امکان سنجی استفاده از سامانه مه ساز دوار کم فشار به منظور کنترل دمای سالنهای مرغداری چکيده

Transcript

1 ص) )74-54 مهندسی بيوسيستم ايران دورۀ 74 شمارۀ بهار 95 امکان سنجی استفاده از سامانه مه ساز دوار کم فشار به منظور کنترل دمای سالنهای مرغداری رامين جعفری مهدی باقری. استادیار گروه مهندسی بیوسیستم دانشگاه جهرم. دانشجوی کارشناسی ارشد مکانیک بیوسیستم دانشگاه شیراز )تاریخ دریافت: 93//- تاریخ تصویب: 93//9 چکيده رهاسازی و تبخیر آب در هوا موثرترین و ارزانترین راهکار برای کاهش تنش گرمایی در مرغداریها میباشد. مطالعه آزمایشگاهی برای تعیین اثر سامانه مه پاش دوار بر کاهش دما در یک سالن شبیه سازی شده مرغداری کوچک در بخش مکانیک ماشین های کشاورزی دانشگاه شیراز انجام شد. سامانه مه پاش دوار نازل های کوچکی متشکل از فنجان موتور الکتریکی DC و بدنه بود. چرخش سریع فنجان باعث می گردید تا آبی که بر روی فنجان رها می شود در اثر نیروی گریز مقدمه از مرکز به شکل ذرات ریز درآید. تیمارهای مورد استفاده در این تحقیق عبارت بودند از سرعت چرخش فنجان ها جنس فنجان ها و شکل سطح فنجان ها. تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده از این تحقیق نشان داد که با کاهش اندازه قطر ذرات مقدار تبخیر آب مه پاشی شده )β افزایش می یابد. همچنین مشخص گردید که اثر سرعت چرخش فنجان بر نسبت دمای داخل سالن به بیرون نسبت رطوبت نسبی هوای داخل به رطوبت نسبی بیرون سالن و β در سطح % معنی دار است. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت چرخش فنجان دمای داخل سالن کاهش رطوبت نسبی هوای درون سالن و β افزایش یافت. جنس فنجان ها بر روی نسبت دمای داخل به بیرون در سطح معنیداری %5 موثر بود. این نسبت برای جنس تفلون کمتر از آلومنیوم به دست آمد. واژه های کليدی: خنک کننده تبخیری تنش گرمایی سالن مرغداری کنترل رطوبت حیوانات و گیاهانی که در محیط های بسته در آب و هوای گرم پرورش می یابند مستعد ابتال به تنش حرارتی میباشند. انجام فعالیتهای کشاورزی و دامداری در حد تجاری در مناطق گرم باعث ایجاد زیان های اقتصادی زیادی می شود;) Metin l, 009.)Dg tekin et مقایسه رشد پرندگان پرورش یافته در سالن های سنتی و پرندگان پرورش یافته در سالن های با خنک کننده تبخیری برتریهایی از لحاظ وزن بدن ضریب تبدیل غذایی تلفات و نرخ بقاء برای پرندگان پرورش یافته در سالنها با خنک کننده های تبخیری را نشان می دهد; Ashre, 003. خنک کردن سالن این امکان را به تولید کننده می دهد تا جمعیت گل ه را در تمام طول سال به یک اندازه ثابت نگه دارد و لزومی به کاهش جمعیت آن در طول تابستان وجود ندارد.)Wilson et l, 983 نویسنده مسئول: rminjfri974@yhoo.com. Het stress. ضریب تبدیل غذایی) fctor feed conversion حاصل تقسیم مقدار غذای خورده شده به وزن حاصل از مصرف خوراک است بدیهی است هر چه ضریب تبدیل غذایی کوچکتر باشد بیانگر کارایی بهتر پرنده خواهد بود. سامانه های خنک کنندۀ از طریق فرایند تبخیر کاهش می دهند. مقداری از گرمای محسوس هوا برای تبخیر رطوبت استفاده شده و به گرمای نهان تبدیل می گردد. محتوای حرارتی یا آنتالپی رطوبت تبخیر شده به هوا اضافه گردیده و مقدار کمی آنتالپی یا محتوای رطوبتی هوا را افزایش می دهد 983 Bughmn,.)Timmons nd در زمانی که دمای هوای محیط باال است تنظیم نسبت گرمای محسوس به گرمای نهان هوا از طریق تکنولوژی خنک کننده های تبخیری روش موثری برای کاهش دمای داخل سالن مرغداری محسوب میشود.)Ju nd Lin, 006 اساسا تبخیر مولکول های آب از حالت مایع به گاز تا زمانی که فرایند تبخیر منجر به تعادل دینامیکی شود صورت گرفته و پس از آن هوا اشباع می شود. در مورد فرایند تبخیر 9 انتقال انرژی گرمایی بصورت آدیاباتیک است یعنی نه گرما از هوای پیرامون گرفته شده و نه گرما داده می شود )007 l,.)heussermnn et مقدار گرمای محسوس که به 3. Aditic

2 7 مهندسی بيوسيستم ايران دورۀ 74 شمارۀ بهار 95 وسیله هوا دفع می شود برابر مقدار گرمای جذب شده بوسیله آب بوده که همان گرمای نهان تبخیر است /6kJ/g آب در.)5 C در نتیجه دمای هوا کاهش یافته و رطوبت نسبی و نیز محتوای بخار آب در هوای پیرامون افزایش می یابد. از لحاظ تئوری در صورتیکه تغییرات تحت شرایط آدیاباتیک انجام شود هوا می تواند به اندازه دمای تر خنک شود Bottcher et l,.)989 پژوهندگان متعددی به بررسی سامانه های خنک کننده تبخیری تحت فشار پرداختند Timmons nd Bughmn, l, 989, Bottcher et.)983 در کلیه پژوهش های انجام شده اشاره گردید که به منظور ارتقاء کارایی خنک کنندگی این سامانهها می بایست فشار سامانه را افزایش داد تا بتوان ذرات آب را به ذرات ریزتری تبدیل نمود. که این خود موجب افزایش مصرف انرژی می شود. در تحقیقی با عنوان خصوصیات و تاثیر خنک کنندگی سامانههای مه ساز در یک سالن پرورش خوک برای ایجاد ذرات ریز آب از پمپ با فشار 7 مگا پاسکال استفاده شده که برای جلوگیری از گرفتگی نازل ها از سه فیلتر با منافذ میکرومتر 5 میکرومتر و میکرومتر استفاده گردید Arel 007.)Heussermnn et l در این تحقیق et l, 999 بیشترین میزان کاهش دما به وسیلۀ سامانۀ گراد گزارش شد. 5 نوع دیگری از سامانههای خنک کننده تبخیری سامانههای بستر و پنکه می باشد. یکی از اشکاالت سامانۀ های خروجی در یک انتهای سالن و نصب کردن بسترها در انتهای دیگر سالن هستند که در نتیجه دمای بین بسترها و پنکه ها به میزان حدود ºC به سبب گرمای محسوس ساطع شده از بدن پرندگان افزایش می یابد.)Timmons nd Bughmn, 983 در شرایط یکنواخت نبودن دمای داخل سالن انتظار می رود پرندگانی که نسبت به بسترها در فاصلۀ ۀ کمتری از کاهش دما ببرند. مه پاش ها در چنین شرایطی می توانند جایگزین مناسبی برای این نوع سامانه باشند. سامانۀ را در سالن های با تهویۀ.)Bottcher et l, 99 داشته در حالیکه سامانه های مه پاش طبیعی یا مکانیکی می توان به کار برد در مرغداری هایی که به سامانه مه پاش مجهز هستند دمای هوای داخل سالن تحت تاثیر عوامل دیگری مانند گرمای محسوس و نهان پرندگان قرار دارد بنابراین نمیتوان تفاوت دمای بیرون و داخل را مستقیما بعنوان کاهش دمای خشک به کار برد. این موضوع لزوم اصالح روشی برای تعیین بازده سامانه های مه پاش را نشان می دهد. در مرغداریهای مجهز به سامانه مه پاش خیسی سطح ناشی از ذرات تبخیر نشده که بعدا با گرمای تولید شده توسط پرنده و سایر منابع تبخیر می شود اثر خنک کنندگی قابل توجهی را دارد. محاسبه اثر خنک کنندگی ناشی از دو عامل تبخیر ذرات مه پاشی در هوا و تبخیر از سطوح با تعیین کسری از آب مه پاشی که در سالن تبخیر می شود روش قابل اعتمادی است. عاملی به نام β با استفاده از روابط زیر بدست آمد;.)Bottcher et l, 989 نسبت نرخ تبخیر شده آب مه پاشی به نرخ پاشش. )رابطۀ این عامل عبارت است از D قطر فنجان Kg در رابطۀ فوق I نرخ تبخیر ) g C C به ترتیب غلظت تعادلی بخار و غلظت بخار, o )mm Kg هوای دور از مه پاش 3 m )رابطۀ 3 Dwt Co C β 3)9 )رابطۀ ) ro ρw در روابطه فوق کسری از نرخ مه پاشی است که تبخیر میشود m تغییرات جرم در زمان t و m به ترتیب جرم اولیه ذره و جرم ذره )Kg m o D w ρ w / m ) s اولیه ذرات به دانسیته آب ضریب انتشار آب در هوا 000 Kg ) 3 m r o و میباشد. m) شعاع بررسی شکل هندسی ذرات و عملکرد مه پاش های دوار کار رفته در سم پاش ها توسط پانتون انجام گردید )00.)Pnneton, برای تخمین قطر ذرات مه پاشی شده رابطه زیر توسط ایشان ارائه گردید. رابطه به دست آمده نشان داد که قطر فنجان و سرعت چرخش آن بیشترین تاثیر را در کاهش قطر ذرات دارند )رابطه. )رابطۀ 0/ 5 σ 0/ 35 0/ 5 0/ 85 d 0/ 05 0/ 06 m d. fogging systems m 0/ 855Q ) ) ) ) h 4) ρ D ω r. Pd nd Fn c

3 79 جعفری و باقری: امکانسنجی استفاده از سامانه مهساز... قطر فنجان )mm Q دبی مایع ) S ml / ρ قطر ذره )m D کشش سطحی مایع ) m N / r c ) سرعت چرخش فنجان ω Kg / m ) انحنای فنجان )mm و h ارتفاع فنجان )mm میباشد. 3 σ دانسیته مایع شعاع در کلیه پژوهشهای ذکر شده به منظور ارتقاء کارایی سامانه مه سازها فشار سامانه افزایش داده شد. این افزایش فشار موجب افزایش سطح انرژی مصرفی و هزینه خنک کردن سالن می شود. نیاز سالن های پرورش طیور به سامانهای که بتواند ضمن کاهش دمای محیط و افزایش رطوبت از نقطه نظر مالی نیز مقرون به صرفه باشد ضروری است. مزیت اصلی سامانه ارائه شده در این تحقیق آن است که بدون ایجاد فشار توسط پمپ عمل خنک کنندگی انجام شده و دیگر اینکه این سامانه نیاز به فیلتراسیون ندارد. همچنین در تولید این سامانه نیاز تکنولوژی پیشرفته ای نمی باشد. به هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر سرعت دورانی فنجان جنس فنجان و طراحی سطح داخلی فنجانهای خنک کننده بر دما و رطوبت داخل سالن مرغداری میباشد. همچنین انتخاب نازل مناسب برای کاهش دمای یک سالن مرغداری از اهداف اصلی پژوهش حاضر می باشد. مواد و روش انجام تحقيق طراحی و ساخت نازل ها Pnneton00) در تحقیقی اشاره نمود که ارتفاع فنجان تاثیر کمی بر اندازه قطر ذرات مه پاشی دارد. همچنین وی گزارش نمود که سرعت چرخش و قطر فنجان بیشترین تاثیر را بر اندازه ذرات دارند. با مراجعه به طرح مورد اشاره ارتفاع فنجان برابر 5/5mm و قطر داخلی آن 75mm انتخاب گردید )شکل. شکل - مشخصات هندسی فنجان های بکار رفته در تحقيق حاضر )ابعاد بر حسب ميليمتر. هر نازل از چهار قسمت اصلی فنجان بدنه موتور الکتریکی و بست نگهدارنده و پایه تشکیل شده است )شکل. شکل - اجزای نازل های توزيع آب در سالن به منظور بررسی و انتخاب مناسب ترین نازل از لحاظ جنس شکل و سرعت کار تیمارهای آزمایشی مطابق جدول انتخاب گردیدند. آزمایش ها با تیمار و به کمک طرح آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح کامال تصادفی شامل اثرات جنس سرعت و سطح فنجان ها انجام شد )جدول. با توجه به جریان آب مورد نیاز و ابعاد سالن برای هر تیمار سه فنجان و در مجموع 96 فنجان از دو جنس تفلون و آلومینیوم طراحی و ساخته شد. سطح داخلی آنها به دو صورت صاف و شیاردار ساخته شد. با کمک دستگاه تراش تعداد 0 شیار به شکل موازی در سطح داخلی فنجان ها ایجاد شد. سالن مورد استفاده / 7 / m 3m )ارتفاع دارای ابعاد 4m طول عرض بود که سه عدد فنجان مه ساز در اتفاع /9 متر از سطح زمین در داخل آن نصب گردید )شکل 9. یک مخزن آب در خارج از سالن نصب شد و از یک شناور برای ثابت نگه داشتن سطح آب در داخل مخزن استفاده گردید. اختالف ارتفاع کف مخزن تا نازل ها cm ثابت بود و فقط نیروی ثقل باعث جریان آب از مخزن به نازلها می شد. دبی حجمی هر سه نازل با کمک ظرف مدرج تنظیم شد و از شیرهای غلتکی مخصوصی که بر روی شیلنگ رابط بین نازل و لوله جریان اصلی نصب شده بودند به منظور تنظیم دبی حجمی نازلها استفاده گردید. با چرخاندن غلتک این شیرها دبی هر سه نازل را میتوان به اندازه دلخواه تنظیم نمود )شکل.

4 5 مهندسی بيوسيستم ايران دورۀ 74 شمارۀ بهار 95 جدول - تيمارهای آزمايش و نامگذاری آن تیمارهای آزمایش جنس فنجان سرعت چرخش فنجان سطح فنجان Q S M تفلون آلومنیوم صاف شیاردار 7 Q Q S 9 S S M M شکل - موقعيت و نحوه استقرار تجهيزات در سالن )ابعاد به متر. الف- نمای فوقانی ب- نمای چپ شکل 7- چگونگی نصب نازل در سالن و مکانيزم کنترل د یب آب

5 5 جعفری و باقری: امکانسنجی استفاده از سامانه مهساز... قطع و وصل می نمود و تایمر جریان برق V به شیر برقی را از طریق مدارفرمان خود قطع و وصل میکرد )شکل 5. تایمر به صورتی برنامه ریزی شد که مدار فرمان مدت ثانیه وصل و 3 ثانیه قطع می شد. تایمر نیز به مدت 3 ثانیه وصل و ثانیه قطع می شد فنجان ها ثانیه بیشتر از مدت زمان باز ماندن شیر برقی به چرخش درآمد تا از تشکیل ذرات با قطر بزرگ در زمان خاموش شدن نازل جلوگیری کند )شکل 5. در مدت یک دقیقه نازل ها سه سیکل خاموش و روشن شدن را طی می نمودند و در مجموع هر سه نازل دبی جرمی مدار فرمان موتور الکتریکی محرک هر نازل از نوع جریان مستقیم بوده که با تغییر ولتاژ ورودی سرعت چرخشی آن تغییر داده می شد. در این تحقیق برای تغییر ولتاژ از یک مولد جریان مستقیم MP-3005 )MEGATEK با دامنه تغییر صفر تا 9 ولت استفاده شد. برای کنترل زمان کارکرد نازل ها و شیربرقی از دو عدد تایمر دیجیتال استفاده شد که این دو تایمر به صورت مستقل عمل می نمودند. هر تایمر دارای مدار تغذیه و فرمان جداگانه بود. از جریان برق V برای مدار تغذیه تایمر استفاده شد. تایمر جریان برق V به نازل ها را از طریق مدار فرمان خود برابر gr/min تامین می کردند. پنکه های سالن در تمام دوره ثبت داده ها روشن بوده تا عمل تهویه را انجام دهند. شکل 5- نمای کلی مدار فرمان و کنترل نازل های مه ساز اندازه گيری و ثبت داده ها انجام آزمایش ها و ثبت داده ها از تاریخ سوم شهریور ماه تا پنجم مهر ماه سال 903 صورت گرفت. هر تیمار در یک روز و در فاصله زمانی ساعت تا 7 انجام گردید. اندازه گیری داده های مربوط به دمای خشک و رطوبت نسبی هوای بیرون و داخل سالن با تناوب 9 دقیقه و با استفاده از دستگاه دماسنج و رطوبت سنج با مارک تجاری تستو با وضوح / برای دما و رطوبت و دقت در اندازه گیری رطوبت نسبی صورت گرفت. تئوری انجام آزمايش توسعه /5ºC %9 برای برای دما و تئوری مربوط به تحقیق حاضر معادالت تعادل گرما و رطوبت سالن مرغداری را به بازده مه پاشی و عواملی که. Testo 608

6 5 مهندسی بيوسيستم ايران دورۀ 74 شمارۀ بهار 95 اندازهگیری می شدند ارتباط میدهد. فرض های مورد استفاده برای توسعه و کاربرد این معادالت عبارتند از: - هوای داخل سالن بخوبی مخلوط شده است. - شرایط پایا برقرار می باشد. 9- تبخیر مه در دمای تر داخل اتفاق می افتد )بنابراین گرمای نهان تبخیر در آن دما ارزیابی می شد. - گرمای محسوس یا اثر خنک کنندگی حاصل از مه پاشی بر دمای تر داخل قابل چشم پوشی است. برای محاسبۀ معادله تعادل جرم )رابطه 6 استفاده شد: 5 )رابطۀ )5 ابطه 5 و ) )رابطۀ 6 m C T T Q m h o p o i s w fg Q m W W m o L 6) در روابط 5 و 6 آهنگ مقدار آب الزم o i w hfg m آهنگ جریان هوا m w Kg ) s Q L Kg ) s آهنگ گرمای نهان که h fg گرمای نهان تبخیر توسط پرنده ها تولید می شود )W W, ) J نیز به ترتیب رطوبت نسبی هوای بیرون i Wo ) Kg سالن و رطوبت نسبی هوای داخل سالن میباشد. Q L با توجه