AGRIS - 

2018

Kirsanov, V.V., Russian State Agrarian Univ., Moscow

The tests of microclimate control system with heat recovery were conducted in the period from 14.03.2014 to 07.07.2014 in Fattening sector No. 6 on Farm enterprise No. 7 of LLC "Firma Mortadel". The heat recovery system includes 3 recuperative heat exchangers and an automatic microclimate control system. The distribution pattern of axisymmetric non-isothermal swirling limited jets of fresh air is considered when using universal heat recovery facilities. The performed tests made it possible to construct velocity patterns in the longitudinal and cross sections. In addition, there has been carried out a comparative assessment of air distribution from the device with a free outlet and equipped with an air distributor nozzle, i.e. a deflector. It has been established that the considered microclimate system with heat recovery of exhaust air ensures that the specified microclimate parameters are maintained uniformly throughout the entire room area. The supply air jet distances are sufficient for servicing the boxes with animals that are located far from the supply fan. It has been noted that equipping the recuperative heat exchanger with a deflector reduces the air flow speed in the heat exchange area and provides a more even air distribution, both vertically and horizontally. At the same time, the average speed of the jet in the outermost box decreases and accounts for 0.18 m/s, which is by 0.07 m/s less than that of the recuperative heat exchanger without a deflector. | В период с 14.03.2014 г. по 07.07.2014 г. в секторе откорма № 6 на ферме № 7 ООО "Фирмы "Мортадель" проводились испытания системы поддержания микроклимата с рекуперацией теплоты. Система утилизации теплоты включает в себя 3 рекуператора и систему автоматического поддержания микроклимата. Рассмотрен характер распространения осесимметричных неизотермических закрученных ограниченных струй приточного воздуха при использовании универсальных теплоутилизационных установок. Проведенные испытания позволили построить профили скоростей в продольном и поперечном сечениях. Дополнительно проведена сравнительная оценка особенностей распределения воздуха из аппарата со свободным выходом и оборудованным воздухораспределительной насадкой – дефлектором. Установлено, что исследуемая система микроклимата с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха обеспечивает поддержание заданных параметров микроклимата равномерно по всей площади помещения. Дальнобойности струи приточного воздуха достаточно для обслуживания наиболее удаленных от приточного вентилятора боксов с животными. Отмечается, что дооснащение рекуператора дефлектором снижает скорость движения воздуха в зоне размещения рекуператора и обеспечивает более равномерное распределение воздуха как по вертикали, так и по горизонтали. При этом средняя скорость струи в наиболее удаленном боксе снижается и составляет 0,18 м/с, что на 0,07 м/с меньше, чем у рекуператора без дефлектора.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Rudobashta, S.P. | Muravleva, E.A., Russian State Agrarian Univ., Moscow

The paper presents a schematic diagram of a farm grain dryer containing a steam compression heat pump, which can be also used for farmhouse heating in wintertime. The authors have performed a thermodynamic analysis of the heat pump operation in farming dryers given the temperature of a drying agent at the dryer inlet is 60 deg C, and the heat pump evaporator is located in the ground with a temperature of 8 deg C. The boiling point of the refrigerant in the evaporator is 3 deg C, which is 5 deg C lower than the ground temperature. After compressing the refrigerant up to 11.02 bar in the compressor, its temperature rises to 70 deg C. During the condensation process, the air passing through the drying chamber (drying agent), is heated to 60...63 deg C. Freon R600a (CH(CH3)5) has been selected as a refrigerant basing on a comparative analysis of the properties of various refrigerants, environmental safety, an operating temperature range, comparatively low pressure in the compression line, and market availability. A thermodynamic cycle of the heat pump has been constructed as well, which has provided the grounds for calculating the energy parameters of the installation. It has been revealed that the power conversion coefficient is equal to 2.98 and that the use of a heat pump allows saving up to 66.4% of the power used for corn drying. The thermal analysis of the heat pump operation in a grain dryer working process has proved the efficiency of its application on the farm. | Представлена принципиальная схема фермерской зерносушилки, содержащей в своем составе парокомпрессионный тепловой насос, который в зимний период используется также для отопления фермерского дома. Выполнен термодинамический анализ работы теплового насоса в составе фермерской сушилки при условиях, что температура сушильного агента на входе в сушилку равна 60 град. C и испаритель теплового насоса расположен в грунте, температура которого равна 8 град. C. Температура кипения хладагента в испарителе на 5 град. C ниже температуры грунта и составляет 3 град. C. В процессе сжатия хладагента в компрессоре до давления 11,02 бар его температура повышается до 70 град. С. В процессе конденсации пара воздух, проходящий через сушильную камеру (сушильный агент), нагревается до 60…63 град. C. В качестве хладагента, исходя из сравнительного анализа свойств различных хладагентов, экологической безопасности, рабочего диапазона температур, сравнительно невысокого давления на линии сжатия и наличия на рынке, был выбран хладон R600а (CH(CH3)5). Построен термодинамический цикл теплового насоса, из которого рассчитаны энергетические показатели установки и коэффициент преобразования энергии, равный 2,98. На основании анализа термодинамического цикла установлено, что применение теплового насоса позволяет сэкономить 66,4% энергии, затрачиваемой на сушку семян кукурузы. Выполненный тепловой анализ работы теплового насоса в составе сушильной установки периодического действия показал целесообразность ее применения в фермерском хозяйстве.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Ignatkin, I.Yu., Bauman Moscow State Technical Univ.

