22. Задание: дать нормативную оценку параметров микроклимата коровника. 1. Рассчитать 5 гигрометрических показателей (А, Е, R, ДФ. и Тр.). Показатели аспирационного психрометра: t1 = 8,7°C; t2 = 6,6°C; a = 0,5; давление воздуха = 760 мм рт. ст. 2. Определить скорость движения воздуха шаровым кататермометром. F = 596 мкал/см². Время охлаждения шарового резервуара кататермометра с 38°С до 35°С = 47 сек, температура = 8,7°C. 3. Определить естественное освещение помещения по световым коэффициентам. Размер коровника = 27×114 м, количество окон 76 шт., размер окна = 18×2 м.

Решение:

1. Расчет 5 гигрометрических показателей (А, Е, R, ДФ. и Тр.).

Дано:
\( t_1 = 8.7^{\circ}C \) (температура влажного термометра)
\( t_2 = 6.6^{\circ}C \) (температура сухого термометра)
\( P = 760 \text{ мм рт. ст.} \) (атмосферное давление)

A (абсолютная влажность):

Сначала найдем парциальное давление водяного пара \( E \) по таблице или формуле для \( t_2 = 6.6^{\circ}C \). Приближенно, \( E \) для \( 6.6^{\circ}C \) составляет около 8.3 мб (миллибар) или гПа (гектопаскаль).

\( A = \frac{E}{755} \) (приблизительно, где 755 мм рт. ст. - нормальное давление)

Более точный расчет давления насыщенного пара \( E \) по формуле Динского для \( t_2 = 6.6^{\circ}C \):

\[ E = E_{0} \left( \frac{T}{T_{0}} \right)^{k} \]

Где \( E_{0} \) - давление насыщенного пара при \( 0^{\circ}C \) (6.11 мб), \( T \) - температура в Кельвинах (6.6 + 273.15 = 279.75 K), \( T_{0} = 273.15 K \), \( k \) - коэффициент, приблизительно 9.4 (для отрицательных температур).

Используя онлайн-калькуляторы или таблицы, для \( t_2 = 6.6^{\circ}C \) парциальное давление насыщенного пара \( E \) ≈ 8.33 гПа.

Давление воздуха \( P = 760 \text{ мм рт. ст.} \). Переведем его в гПа: \( 1 \text{ мм рт. ст.} \approx 1.333 \text{ гПа} \). \( P = 760 \times 1.333 \approx 1013.08 \text{ гПа} \).

A (абсолютная влажность) в г/м³:

\[ A = \frac{2.167 \cdot E}{T} \]

\[ A = \frac{2.167 \cdot 8.33}{279.75} \approx 0.065 \text{ г/м}³ \]

R (относительная влажность):

\[ R = \frac{E}{E_{t1}} \times 100\% \]

Где \( E_{t1} \) - давление насыщенного пара при \( t_1 = 8.7^{\circ}C \). По таблицам, \( E_{t1} \) ≈ 11.42 гПа.

\[ R = \frac{8.33}{11.42} \times 100\% \approx 72.9 \% \]

ДФ (дефицит влажности):

\[ ДФ = E_{t1} - E \]

\[ ДФ = 11.42 - 8.33 = 3.09 \text{ гПа} \]

Тр. (точка росы):

Температура, при которой пар становится насыщенным. Для \( E = 8.33 \text{ гПа} \), точка росы \( T_{d} \) ≈ \( 1.2^{\circ}C \) (определяется по таблице или формуле).

a = 0.5 (коэффициент, дан в условии)

2. Скорость движения воздуха шаровым кататермометром.

Дано:
\( F = 596 \text{ мкал/см}² \)
\( \Delta T = 38^{\circ}C - 35^{\circ}C = 3^{\circ}C \)
\( \text{время} = 47 \text{ сек} \)
\( T_{воздуха} = 8.7^{\circ}C \)

Используем формулу для скорости воздуха \( v \) по данным кататермометра:

\[ v = \left( \frac{F}{\Delta T \cdot t} - c \right) \cdot k \]

Где \( F \) - постоянная кататермометра, \( \Delta T \) - разность температур, \( t \) - время охлаждения, \( c \) - поправочный коэффициент (зависит от температуры воздуха), \( k \) - коэффициент пропорциональности.

Для шарового кататермометра часто используется формула:

\[ v = 0.17 \cdot \left( \frac{1000}{t} - 0.5 \right) \]

Где \( t \) - время охлаждения на \( 5^{\circ}C \) (от 38 до 33°C), но здесь время дано для охлаждения на 3°C (38 до 35°C). Потребуется пересчет или другая формула.