به اینکه سالن مورد آزمایش فاقد پرنده بود مقدار در رابطۀ )6 β برابر یک در نظر. گرفته شد تا معادله تعادل جرم به شکل رابطه 7 درآید: )رابطۀ 7 m m W W 7) w o i در طراحی سامانه برای پیش بینی مقدار آب مورد نیاز جهت افزایش رطوبت بدین صورت عمل شد که حداکثر دما و رطوبت هوای ورودی بترتیب ºC و % در نظر گرفته شد )طبق آمار ایستگاه هواشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز دمای هوای بیشینه در تابستان سال های 907 و 900 برابر 93ºC بوده است. هدف رها کردن مقدار معینی رطوبت به صورت مه پاشی در هوا بود تا دما و رطوبت داخل به 95ºC و % تغییر یابد. با توجه به فرض های مساله و به کمک چارت سایکرومتریک مقدار m از رابطه )7 به دست آمده و این w مقدار دبی جرمی از طریق سامانه مه پاش دوار و با سامانه تنظیم دبی اشاره شده به صورت دانههای ریز در فضای داخلی سالن پراکنده شد. نتايج دادههای به دست آمده با نرم افزار آماری SPSS تحلیل شد و میانگینها با استفاده از آزمون دانکن مقایسه گردید. اثر جنس سرعت و سطح فنجان ها بر فرایند خنک کنندگی مورد بررسی قرار گرفتند )جداول و 9. به منظور بررسی اثر هر یک از متغیرهای آزمایش بر فرایند خنک کنندگی سه پارامتر )صفت نسبت دمای داخل سالن به دمای بیرون نسبت رطوبت نسبی هوای داخل سالن به رطوبت نسبی بیرون سالن و میزان β در هر تیمار مورد بررسی قرار گرفتند. جدول - اثرات سرعت جنس و سطح فنجان ها بر پارامترهای موثر بر خنک کنندگی سالن F vlue منابع تغییر درجه آزادی نسبت دمای داخل سالن به بیرون T i ) To نسبت رطوبت نسبی هوای داخل سالن به رطوبت نسبی بیرون مقدار تبخیر آب مه پاشی شده )β /9 ns /6 5/5 /6 ns /39 5/5 /93 ns W Hi ) W Ho 9/5 79/3 0/5 /55 7/6 9/69 5/3 6/55 9/0 /9 ns /7 / ns ns 3/ 6/ جنس سرعت سطح M) S) Q) M S M Q S Q M S Q. معنی دار در سطح %5. معنی دار در سطح % ns عدم معنی داری

7 5 جعفری و باقری: امکانسنجی استفاده از سامانه مهساز... جنس فنجان سرعت چرخش فنجان سطح داخلی فنجان تیمار جدول - مقايسه ميانگين نسبت دمای داخل به بيرون رطوبت نسبی و β در سطوح مختلف تيمارهای آزمايشی تفلون آلومینیوم نسبت دمای داخل سالن T i به بیرون ) T o /00 /03 نسبت رطوبت نسبی هوای داخل سالن به رطوبت W Hi نسبی بیرون ) W Ho /79 /06 مقدار تبخیر آب مه پاشی شده )β /56 /56 /69 /53 c /7 /36 /05 c /6 /07 /00 c /3 7 صاف شیاردار /6 /5 /76 /09 /00 /03 وجود حرف مشترک در هر ستون به معنی عدم وجود اختالف معنی دار در سطح %5 می باشد در ادامه به بررسی تاثیر هریک از تیمارها بر دما رطوبت داخل سالن و β و سپس به تحلیل معیارهای انتخاب سامانه مناسب پرداخته خواهد شد. اثرتيمارهای آزمايش بر نسبت دمای داخل سالن به دمای بيرون نتایج تحلیل واریانس مشخص نمود که اثر سرعت بر نسبت دمای داخل سالن به بیرون در سطح % معنی دار است )جدول. با افزایش سرعت چرخش فنجان نسبت دمای داخل سالن به بیرون کاهش یافت و در واقع دمای داخل سالن کاهش داده شد )جدول 9. نتایج نشان داد که اثر جنس فنجان ها بر روی نسبت دمای داخل به بیرون در سطح احتمال %5 معنی دار است )جدول. این نسبت برای جنس تفلون کمتر از آلومنیوم گزارش گردید )جدول 9. نتایج نشان داد که شکل ایجاد فرم بر روی سطح داخلی فنجان ها بر دمای داخل سالن موثر نبود اثر تيمارهای آزمايش بر نسبت رطوبت نسبی هوای داخل سالن به رطوبت