The paper provides an example of the optimization of parameters of a recuperative heat exchanger with account of current economic conditions and specific features of an object. The problem of optimization is exemplified by the fattening section of a pig-breeding farm with a closed production cycle. The fattening accommodation is intended for keeping 280 pig heads in weight values ranging from 30 to 110 kg. The fattening section is equipped with three recuperators: two UT-6000S models and one UT-3000 model. The total capacity of the recuperators is approximately 15,000 m3/h. Thermo-technical and aerodynamic calculations of the recuperator parameters have been carried out in order to determine the effect of the heat exchange surface area on the efficiency factor of heat utilization and the aerodynamic resistance of the device. The calculated hydraulic resistance has amounted to 127.4 Pa (with a heat exchanger length of 1.71 m). Basing on the calculation results, the author determined requirements for thermal energy for the considered fattening section and the dependence of the payback period and profit on the heat exchanger length (that determines the area and the size). It has been calculated that the payback period of heat recuperators is reduced to the value of the heat recovery efficiency coefficient of 24.18%, and after reaching that value it grows rapidly to 28.25% and then slightly changes. This can be explained by the dependence of the hydraulic resistance on the heat exchanger length. When the recuperator length increases, its cost increases too, while its capacity decreases. According to the recoupment criterion, it is advisable to use recuperators with a small coefficient of heat utilization and a length of about 1 m. In order to obtain maximum profit, it has been proved expedient to use recuperators with a more long heat exchanger. | Рассматривается пример оптимизации параметров рекуперативного теплообменника с учетом текущих экономических условий и особенностей объекта. Задача оптимизации рассмотрена на примере секции откорма свиноводческой фермы с замкнутым циклом производства. Помещение предназначено для выращивания 280 голов свиней на откорме массой от 30 до 110 кг. Секция откорма оборудована тремя рекуператорами: два аппарата УТ-6000С и один УТ-3000. Суммарная производительность рекуператоров составляет приближенно 15000 м3/ч. Проведены теплотехнические и аэродинамические расчеты рекуператора с целью определения влияния площади теплообменной поверхности на коэффициент эффективности утилизации теплоты и аэродинамическое сопротивление аппарата. Расчетное гидравлическое сопротивление составило 127,4 Па (длина теплообменника 1,71 м). На основании расчетов определены потребности в тепловой энергии для рассматриваемой секции откорма и зависимость срока окупаемости и прибыли от длины теплообменника (определяющей площадь, размер). Рассчитано, что срок окупаемости рекуператоров тепла уменьшается до значения коэффициента эффективности утилизации теплоты 24,18%, а после этого значения скачкообразно увеличивается до 28,25% и далее незначительно изменяется. Это объясняется зависимостью гидравлического сопротивления от длины теплообменника. С увеличением длины рекуператора повышается его стоимость, а производительность – снижается. По критерию окупаемости целесообразно применять рекуператоры с небольшим коэффициентом утилизации теплоты и длиной около 1 м. С целью же получения максимальной прибыли подтверждена целесообразность применения рекуператоров с большей длиной теплообменника.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Kirsanov, V.V., Russian State Agrarian Univ., Moscow

Considered is a jet model of the ventilation air inflow from a heat recovery unit. Projections variants: the inflow and exhaust of ventilation air is produced mechanically with axial fans; supply air enters the room directly from the fan without nozzles and air ducts, which forms a suction plume and a supply jet. Taking into account Archimede's buoyant force and general laws of jet streams, there has been designed a model of indoor air distribution, which makes it possible to determine axial velocity of the jet at a distance from the outlet and estimate the trajectory of the jet propagation. The adequacy of the design model has been tested experimentally in the fattening section of a pig farm. In the considered case, the inflow air featured a temperature lower than the indoor one, which led to a deviation of the jet trajectory in the direction of action of gravity. The adequacy, reliability and accuracy of the model comply with the accuracy required for practical calculations. There are given graphical dependencies of the jet velocity on the distance from the outlet. The obtained model allows calculating the trajectory of the jet motion, which enables implementing the flow vector correction algorithm to ensure the required range in current weather conditions. It has been established that the discrepancy between theoretical and experimental data does not exceed 12.9%. The accuracy of the results depends to a large extent on the empirical coefficients that determine the velocity change rate and the temperature difference in the jet. | Рассмотрена струйная модель притока вентиляционного воздуха из теплоутилизационной установки. Допущения: приток и вытяжка вентиляционного воздуха осуществляются с механическим побуждением осевыми вентиляторами; приточный воздух поступает в помещение непосредственно из вентилятора без насадок и воздуховодов, что образует всасывающий факел и приточную струю. Учитывая Архимедову силу и общие закономерности струйных течений, построена модель распределения воздуха в помещении, позволяющая определить осевую скорость струи на удалении от выпускного отверстия и оценить траекторию распространения струи. Адекватность расчетной модели проверялась экспериментально в секции откорма свиноводческой фермы. В рассматриваемом случае приточный воздух имел температуру ниже, чем в помещении, что привело к отклонению траектории струи в направлении действия гравитации. Адекватность, достоверность и точность модели удовлетворяют точности, необходимой для практических расчетов. Приведены графики зависимости скорости струи от удаления от выпускного отверстия. Полученная модель позволяет вычислять траекторию движения струи, что дает возможность реализовать алгоритм коррекции вектора потока с целью обеспечения требуемой дальнобойности в текущих погодных условиях. Установлено, что расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 12,9%. Точность результатов во многом зависит от эмпирических коэффициентов, определяющих темп изменения спорости и разницы температур в струе.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation