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【科技前沿】集中排风式楼房养猪氨气排放扩散特性

来源:大牧人畜禽工程研究院 2021-01-26 17:16:09| 查看:

 
  Ammonia Transport from Multi-Floor Pig Houses Based on CFD Simulations

 
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大牧人畜禽工程研究院联合浙江大学生物系统工程与食品科学学院、丹麦奥胡斯大学工学院、华统集团等多家对猪舍通风有深厚研究基础和对楼房养猪有丰富实践经验的单位,针对集中排风的楼房猪舍废气排放扩散特性,以猪舍排放中常见的有害气体氨气为例,进行了计算流体动力学(CFD)模拟研究,为理解楼房猪舍对周边居民环境影响提供了理论依据。该文被“动物环境与福利化养殖国际研讨会,Int. Symp. on Animal Environ. & Welfare”会刊收录。
 
模型简介 (专利号:CN 207692644 U)
 
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模拟模型实际楼房1:1等比例绘制,楼房尺寸为118mx62mx24m(长x宽x高),见图1、图2。
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图1 楼房猪场
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图2 模拟模型

根据气体流动和浓度分布在网格结构上的有限体积法,周边区域的计算域设定为长706.08 m、宽313.72 m、高168 m。根据猪舍氨气排放量特点设定模型中的氨气排放浓度。在计算区域内选择几个代表性剖面对氨气进行流速和浓度分布分析。(见图3)
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图3

试验结果
 
01

气流分布

猪场出风口气体流速最高,下风向及中空处较低,X轴截面的气流速度场分布对称。(见图4、图5)

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图4 风速(m/s),y=156.86m截面处

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图5 风速(m/s),x=227.04m截面处

02

氨气浓度分布

高度方向分布

上风向和侧风向的氨氮浓度均低于下风向,下风向氨氮浓度随高度的增加呈先增大后减小的趋势,在86 m高度达到最大值,当高度在120 m以上时所有区域氨气浓度差异不大。(见图6)
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图6  氨气在高度方向上的分布
 
长度方向分布
 
在风向确定的情况下,氨气的扩散主要受风向的影响。氨沿气流的风向扩散;因此,排放源处的浓度最高,然后随着距排放源距离的增加而降低。这说明充分展开的流动有利于稀释氨氮浓度。(见图7)

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图7  氨气在高度方向上的分布

宽度方向分布

从中心线向两边氨气浓度分布对称,中间浓度高,两侧浓度低,且越靠近墙面,浓度越低。(见图8)

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图8  氨气在高度方向上的分布
 
本研究中的楼房猪舍猪对于周边环境的氨气排放特点表现为下风向氨氮浓度高于上风向和侧风向;在出风口处浓度最高,在中心线处浓度随长度的增加而降低。其中楼房的空心区域气体流速较低,氨气浓度在1.4ppm左右。近猪场区域氨气(NH3)浓度较低,但对较远处居民是否有明显影响,需进一步研究。
 

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