نسبی بيرون سالن نتایج تحلیل واریانس مشخص نمود که اثر سرعت بر نسبت رطوبت نسبی هوای داخل سالن به رطوبت نسبی بیرون سالن در سطح % معنی دار است )جدول. افزایش سرعت چرخش فنجان سبب افزایش رطوبت نسبی هوای داخل سالن شد )جدول 9. جنس فنجانها بر روی نسبت رطوبت نسبی داخل به بیرون در سطح احتمال % اثر معنی دار داشت )جدول طوری که فنجان آلومنیومی این نسبت را افزایش داد )جدول 9. همچنین نتایج نشان داد که فنجانهای صاف نتوانستند رطوبت نسبی داخل سالن را در مقایسه با فنجان های شیاردار افزایش دهند )جدول 9. اثر تيمارهای آزمايش بر β نتایج تحلیل واریانس مشخص نمود که اثر سرعت بر β در سطح % معنی دار است )جدول. جدول 9 نیز نشان میدهد با افزایش سرعت چرخش فنجان β نیز افزایش یافته است به طوری که طبق این جدول در سطح %5 بین مقادیر β اختالف مشاهده میشود. الزم به ذکر است که مقایسه میانگین در سطح % نیز انجام گرفت که سرعت و 7 دور بر دقیقه )به ترتیب با مقادیر /69 و /53 اختالف معنیداری بر F vlue β ایجاد نکردند ولی با سرعت F vlue اختالف داشتند. همانطور که از جدول دور بر دقیقه )/7= برمیآید جنس فنجان تاثیر معناداری بر روی β ندارد. در مورد سطح فنجان نیز باید اشاره کرد که فنجانهای صاف نسبت به فنجانهای شیاردار توانایی بیشتری برای تبخیر ذرات آب و در نتیجه افزایش β داشتند. بحث Pnton )00 بیان نمود که سرعت چرخش فنجان موثرترین عامل در کاهش قطر ذرات می باشد. از سویی با افزایش سرعت چرخش فنجان قطر ذرات تولید شده کاهش یافته بنابراین سرعت چرخش فنجان ها تاثیر مستقیمی بر کاهش دما خواهد داشت. )مقدار بیشینه کند. F در جدول نیز این موضوع را تایید می مقادیر میانگین و انحراف معیار کاهش دما برای تیمارهای آزمایش محاسبه گردید )جدول. نتایج نشان داد که تیمار فنجان تفلونی با در سرعت چرخشی دارای بیشترین میزان کاهش دما بود. از طرفی در فنجان تفلونی با سرعت چرخشی شیار دار کردن فنجان باعث کمتر شدن انحراف معیار و به تبع آن کاهش ضریب تغییرات شده است. نتایج نشان داد که اگرچه تیمار دارای M S Q

8 57 مهندسی بيوسيستم ايران دورۀ 74 شمارۀ بهار 95 بیشینه کاهش دما بود اما قادر به ایجاد تطابق مناسب بین روند تغییرات دمای خارج و داخل سالن نیست چرا که ضریب تغییرات آن از دیگر تیمارها بیشتر بود. جدول نشان می دهد که کمینه ضریب تغییرات مربوط به فنجان آلومینیومی صاف در دو سرعت 7 و دور بر دقیقه می باشد. به عبارت دیگر دو تیمار مذکور توانایی بیشتری در ایجاد تطابق دمای درون با دمای بیرون سالن را دارند. با توجه به آنکه بیشینه کاهش دما و کمینه ضریب تغییرات در تیمار فنجان آلومینیومی صاف با سرعت 7 دور بر دقیقه مشاهده گردید لذا می توان بیان نمود که این تیمار توانسته است دمای مناسبی را در داخل سالن ایجاد نماید. همانطور که جدول 5 نشان میدهد بیشترین مقدار افزایش رطوبت داخل سالن مربوط به تیمارهای M S و Q M S Q میباشد ولی از آنجا که ضریب تغییرات این دو تیمار باال میباشد بنابراین به عنوان بهترین تیمار در خصوص افزایش رطوبت داخل سالن در نظر گرفته نمیشوند. جدول 5 نشان میدهد که کمترین ضریب تغییرات مربوط به فنجان تفلونی صاف در سرعت 7 دور بر دقیقه M S Q و نیز فنجان آلومینیومی صاف در سرعت دور بر دقیقه )M S Q میباشد. از آنجا که تیمار M S Q افزایش رطوبت بیشتری نسبت به تیمار M S Q دارد لذا فنجان تفلونی در سرعت 