет комбинированных (механической и естественной) систем вентиляции. Схемы циркуляции воздуха зависят от внутренней планировки помещения, способа технологического содержания птиц (клеточное, напольное), производительности и взаимодействия вентиляционных устройств.

В птицеводческих помещениях вентиляция с естественным побуждением встречается редко и только в птичниках старого образца [4].

Рассмотрим принципиальные схемы различных систем механической вентиляции. Схема, при которой до середины помещения в первой половине со стороны притока два верхних яруса клеточных батарей омываются прямыми потоками воздуха, а оба нижних – обратными, показана на рис. 1. При этом обратный поток непрерывно эжектируется прямым. В другой половине птичника поток воздуха движется в сторону вытяжных отверстий без рециркуляции. При данной схеме потоки воздуха перемещаются вдоль проходов между клеточными батареями и лишь небольшая часть проникает непосредственно к птицам.

Рис.1. Схема циркуляции воздуха по птичнику с клеточным содержанием птиц при сосредоточенных притоке и вытяжке

На схеме (рис. 2) воздух через отверстия в приточных воздуховодах попадает в средний проход между клеточными батареями и смещается вдоль него (по направлению движения воздуха в воздуховодах). Далее, достигнув торцевой стены и сделав поворот на 180°, возвращается обратно по остальным проходам, постепенно двигаясь к вытяжным отверстиям.

204

Рис.2.Схема циркуляции воздуха по птичнику с клеточным содержанием птиц с притоком через два воздуховода и рассредоточенной вытяжкой

На следующей схеме (рис. 3) показано, что воздух под определенным уклоном к полу поступает в средний проход и движется вдоль клеточных батарей в сторону торца помещения. Затем поток разворачивается, основная часть его по проходу между продольными стенами и крайними клеточными батареями перемещается в обратном направлении. Частично этот воздух удаляется вытяжными вентиляторами, остальная часть эжектируется приточными струями [1].

Рис.3.Схема циркуляции воздуха по птичнику с клеточным содержанием птиц с притоком через перфорированный воздуховод призматической формы и рассредоточенной вытяжкой

Механические системы вентиляция, в зависимости от места забора наружного воздуха и способа его подачи в помещение, делятся на централизованные и децентрализованные. Во-первых, наружный воздух поступает в вентиляционные камеры, откуда одним или двумя вентиляторами подается в помещение. В децентрализованных системах вентиляции для нагнетания наружного воздуха в помещение используется целый ряд вентиляторов, расположенных в продольных стенах здания или на кровле. Такие системы просты в автоматизации, обладают автономностью работы и возможностью отключения части из них. Но из-за

205

рассредоточения вентиляционного оборудования усложняется обработка приточного воздуха и обслуживание агрегатов [1].

Важной характеристикой вентиляции является направление циркуляции воздушных потоков. В практике отечественного птицеводства применяются аэродинамические схемы: «снизу вниз», «снизу вверх», «сверху вниз» [1]. Исследованиями по зоогигиеническим показателям систем вентиляции установлено, что наилучшей схемой циркуляции воздушных потоков является схема «сверху вниз», при которой обеспечивается более полное использование теплоты, выделяемой птицами, уменьшается перепад температур по высоте, обеспечивается надежное омывание свежим воздухом зоны размещения птицы. Градиент температур на уровнях 0,3 и 1,5 м имеет наименьшую разность (0,2...2,5 °С). В системах с комбинированной вытяжкой (из верхней и нижней зон в различных соотношениях воздухообмена) градиент температур находится в пределах 4,9...5,8 °С [1].

Вптицеводческих помещениях рекомендуется воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией. Только в помещениях молодняка допускаются дополнительные источники теплоты (местные отопительные приборы парового или водяного отопления, электрообогреваемые полы, лампы инфракрасного излучения и т.п.) [2,3,5].

Воздушное отопление работает более успешно в безоконных помещениях, т.к. существенно уменьшается влияние инфильтрации и солнечной радиации на микроклимат в помещениях. В зданиях с окнами в помещениях большого объема значительно труднее поддерживать допустимые параметры микроклимата (даже при использовании систем автоматического регулирования теплопроизводительности воздушного отопления колебания температуры в помещении достигают 5 °С). Поэтому все большее применение находят безоконные птичники.

Наиболее целесообразно применять воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией при нагреве воздуха в калориферах или воздухонагревателях, использующих газ, в виде отопительновентиляционных агрегатов. В помещениях, оборудованных вентиляцией с естественным побуждением, можно применять водяные или паровые системы центрального или местного отопления [2].

Вприменяемых в настоящее время системах отопления и вентиляции сельскохозяйственных производственных зданий отработанный вентиляционный воздух удаляется в атмосферу с температурой 10...30 °С. В связи с этим непроизводительно расходуется значительное количество теплоты, составляющей по величине 20...60 % теплозатрат. Утилизация и повторное использование тепловой энергии вентиляционных выбросов позволяет сократить до 50...80 % теплоты, необходимой для обеспечения ветеринарно-гигиенических условий содержания поголовья птиц.