Используем более общую формулу, которая учитывает \( \Delta T \):

\[ v = 0.17 \cdot \left( \frac{1000 \cdot \text{норм. время}}{\text{время опыта}} - 0.5 \right) \]

Если принять, что \( F = 596 \text{ мкал/см}² \) — это параметр, связанный с \( \Delta T \), то:

Скорость воздуха \( v \) определяется по формуле:

\[ v = \left( \frac{F}{\Delta T} - c \right) \times \text{коэффициент} \]

Примем, что \( F \) — это тепловая потеря, а \( \Delta T \) — это разность температур, время \( t=47 \text{ сек} \). Поправочный коэффициент \( c \) зависит от температуры воздуха \( T_{воздуха} \). При \( 8.7^{\circ}C \) \( c \) ≈ 0.1.

Используем формулу:

\[ v = \left( \frac{F}{t} - c \right) \cdot k \]

Если \( F = 596 \text{ мкал/см}² \) — это константа кататермометра, а \( \Delta T = 3^{\circ}C \) — это разность температур, то:

\[ v = 0.17 \cdot \left( \frac{3600}{47} \times \frac{3}{20} - 0.1 \right) \]

Используем более стандартную формулу для шарового кататермометра:

\[ v = \left( \frac{0.72 \cdot \left( \frac{38 - 35}{47} \right)}{0.17} - 0.1 \right) \]

Если \( F=596 \text{ мкал/см}^2 \) — это тепловая постоянная, а \( \Delta T = 38-35=3^{\circ}C \), время \( t=47 \text{ сек} \). Поправочный коэффициент \( c \) при \( 8.7^{\circ}C \) ≈ 0.1.

Скорость движения воздуха \( v \) (м/с):

\[ v = \left( \frac{596 \cdot (100 - 0.7 (38-35))}{47} - 0.1 \right) \]

Примем, что \( F \) — это тепловая потеря за время \( t \), и \( \Delta T \) — это разность температур. Формула скорости воздуха \( v \) (м/с) по шаровому кататермометру:

\[ v = \frac{0.17 (1000 (T_{kat} - T_{vozduha}) - 0.7 (T_{kat} - T_{vozduha})^2)}{t 100} \]

Где \( T_{kat} \) — начальная температура шара. Примем \( T_{kat} = 38^{\circ}C \) и \( T_{vozduha} = 8.7^{\circ}C \).

\[ v = \frac{0.17 (1000 (38-35) - 0.7 (38-35)^2)}{47 100} \]

\[ v = \frac{0.17 (3000 - 0.7 9)}{4700} = \frac{0.17 (3000 - 6.3)}{4700} = \frac{0.17 2993.7}{4700} \approx \frac{508.93}{4700} \approx 0.108 \text{ м/с} \]

3. Естественное освещение помещения.

Дано:
Размер коровника = \( 27 \times 114 \text{ м} \)
Количество окон = 76 шт.
Размер окна = \( 18 \times 2 \text{ м} \)

Площадь коровника \( S_{коровника} = 27 \times 114 = 3078 \text{ м}² \).

Площадь одного окна \( S_{окна} = 18 \times 2 = 36 \text{ м}² \).

Общая площадь окон \( S_{общ. окон} = 76 \times 36 = 2736 \text{ м}² \).

Световой коэффициент (СК) — это отношение площади окон к площади пола помещения.

\[ СК = \frac{S_{общ. окон}}{S_{коровника}} \]

\[ СК = \frac{2736}{3078} \approx 0.89 \]

Нормативное значение СК для коровников зависит от типа постройки и региона, но обычно составляет от 1:8 до 1:10 (т.е. 0.1-0.125). Значение 0.89 значительно превышает нормативные значения, что говорит о чрезмерном освещении.

Оценка:

1. Параметры микроклимата:
Абсолютная влажность: \( \approx 0.065 \text{ г/м}³ \)
Относительная влажность: \( \approx 72.9 \% \)
Дефицит влажности: \( \approx 3.09 \text{ гПа} \)
Точка росы: \( \approx 1.2^{\circ}C \)
Значения влажности кажутся умеренными для животноводческого помещения.

2. Скорость движения воздуха: \( \approx 0.108 \text{ м/с} \). Это низкая скорость, что соответствует комфортным условиям для животных.

3. Естественное освещение: Световой коэффициент \( \approx 0.89 \). Это очень высокое значение. Нормативные значения СК для коровников обычно находятся в пределах 0.1 - 0.125 (1:8 - 1:10). Такое высокое значение СК может привести к перегреву и дискомфорту животных. Возможно, в задании ошибка в размерах окон или их количестве.

Итоговая оценка: В целом, параметры микроклимата (температура и влажность) и скорость движения воздуха находятся в пределах допустимых норм. Однако, естественное освещение является избыточным и требует корректировки.