众所周知,静压越高,空气通过进气口进入的速度就越快,因此通过进气口进入的空气量就越多。但是速度随压力的变化程度增大,通过入口进入的空气量也随着静压的变化呢?
为了回答这些问题,在风扇/入口测试室中评估了典型的112厘米×18厘米镀锌门入口(实际开口108.6厘米×14.6厘米)和112厘米×36厘米(实际开口106.7×27.3厘米)的性能。
两个入口的入口开口从2.5厘米到完全打开不等,并在0.05英寸水柱、0.10英寸水柱、0.15英寸水柱和0.20英寸水柱的静压下确定了进风口的进气量(图1和图2)。
图1、112厘米×18厘米进风口的进风量与小窗开度和静压的关系
图2、112厘米×36厘米进风口的进风量与小窗开度和静压的关系
正如预期的那样,进风口的空气移动能力随着压力的增加而增加。对于两个进风口,无论小窗开口大小,将静压从0.05英寸水柱增加到0.10英寸水柱,通过进风口的空气量增加了41%(图1和2)。将压力从0.10增加到0.15英寸水柱,只会使通过入口的空气量增加22%。这是意料之中的,因为丹尼尔·伯努利在18世纪早期建立了静压和空气速度之间的非线性关系(图3)。伯努利发现,空气速度等于静压(Eq 1)的平方根的4005倍。
风速 = 4005 × (静压)0.5 (Eq. 1)
其中:风速=英尺/min,静压=英寸水柱
由于压力与风速之间的非线性关系,压力越高,一点或两个压力对进气速度或进气容量的差就越小。因此,在压力高于0.15”时,改变进口并没有真正的优势。在非常高的压力(0.15“+)下操作进气口的主要缺点是风扇的排风能力大大降低。
其中导致进入鸡舍的新鲜空气量减少。虽然进气口可以在高达0.15英寸水柱的压力下运行,但通常建议在家禽舍中安装的进气口数量取决于其在0.10英寸的静压下完全打开时的空气输送能力,即18厘米和36厘米高的进气口分别约为39.6立方米和74立方米。这意味着如果想要操作4台140厘米风机(2832立方米)在进入隧道通风之前,通过侧墙进风口,大约需要70个112厘米×18厘米进气口或38个112厘米×36厘米进气口。如果将压力增加到0.1英寸水柱,则入口的空气流动能力将增加约15%,达到约3256立方米。
重要的是要记住,当涉及到操作进气系统时,我们实际上更应关注的是空气进入鸡舍的速度,而不是静压。我们只是用静压作为空气进入鸡舍进气口的速度的间接测量。
图3.进气速度与静压
静压在0.05英寸水柱和0.15英寸水柱时,进风口速度通常在4.57m/s到7.87m/s472.44米之间,(图3)。在寒冷的天气中,需要更高的速度(6.4m/s到7.87m/s- 0.10英寸水柱和0.15英寸水柱),因为空气更重,需要更高的速度来确保空气在运行到地板之前能够到达鸡舍中心。当室外较暖和时,空气较轻,因此将空气输送到房屋中心所需的速度较慢(4.57m/s到6.4m/s- 0.05英寸水柱至0.10英寸水柱)。最佳速度/静压将根据进气口设计、进气道开口、鸡舍宽、进气道安装等而变化。
在最小通风时,通常建议使用大约5厘米的进气开口。在0.10”的静压下,大约19.8立方米将通过每个112厘米×18厘米的小窗进入,大约22.65立方米将通过较大的112厘米×36厘米的小窗进入。更多的空气将通过较高的入口进入,因为在入口的两侧有更多的开口供进入的空气通过。如果侧窗开口增加到10厘米,112厘米×18厘米的小窗的进风量增加到大约28.3立方米,而较大的112厘米×36厘米的小窗入口的进风量增加到34立方米。
虽然较大的进风口有更大的进风量,缺点是通过进风口的侧面而不是前部进入鸡舍的空气比例较高(图4)。问题是通过进风口侧面的空气将沉积在侧壁附近,这将容易引起气流。由于这个原因,较高的入口必须有侧面的“挡板”,以尽量减少从小窗侧面流出的空气量,从而最大限度地增加将被输送到鸡舍中心的空气量(图5)。
图4:侧墙镀锌小窗开口7.5厘米
图5 防止空气从镀锌小窗两侧流出的侧面“挡板”
总之,该研究强调了镀锌门小窗静压和空气流量之间的关键关系,强调虽然较高的静压增加了进风量,但压力超过0.15英寸水柱时,好处就会减少。为提高风机效率和禽舍新鲜空气,建议将进气口静压设置在0.10英寸水柱左右。此外,达到正确的侧窗风速是必要的,随着温度和室内条件的变化而变化。较大的进气口可以提供更大的进风量,但必须设计有侧翼等特征,以尽量减少气流,并确保整个空间的有效空气分配。
致谢本文原作者:
威廉·斯特里克兰-路易斯安那州立大学农业中心扩展
布莱恩·费尔柴尔德-乔治亚大学家禽科学系