206

Литература

1.Бронфман, Л.И. Микроклимат помещений в промышленном животноводстве и птицеводстве / Л.И. Бронфман. – Кишенев: Штиинца,

1984. – 208 с.

2.Егиазаров, А.Г. Отопление и вентиляция зданий и сооружений сельскохозяйственных комплексов / А.Г. Егиазаров. – М.: Стройиздат,

1981. – 239 с.

3.Егиазаров, А.Г. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий (расчет и проектирование)/ А.Г.Егиазаров, О.Я. Кокорин, Ю.М.

Прыгунов. – Киев: Изд-во «Будивельник», 1976. – 244 с.

4.Бодров, В.И. Микроклимат производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений: научное издание / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко; под общ. ред. В.И. Бодрова. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2008. – 623с.: ил. 254.

5.НТП-АПК 1.10.05.001-01. Нормы технологического проектирования птицеводческих предприятий.

УДК 656.5 : 502.3

Н.А Сошников

Экологические критерии оптимизации напряженных автотранспортных потоков

Развитие автомобильного транспорта предопределило две четко выраженные и противоречивые тенденции. С одной стороны, достигнутый уровень автомобилизации, отражая технико-экономический потенциал развития общества, способствовал удовлетворению социальных потребностей населения, а с другой – обусловил увеличение масштаба негативного воздействия на общество и окружающую среду, приводя к нарушению экологического равновесия на уровне биосферных процессов. Очевидная позитивность первой тенденции повлекла за собой ярко выраженные нежелательные последствия. Повсеместно проявила себя и накрепко обосновалась новая угроза жизненно важным интересам личности, общества, государства – проблема пробок, связанная с достигшим гигантских масштабов уровня автомобилизации и неспособности транспортных путей выдерживать возросшую нагрузку.

Проблема пробок глобальна и присутствует фактически в каждом большом городе. Сама по себе автомобильная пробка, является скоплением на дороге транспортных средств, движущихся со средней скоростью, значительно меньшей, чем нормальная скорость для данного участка дороги. При образовании затора снижается пропускная способность участка дороги. Если прибывающий поток транспорта

207

превышает пропускную способность участка дороги, то пробка растѐт лавинообразно [1].

Нижний Новгород не стал исключением, и темпы роста транспортных пробок увеличиваются с каждым годом. Согласно открытым данным сервиса doroga.tv рекордная пробка, составила 63 километра. Что свидетельствует о наличии серьезных проблем транспортных коммуникаций города [2].

К негативным последствиям автомобильных пробок можно отнести:

-общее увеличение времени в пути, приносящее экономический ущерб из-за потери времени, опозданий;

-непредсказуемость времени в пути;

-увеличение расхода топлива, выброса вредных веществ;

-увеличение износа автомобилей;

-увеличение шума;

-увеличение аварийности;

-нарушение работы экстренных и оперативных служб [3].

Важно учесть, что кроме вышеперечисленных неудобств, пробки создают риски для здоровья населения. Именно, замедление транспортных потоков является важнейшим фактором в увеличении рисков. В настоящее время концепция оценки риска практически во всех странах мира и международных организациях рассматривается в качестве главного механизма разработки и принятия управленческих решений как на международном, государственном или региональном уровнях, так и на уровне отдельного производства или другого потенциального источника загрязнения окружающей среды.

Неканцерогенные риски от выбросов таких токсических веществ как оксид углерода, диоксид азота и углеводороды, во время напряженной транспортной обстановки возрастают до десяти раз, а на тех участках, где средняя скорость движения потока постоянна, риск зависит, в основном, от изменения интенсивности движения. Наибольшую опасность представляют выбросы диоксида азота и углеводородов. Все это приводит к заболеваниям, обусловленным хроническим эффектом накопления в человеческом организме вредных веществ [4].

Группы риска подверженных негативному воздействию автомобильных пробок не ограничиваются населением, чье жилье находится в непосредственной близости к транспортным сетям. Так же в нее попадают сами участники автомобильных пробок. Обусловливается данный эффект тем, что концентрация токсических веществ в самой пробке может достигать огромных размеров.

Возникает необходимость решить транспортную задачу, оптимизировав транспортные сети городов. Задача оптимизации для снижения вероятности образования автомобильных пробок может быть решена инструментами логистики города. А именно в рамках линейного программирования транспортная задача позволяет решить широкий ряд

208

проблем, стоящих перед городом в экономической, социальной и экологической сферах, одновременно, минимизировать затраты, максимизировав выгоду. Можно сказать, что линейное программирование применимо для построения математических моделей тех процессов, в основу которых может быть положена гипотеза линейного представления реального мира: экономических задач, задач управления и планирования, оптимального размещения оборудования и пр. [5].

