Сравнительный анализ методов расчета лучистого обогрева молодняка в животноводческих помещениях

Показали, что эффективность инженерных систем на животноводческих предприятиях определяется возможностью создания требуемых условий при содержании молодняка во взаимодействии с внешними температурными параметрами. (Цель исследования) Провести оценку и выбрать рациональный  метод расчета лучистого теплообмена в системе поверхностей с произвольной конфигурацией, отображающих состояние биологического объекта в условиях животноводческого помещения и распределение тепловых потоков в зонах расположения молодняка. (Материалы и методы) Рассмотрели условия комфортного теплового режима для молодняка животных  и физическую модель теплопередачи. Определили области изменения температуры облучающей панели и влияние конфигурации и оптических характеристик оболочки системы при создании комфортных условий содержания поросят, применяя различные методы расчета тепло­обмена. (Результаты и обсуждение) Установили, что расчетную модель теплообмена в системе изотермических диффузно поглощающих и излучающих поверхностей можно рассматривать в качестве расширения существующих расчетных методов. Отметили, что она учитывает дополнительные факторы, в том числе влияние «скрытых» поверхностей через многократное отражение в замкнутой термодинамической системе. Выявили соответствие результатов расчетов теплообмена различными методами, если оптические показатели оболочки такой системы близки к характеристикам абсолютно черного тела. (Выводы) Установили, что оптические характеристики оболочки системы значительно влияют на температурный режим поверхности облучающей панели, а предложенная расчетная модель определения температурного режима обогреваемой панели в системе изотермических диффузно поглощающих и излучающих поверхностей может быть применена в сельскохозяйственных помещениях, различных по своей конфигурации и геометрии.

1. Caldara F.R., dos Santos L.S., Machado S.T., Moi M., Na­as I.D., Foppa L., Garcia R.G., dos Santos R.D.S. Piglets’ Surface Temperature Change at Different Weights at Birth. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2014. Vol. 27. N3. 431-438.

2. Lane K.J., Stalder K.J., Harmon J.D., Karriker L.A., Johnson A.K. Comparison of multiple heat sources in the farrowing house: Effect on production and energy efficiency. Journal of Animal Science. 2019. Vol. 97. N2. 232-233.

3. Wheeler E.F., Vasdal G., Flo A., Boe K.E. Static space requirements for piglet creep area as influenced by radiant temperature. Transactions of the ASABE. 2008. Vol. 51. N1. 271278.

4. Кузьмичев А.В., Лямцов А.К., Тихомиров Д.А. Теплоэнергетические показатели ИК облучателей для молодняка животных // Светотехника. 2015. N3. C. 57-58.

5. Tikhomirov D.A., Trunov S.S., Kuzmichev A.V., Rastime­shin S.A., Shepovalova O.V. Energy-efficient thermoelectric unit for microclimate control on cattlebreeding premises. Energy Reports. 2020. Vol. 6. N6. 293-305.

6. Кузьмичев А.В., Тихомиров Д.А., Хименко А.В. Установка с термостатируемой панелью для поросят // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2021. Т. 68. N3(44). С. 21-28.

7. Кузьмичев А.В., Тихомиров Д.А. Тепловой режим в зонах размещения поросят // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2019. N3(36). С. 17-22.

8. Кузьмичев А.В. Описание процессов теплообмена в системе «животное-среда» // Вестник ВИЭСХ. 2017. N3(28). С. 33-38.

9. Богословский В.И. Тепловой режим зданий. М.: Стройиздат. 1979. 248 c.

10. Shatskov A.O. Determining temperature of adiabatic surfaces in rooms with radiant heating. Thermal engineering. 2021. Vol. 68. N9. 717-722.

11. Spodyniuk N., Zhelykh V., Dzeryn O. Combined heating systems of premises for breeding of young pigs and poultry. FME Transactions. 2018. Vol. 46. N4. 651-657.

12. Tikhomirov D.A., Rastimeshin S.A., Trunov S.S., Ukhanova V.Yu., Kuzmichev A.V. Mathematical Modelling and Energy Accounting of Heaters for Growing Stock. Environmental Science. 2020. Vol. 10. N4. 13-20.

13. Howell J.R., Mengüç M.P, Daun K., Siegel R. Thermal Radiation Heat Transfer. Taylor and Francis. 2021. 1040.

14. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Наука, 1970. 660 с.

15. Rabanillo-Herrero M ., Padilla-Marcos M.A., Feijo-Mu­noz J., Meiss A. Effects of the radiant heating system location on both the airflow and ventilation efficiency in a room. Indoor and built environment. 2019. Vol. 28. N3. 372-383.

16. Andersen H.M.-L., Pedersen L.J. Effect of radiant heat at the birth site in farrowing crates on hypothermia and behaviour in neonatal piglets. Cambridge University Press. 2016. Vol. 10. N1. 128-134.

17. Benjamin C.S., Brett C.R., Steven J.H. Modeling and assessing heat transfer of piglet microclimates. AgriEngineering. 2021. N3. 768-782.

18. Botto Ľ., Lendelová J. Surface temperature of warm-water pads for heating piglets in farrowing pens. Slovak Journal of Animal Science. 2016 (3). 49. 116-121.

19. Izmaylov A.Yu., Lobachevsky Ya.P., Tikhomirov D.A., Tikhomirov A.V. The state, promising directions and strategies for the development of the energy base of agriculture. AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 2020. N51(3). 24–35.

20. Васильев А.Н., Дорохов А.С., Ершова И.Г. и др. Методология исследования энергосберегающих технологических систем обработки сельхозпродукции как объектов управления // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2019. Т. 12. N4(63). С. 86-104.

21. Дорохов А.С. Компьютерное зрение как инструмент системы управления технологическими процессами // Система технологий и машин для инновационного развития АПК России. Сборник научных докладов Международной научно-технической конференции, посвященной 145-летию со дня рождения основоположника земледельческой механики В.П. Горячкина. М.: ВИМ. 2013. С. 355-357.