7 دور بر دقیقه با به عنوان مناسبترین تیمار در افزایش رطوبت داخل سالن انتخاب میگردد. جدول 7- ميانگين انحراف معيار و ضريب تغييرات کاهش دمای داخل سالن نسبت به بيرون در تيمارهای آزمايشی تفلون آلومینیوم تیمارهای آزمایش %CV Ave±SD / 7/97 /5±/ /7±/7 7 5/7 /99 /95±/60 9 /56±/75 3/5 7/ 9 /7±/ 9 /±/56 /03 0/5 9 /3±/5 /7±/ /9 0/93 /0±/5 9 /±/6 9/ 90/53 /00±/66 /0±/3 جدول 5- ميانگين انحراف معيار و ضريب تغييرات افزايش رطوبت داخل سالن نسبت به بيرون در تيمارهای آزمايشی تفلون آلومینیوم تیمارهای آزمایش %CV Ave±SD 5/5 /3 /73±/0 0 /7±/3 7 3/66 /09 /5±/37 7 /9±/6 9/75 5/9 0 /±/6 5 /69±/05 7/69 0/5 0 /9±/6 /7±/5 7 /90 6/9 0 /95±/9 7 /67±/5 5/3 3/55 6 /5±/69 7/59±/7

9 55 جعفری و باقری: امکانسنجی استفاده از سامانه مهساز... بر اساس موارد به دست آمده از جداول و 5 مشخص میشود که تغییرات رطوبت و دما با یکدیگر در ارتباط مستقیم هستند به طوری که افزایش رطوبت داخل سالن سبب کاهش دما در سالن میگردد. با توجه به آنکه عامل ارتباط بین دما و رطوبت پارامتر β می باشد نمی توان وجود رابطه خطی را بین این دو پیشگویی کرد. دلیل اصلی این مورد را میتوان در عدم وجود رابطه خطی بین افزایش رطوبت و تغییرات β دانست. به عبارت دیگر واضح است که افزایش β سبب کاهش دما میشود اما افزایش رطوبت همواره سبب افزایش β نمیشود. علت اصلی این مورد را میتوان در روند کاهشی β به هنگام نزدیک شدن رطوبت نسبی محیط به رطوبت اشباع جستجو نمود. شکل 6 نشان میدهد که در سرعت 7 دور بر دقیقه شیب افزایش رطوبت بیشتر از دو سرعت دیگر میباشد لذا همانطور که انتظار میرود و در جدول و شکل 7 مشاهده میشود سرعت 7 دور بر دقیقه مناسبترین سرعت برای کاهش دما و افزایش β میباشد. دلیل اصلی باال بودن شیب افزایش رطوبت در سرعت دورانی 7 دور بر دقیقه نسبت به دو سرعت دیگر آن است که در این سرعت دورانی میتوان همواره ذرات آب را به گونهای توزیع نمود که ماکزیمم تبخیر سطحی را داشته باشند. به منظور بررسی اثر سرعت چرخش نازل ها بر β مقدار آن طبق رابطه 0 و با توجه به رطوبت نسبی هوای داخل و بیرون محاسبه گردید. میانگین β برای هر سرعت دورانی نازل به دست آمد و تغییرات آن در سطوح مختلف سرعت دورانی ترسیم شد. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت دورانی نازل درصد آب تبخیر شده نیز افزایش می یابد )شکل 7. )رابطۀ 0 m W W ) m o i β 8) w همانطورکه در شکل 7 مشاهده می شود یک رابطۀ غیر خطی بین β و سرعت چرخش فنجان وجود دارد. روند تغییرات β با سرعت دورانی طراحان سامانه های مه پاش را به سوی به کارگیری سامانه در سرعت های متوسط رهنمون می کند. از این رو در این آزمایش مناسبترین سرعت برای افزایش β 7 دور بر دقیقه میباشد. با افزایش سرعت چرخش فنجانها تا حدود 7 دور بر دقیقه میتوان به باالترین راندمان خنک کنندگی رسید. این در حالی است که اگر بخواهیم به همین راندمان در سیستمهای پرفشار برسیم میبایست با افزایش فشار توان مصرفی سیستم را افزایش دهیم که از لحاظ مصرف انرژی مقرون به صرفه نیست. نکته مهم آن است که افزایش سرعت دورانی در موتورهای DC تاثیر چندانی بر توان مصرفی ندارد. همانطور که در شکل 7 مشاهده میشود افزایش سرعت چرخش فنجان از حد معینی به بعد سبب کاهش β خواهد شد که علت اصلی این مورد نزدیک شدن سطح رطوبتی اتاق به حد اشباع میباشد. شکل 6- اثرات متقابل جنس و سرعت چرخشی فنجان بر رطوبت نسبی داخل سالن به بيرون

