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猪舍设备设施中热交换器概述Heat Exchangers in Swine Facilities

时间:2013-09-24 来源: 作者:佚名


猪舍设备设施中热交换器概述

Heat Exchangers in Swine Facilities

Larry D. Jacobson, University of Minnesota;Martin L. Hellickson, Oregon State University;

Jay D. Harmon, Iowa State University

(译自:Pork Industry handbook)

翻译:陈翠 (中国种猪信息网,北京100102)

    空气通风的热交换器应用在猪舍中用来降低补充热能成本,并且可以预热进来的新鲜空气。在猪舍中用热交换器是由潜在受益的,因为在绝缘的保育舍中通过最少量的空气交换也会丢失90%的热量。热交换器依靠设计和维修可以恢复部分丢失的热量。除了可以降低燃料消耗,热交换器也可以预热进来的新鲜空气,这样可以降低贼风对小猪的伤害,同时降低外面进来的风造成的霜降。热交换器也可以提高空气的分布。
在所有的猪舍中都安装热交换器是不经济的,在温暖气候的条件下对于大猪来说是不占经济优势的,比如,大猪的育肥舍内。即使在小猪的设备中也有其他的节能方法,比如可以精确控制最小通风效率,这样也比安装热交换器要经济实惠。而且,热交换器也不能安装在绝缘效果不好的墙体和屋顶的舍中。
热回收过程
    当温暖潮湿的空气流动经过进气口新鲜低温的空气时,就会被热挡板或者表面隔离,热传递经过挡板是因为温度的差异,寒冷房间的空气到达露点会引起结露。而冷凝会释放大量的热,这样装置内也需要排水,在极度寒冷的温度下,也需要一个解冻循环来解除冰冻的霜露。
    加热装置内部有两个反方向的空气流(逆流),在正确的角度时都是横向流。很多装置用的是逆流因为这样能够有最大效率,但是也有用横流装置的,因为这样可以使用一个更紧凑的装置。尽管空气对空气的热交换器的设计原理是非常简单的,但是选择和设计热交换器的组件并不是那么容易,自制一个装置功能是否兼容表现出来的并不是特备合适。
   热量的转移通过固体表面进行,这样就可以避免两个气流的混合。当把热交换器比作搅拌机时,因为跟搅拌机非常相似,这是一个特别重要的特点。如图表2中所示,搅拌机是物理性质上的把冷气和热气混合在一起,这个过程如果没有额外提供能量的话会在猪舍内产生雾气。不适当的调整搅拌器会导致空气质量下降。
热交换器的影响因素
    像空气流速度,效率,最初消耗,燃料消耗,型号和猪的数量气候等这些因素都是决定一个猪舍内是否安装热交换器。威斯康星大学的计算机模型表明从分娩和保育舍设备的热交换机中节约的燃料可以应对前4-10年的最初投资,热交换器需要定期清理,而且比最传统的通风系统需要更多的关注。
热交换器选择
    空气对空气的热交换器是通风系统中的主要部分。一个装置的型号应该根据空气交换能力,而不是排出的热量来确定。交换器的空气交换速度,用每分钟立方英尺表示,应该稍高于或者类似于推荐的最低通风效率。最低通风效率一般是足够移走潮湿,粪便的异味和猪舍中空气中带有的污染物。如果能达到最低的通风效率,空气质量就会得到提高。在冬季的时候风速能够达到最低风速的两倍的话,就会增加补充热能的成本。一般热交换器有两个风扇,一个排出潮湿的不新鲜的气体,另一个排进新鲜空气。两个风扇首选排出不新鲜的气体的,因为热交换器比较窄的气流通道时进气口,当大量空气进入时就会有漏气情况出现。热交换器的排气口能量应该比进气口大,特别是新改进的设备,因为把建筑外部完全封闭是很困难的。
通风设备的兼容性
    安装一个热交换器比简单的选择一个有合适的通风效率装置要考虑的更多。热交换器鼻息能和其他的通风设备配套。
    热交换器的使用不会影响温和和炎热天气时风扇的设计问题。当恒温控制排气扇被激活的时候,就会造成负压或者真空状态。当风扇运行时,进风口自动打开空气就会进入房间(图表3)。当热交换器运行时,可以选择加上挡板或者窗帘,风扇运行时就会开一个小口。如果进风口没有调节挡板或者气流调节器,温暖潮湿的气体就会倒流到房顶严重破坏屋顶构造。
    因为这个设备要替代持续运行的风扇,所以热交换器一天24小时进行运转,我们推荐人工控制。用另外一个线路控制恒温控制排气扇也是必要的,以防热交换器出现问题时能够救急。冬季舍内热交换器不能维持正常温度时要额外补充热量。
    很多设备的热交换器只用一个进新鲜空气的进风口,这样通风量就很小,舍内空气分布不均匀。期望有多于一个进风口的热交换器。一个单独的热交换器应该有一个管道连接入口端的分布,使舍内的空气进行充分的混合。这就需要一个PVC或者胶合板的通道管,永久性的与进口段相连,帮助空气均匀分布。有时也会选择聚乙烯管道。
清洁性与耐久性
    空气对空气的热交换器最大的缺点就是容易被脏的,潮湿的空气和灰尘堵塞。尽管这样会影响通风过程和通风效率,但是我们主要关注的是空气流动限制。因为热交换器提供最小通风,即使是很小的限制也会影响整个舍内的空气质量。热交换器可以每周,每两周或者每月进行清理一次。因此,当选择热交换器时要考虑是否容易清理。
    猪舍环境中包含腐蚀性的气体。热交换器的制作一般会用抗腐蚀性的材料,比如木材,塑料,纤维玻璃、不锈钢和铝。尽管钢这类的材料有较高的热传导系数,总的热传导效率不会比非抗腐蚀性的材料高太多。
总结
     热交换器的优点就是能够预热新进舍的空气,降低热能的需求。保育舍和分娩舍的热交换器的可变性是最高的,舍内温度和通风都是问题,较少的额外热量需求。热交换器在育肥舍的作用不太大,因为除非是在非常恶劣或者特殊条件下才需要额外的热能。我们要考虑热交换器的可行性,当然,经济效益和给我们带来的效果是非常重要的,但是,其他项目,比如适当的空气交换,通风系统的兼容性,设备的耐用性都是要考虑的。对于生产者来说热交换器是几种可选择的能量交换设备之一。可以在设备的管理和设计方面帮助提供一个更好的环境。