Analytical study of the automatic ventilation system for the intake of polluted air from the pigsty

Abstract

The microclimate of a pigsty is determined by the combination of temperature, relative humidity, chemical and mechanical composition of the air, which have a significant impact on animal productivity and must be maintained within strict limits due to the physiological needs and capabilities of animals. An appropriate ventilation system has been created to ensure the removal of air from the pigsty. The purpose of the study is to establish the dependence of the operating parameters of the automatic ventilation system on the air quality in the pigsty, taking into account the permissible concentrations of gases. The developed automatic ventilation system for polluted air intake is located in the middle of the livestock house under the ceiling and consists of a central air duct, to which air intake pipes are connected. Air intake pipes are placed in the middle above each pen where animals are kept. Intake dampers with servomechanisms, temperature, humidity, and air quality sensors are installed at the inlet of the air intake pipes. The outlet of the central air intake duct is connected to the exhaust fan. Intake dampers with servomechanisms and sensors of temperature, humidity, and air quality are connected to the control unit by electrical wires. As a result of analytical studies of the automatic ventilation system for polluted air intake from a pigsty, the conditions for its effective operation have been mathematically substantiated. The developed technique and the algorithm implemented based on the Mathematica software package allows calculating the area of holes that form intake dampers with servomechanisms in the air intake pipes. The distribution of velocities in the air intake pipes and the distribution diagram of the area of holes that form intake dampers with servomechanisms in the air intake pipes are determined taking into account the design and technological parameters of the ventilation system and the distribution of the gas concentration (carbon dioxide, ammonia, and hydrogen sulphide) over the pens.

Мікроклімат свинарського приміщення визначається сукупністю температури, відносної вологості, хімічного та механічного складу повітря, які мають суттєвий вплив на продуктивність тварин і мають підтримуватися в суворих рамках, обумовлених фізіологічними потребами і можливостями тварин. У рамках зазначеного для забезпечення відведення повітря з приміщення свинарника створена відповідна вентиляційна система. Метою досліджень є встановлення залежності режимних параметрів автоматичної вентиляційної системи забору забрудненого повітря від якості повітря у свинарнику з урахуванням допустимих концентрацій газів. Розроблена автоматична вентиляційна система забору забрудненого повітря розміщена в середині тваринницького приміщення під стелею і складається з центрального повітропроводу для забору повітря, до якого приєднанні патрубки для забору повітря. Патрубки для забору повітря розміщенні посередині над кожним станком, де утримуються тварини. На вході патрубків для забору повітря встановлені забірні заслінки із сервоприводами і датчики температури, вологості та якості повітря. Вихід центрального повітропроводу для забору повітря приєднано до витяжного вентилятора. Забірні заслінки із сервоприводами і датчики температури, вологості та якості повітря по засобах електричних проводів 6 приєднані до блока керування. У результаті аналітичних досліджень автоматичної вентиляційної системи забору забрудненого повітря свинарника математично представлено умову її ефективної роботи. Розроблена методика і реалізований на основі неї алгоритм у програмному пакеті Mathematica дозволяє розраховувати площі отворів, які утворюють забірні заслінки із сервоприводами у патрубках для забору повітря. Приймаючи конструкційно-технологічні параметри вентиляційної системи забору забрудненого повітря і розподіл концентрації газів (вуглекислого газу, аміаку і сірководню) над станками визначено розподіл швидкостей у патрубках для забору повітря і діаграму розподілу площі отворів, які утворюють забірні заслінки із сервоприводами у патрубках для забору повітря.