10 56 مهندسی بيوسيستم ايران دورۀ 74 شمارۀ بهار 95 β سرعت دورانی فنجان )دور بر دقیقه ) شکل 4- تغييرات کسر آب مه پاشی شده که تبخير می شود )β در سطوح مختلف سرعت چرخشی فنجان نتيجه گيری کلی تحقیق حاضر به منظور تعیین سامانهای تبخیری برای خنک کردن سالن های مرغداری صورت پذیرفت به گونه ای که نه دارای مشکالت عدم توزیع یکنواخت دما در سامانههای بستر و پنکه را داشته و نه هزینه های باالی سامانههای پرفشار را داشته باشد. - اثر سرعت چرخش فنجان بر نسبت دمای داخل سالن به بیرون نسبت رطوبت نسبی هوای داخل به رطوبت نسبی بیرون سالن و β در سطح % معنی دار است به طوری که با افزایش سرعت قطر ذرات کاهش و در نتیجه مقدار تبخیر آب مه پاشی شده )β افزایش می یابد. - با توجه به ضریب تغییرات در جداول و 5 و نیز با توجه به شکلهای 6 و 7 مشخص میشود که استفاده از فنجان- های دوار صاف در سرعتهای متوسط )7 دور بر دقیقه بهترین کاهش دما و افزایش رطوبت را در پی خواهد داشت. 9- تنها عامل کاهش دما افزایش رطوبت نیست. به عبارت دیگر اگر چه اثر جنس بر نسبت دمای داخل سالن به بیرون در سطح %5 معنیدار است اما چون جنس فنجان تاثیری بر روی β ندارد نمی توان گفت که کدام جنس قطعا کاهش دمای بیشتری دارد یا کدام جنس افزایش رطوبت بیشتری را در بر خواهد داشت. نمادها واحد نماد واحد نماد c o Q دبی مایع ml/s ) غلظت تعادلی بخار kg/m3 ) گرمای ویژه هوا J/kgK) C p آهنگ گرمای نهان که توسط پرنده ها تولید می شود W) Q L غلظت بخار هوای دور از مه پاش kg/m3) C شعاع انحنا فنجان mm) r c D قطر فنجان mm ) شعاع اولیه ذرات m) r o t زمان sec ) ضریب انتشار ) ضریب انتشار آب در هوا D w /m/s d m T o دمای خشک هوای بیرون سالن C ) قطر ذره mm ) h دمای خشک هوای داخل سالن C) Ti ارتفاع فنجان mm ) گرمای نهان تبخیر J/kg) h fg رطوبت نسبی هوای بیرون سالن kg/kg) W o I رطوبت نسبی هوای داخل سالن kg/kg) W i نرخ تبخیر kg/s ) m کسری از نرخ مه پاشی که تبخیر می شود جرم ذره kg) m o σ کشش سطحی مایع N/m ) جرم اولیه ذره kg) m آهنگ جریان هوا kg/s) تغییرات جرم در زمانt Δm kg) دانسیته مایع kg/m3 ) ρ دانسیته آب 000kg/m3) ρ w سرعت چرخش فنجان ) m آهنگ مقدار آب الزم kg/s ) w فشار سامانه مه پاش kp) P ω

11 54 جعفری و باقری: امکانسنجی استفاده از سامانه مهساز... REFERENCES Arel A; Yekutieli O; Brk M 999). Performnce of fog system for cooling greenhouses. Journl of Agriculturl Engineering Reserch, 7, 9 36 Ashre, 003). Hndook HVAC Applictions. Chpter : Environmentl control for nimls nd plnts; chpter 5: Evportive cooling pplictions. Americn Society of Heting, Refrigertion, nd Air Conditioning Engineers, Inc., New York Bottcher R W; Bughmn G R; Kesler D J 989) Evportive cooling using pneumtic misting system. ASAE,3), Bottcher R W; Bughmn G R; Gtes R S; Timmons M B 99). Chrcterizing efficiency of misting systems for poultry. Trnsctions of the ASAE, 34), Heussermnn A; Hrtung E; Jungluth T; Vrnken E; Aerts J M; Berckmns D 007). Cooling effects nd evportion chrcteristics of fogging systems in n experimentl piggery. Biosystem Engineering, 97,