Распределение озона от электроозонатора в воздушной среде производственного помещения

Введение. Одним из основных направлений в сельском хозяйстве являются наукоёмкие технологии на основе электрофизических процессов, направленные на повышение продуктивности сельскохозяйственного производства, увеличение сроков хранения сельскохозяйственной продукции, уменьшение количества применяемых ядохимикатов и снижение энергозатрат.

Большую популярность в настоящее время получили технологии, основанные на применении озона. Эти технологии применяются для дезинфекции производственных помещений, оборудования, продукции и воздуха. Озонирование широко применяется для интенсификации скорости сушки зерновых, предпосевной обработки семян и стимуляции развития растений [1-10].

Применение озонных технологий в животноводстве позволяет сократить производственные затраты, стимулировать жизнедеятельность животных, снизить экологическое влияние на окружающую среду, получать продукцию высокого качества и безопасную для здоровья человека [10-14].

При электроозонировании воздушной среды производственных помещений одной из существенных характеристик качества работы системы электроозонирования является поддержание концентрации озона в заданных пределах [15-19]. В связи с этим концентрация озона в помещении должна соответствовать требованиям технологии производства. Однако в производственных условиях она изменяется за счёт химических реакций, диссоциации как нестойкого газа, вентиляции, поглощения животными и т.д.

Таким образом, исследование характера распространения озона от электроозонатора в воздушной среде производственного помещения является актуальной задачей.

Методика исследований. Для экспериментального решения поставленной задачи был разработан подвесной озонатор с регулируемой мощностью. Исследования проводились в воздушной среде животноводческого помещения. Схема проведения эксперимента представлена на рисунке 1. При этом определялись следующие параметры: распределение средних по сечению скоростей потока и концентрации озона вдоль оси струи, а также распространение озона от оси струи.

1,5 м

электроозонатор

--------------„ х

..—— ось потока

1,8 м

1,0 м 1,0 м 1,Ом 1,0 м 1,Ом

12  3  4  5

777777Ж7777777777777777777777777777777

Рисунок 1 - Схема опыта

Результаты эксперимента и их анализ. На первом этапе этих исследований в поперечных сечениях потока озоновоздушной смеси на различных расстояниях Ү от электроозонатора были определены средние по сечению скорости потока и и концентрации 0 озона.

Результаты экспериментальных исследований представлены на рисунках 2 и 3.

Для скорости эти значения были определены при различной мощности электроозонатора при высоте его подвеса Я =1,8 м (рисунок 2).

Рисунок 2 - Распределение средней скорости потока озоновоздушной смеси по расстоянию от электроозонатора вдоль оси струи при различной мощности электроозонатора

Анализ этих зависимостей показывает, что характер распределения скоростей по расстоянию от электроозонатора соответствует характеру свободной затопленной струи за решёткой [20].

С увеличением мощности электроозонатора скорость потока возрастает, но характер распределения по расстоянию от элепроозона-тора не изменяется.

При этом дальнобойность струи с увеличением мощности также возрастает.

Так, при мощности эле проозонатора Р = 5,6 Вт дальнобойность струи равна: Утах ⁼ 0,60-0,70 м, а при Р = 37,0 Вт - Vmax = 1,60-1,70 м (рисунок 2).

Таким образом, зная зависимость дальнобойности струи от мощности эле проозонатора, можно выбрать высоту его подвеса, обеспечивающую необходимую скорость озоновоздушной смеси в зоне дыхания животных.

Распределение скорости озоновоздушного потока по расстоянию от элепроозонатора (рисунок 3) можно аппроксимировать (начиная с расстояния 0,2 м за приёмной решёткой электроозонатора с ошибкой, не превышающей 5,0%) уравнением вида:

„ -Ad-H+CH2^

где ио - скорость озоно воздушно го потока на выходе из элепроозонатора, м/с;

с/ - диаметр выходного отверстия, м;

• У - расстояние от элепроозонатора до любого сечения струи, м; 00,73;

а = 1,0 м2- постоянные (для частного случая).

Графические зависимости изменения концентрации озона по расстоянию от электроозонатора предлагается аппроксимировать следующим выражением:

_ПН __по A by-ay ²

иОЗ - иОЗ е          W где Оу3 - концентрация озона в озоновоздушном потоке на выходе из элепроозонатора, мг/м3;

• У - расстояние от элепроозонатора до сечения струи, м;

В и А - постоянные (В - м, А - м2).

Таким образом, можно сделать вывод, что определение средней скорости озоновоздушного потока и средней концентрации озона по сечению струи потока можно производить по уравнениям (1) и (2) соответственно с ошибкой 5-12%.

Рисунок 3 - Распределение средней концентрации озона по расстоянию от элепроозонатора вдоль оси струи

На втором этапе исследовался характер зависимости концентрации озона от расстояния X от оси струи в воздушной среде животноводческого помещения на расстоянии У=1,5 м от электроозонатора при различных производительностях электроозонатора и высоте его подвеса 1,8 м от пола животноводческого помещения (рисунок 4),

• X, м

—♦— Р= 14,5 Rm

Рисунок 4 - Изменение концентрации озона от оси озоновоздушного потока при У=1,5 м

Эти графические зависимости можно аппроксимировать следующим выражением:

О^=О'₍₎₃.е^-^с<, (3)

где Од₃ - концентрация озона на расстоянии от оси струи X вдоль помещения через каждый метр при У=1,5 м, мг/м^э;

О'_оз - концентрация озона на оси струи на расстоянии при У=1,5 м от электроозонатора, мг/м³;

• X - расстояние от оси струи вдоль помещения при У=1,5 м;

В и С - постоянные.

Максимальная ошибка аппроксимации выражением (3) составляет 10-17% при 8=0,5-0,6 и С =0,006-0,01.

Заключение. Результаты экспериментальных исследований могут быть использованы для выбора необходимой производительности и мощности элекгроозонаторов, а также их расположения в производственном помещении.