Линейное программирование представляет собой наиболее часто используемый метод оптимизации. К числу задач линейного программирования можно отнести задачи: [6].

-рационального использования сырья и материалов; задачи оптимизации раскроя;

-оптимизации производственной программы предприятий;

-оптимального размещения и концентрации производства;

-составления оптимального плана перевозок, работы транспорта;

-управления производственными запасами;

-и многие другие, принадлежащие сфере оптимального планирования.

Решение задачи сводится к тому, что на основе исходных данных составляются линейные уравнения и, в зависимости от сложности поставленной задачи, на графике строится многогранник или составляются таблицы. Оптимальным решением в случае многогранника является одна из его вершин, а в случае таблиц, решение получается с помощью несложных математических вычислений.

Однако кроме логистических задач, распределения транспортных потоков, существует эколо-логистическая задача, согласно которой для решения необходимо минимизировать не только расход ресурсов, но и снизить риски для здоровья населения. Таким образом, транспортная задача усложняется экологическими ограничениями.

С целью решения эколо-логистической задачи разрабатывается сервис мониторинга, всех загруженных транспортных узлов города Нижний Новгород, который даст возможность не только составлять анализ рисков для здоровья, основанный на долгосрочном исследовании, но и позволит интерактивно оповещать непосредственно участников движения.

Стоит отметить, что на данный момент существует сервис doroga.tv, позволяющий интерактивно наблюдать автомобильные пробки в городе. Это позволяет будущим участникам дорожного движения правильно построить свой маршрут. Минуя при этом участки транспортной магистрали наиболее загруженной в данный момент.

Литература 1. Клинковштейн, Г.И. Организация дорожного движения/ : учебное

пособие для вузов / Г.И. Клинковштейн, М.Б.Афанасьев. – М.: Изд-во Транспорт, 2001. – 180 с.

209

2.DorogaTV. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.doroga.tv/

3.Руководство по оценке риска для здоровья населения при

воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Р 2.1.10.1920-04/ Главный санитарный врач РФ. Министерство здравоохранения РФ – М., 2004. – 157 с.

4.Меньшиков, В.В. Концептуальные основы оценки экологического риска: учеб. пособие для вузов / В.В. Меньшиков. – М.: изд-во МНЭПУ,

2001. – 44 с.

5.Просветов, Г.И. Методы оптимизации: задачи и решения: учебнопрактическое пособие для вузов/ Г.И. Просветов. – М.: Изд-во АльфаПрессъ, 2009. – 3 с.

6.Бодров, В.И. Математические методы принятия решений: учеб. пособие/ В.И. Бодров, Т.Я.Лазарева, Ю.Ф. Мартемьянов. – Тамбов, 2004. – 124 с.

УДК 627:556.3

М.С. Хамитов

Фильтрация потока через однородную плотину на водоупоре с положительным уклоном

Общий метод расчета в свое время был дан Н.Н. Павловским и доработан П. А. Шанкиным [1] для задачи с горизонтально расположенным водоупором.

В настоящей работе излагается метод расчета фильтрации через плотину трапециедального профиля, из однородного материала, допускающего применение закона Дарси, с незначительным наклоном водоупора по направлению грунтового потока. Рассматривается установившееся движение фильтрационного потока в условиях плоской задачи.

Поперечный профиль плотины из однородного грунта с коэффициентом фильтрации k (рис. 1) [2] делится на три секции: 1) верховой клин-треугольник, отсекаемый вертикалью, проведенной через урез воды верхнего бьефа (точка А); 2) низовой клин-треугольник, отсекаемый вертикалью в точке С высачивания кривой депрессии на низовом откосе и 3) среднюю часть между указанными вертикалями.

Падение напора фильтрационных вод а в пределах верхового клина АВО можно определить, взяв за основу гидравлическое решением П.А. Шанкина, в котором предполагается движение струек воды по круговым кривым, имеющим центр в точке А и заполняющим зону клина АА1А2 с выходной стороной h. Считая расход воды q по скорости средней струйки

210

с радиусом R=h/2 под напором а=Н-h можно выразить расход следующим образом:

Движение воды в средней части профиля совершается при наличии свободной поверхности депрессии EFC, уравнение которой в осях XOY (рис. 1) получается, если написать для сечения F выражение скорости по

Расход воды в средней части профиля получаем из формулы (2) путем подстановки x=s, y=y0=a0+h0, обозначая длину OD, известную из

В пределах низового клина расход фильтрации определяется отдельно (рис. 1) для зоны выше горизонта нижнего бьефа I и ниже его II в предположении, что струйки жидкости направлены горизонтально. Если принять границу клина в соответствии с эквипотенциалью СС2 (рис. 1), принимаемой за дугу круга, описанную из точки D, то для верхней части

клина в зоне I