论文摘要:

我国南方地区夏季的高温气候对集约化养猪场的生产影响很大，在七、八月的炎热时期更难于维持正常的生产，往往采用避开这一时期安排生产的消极办法，降低了建筑和生产设施的利用率，不利于生产力的充分发挥，特别是对于南方典型的开放型畜舍的夏季降温问题，目前所采用的这些降温措施不能获得满意的效果，因此必须采用新的降温方式，为此本文首次提出了局部环境射流控制喷雾蒸发降温系统的新型降温方式，对该系统进行了系统的试验和理论研究，并将其应用于华中农业大学种猪场的开放型猪舍中进行了降温试验，其初步的降温效果良好，猪场管理人员对本降温系统的降温效果表示满意。本文从以下几个方面对该降温系统的关键部件性能、系统降温机理、实际降温效果、系统设计理论及模拟计算研究等方面进行了较为系统的研究。

1． 对系统的降温原理的研究结果表明，降温系统的降温效果由控制区域环境温度的降低和猪体表面的直接蒸发降温两部分组成，在不同的气候条件下两部分的降温效果是不同的，它们的相互作用保证了系统在各种气候条件的适应性。建立了以猪的呼吸速率这一猪舒适指标为基础的降温效果评价指标，并从本文降温系统主要强化猪体表面散热中的对流散热和蒸发散热这两方面，本文降温系统进行了较为全面的理论和试验研究工作。 2． 选择了圆形喷孔、环形喷孔和环形旋流喷孔作为系统的气流孔进行了试验研究，对各种形式的喷孔射流的特性、流动形态结合试验结果进行了研究分析。分析对比了各种不同形式的喷孔射流对控制区域气流速度分布的影响。分析对比了各种形式喷孔射流中与气流均匀混合性能的优劣，从而对各种形式的气流喷孔在本文降温系统中的适用性从性能、制造结构及经济方面作了评价。研究结果表面环形漩流气流喷孔无论从其所在控制区域的气流速度分布的均匀性方面，还是从与雾滴的混合均匀性方面进行了比较，在三种气流喷孔中都是比较优秀的，而圆形气流喷孔的结构是最简单的，因而其加工经济性较好，在选择气流喷孔形式时如果不是过于考虑经济性，则应优先选用环形漩流气流喷孔，若从简单结构、降低成本方面考虑则应用圆形气流喷孔。

3． 在气流分布测量结果试验分析的基础上，对控制区域的气流速度分布进行了数值模拟计算分析，建立了模拟计算数学模型。在对该模型进行简化的基础上，采用试验数据作为计算初始条件，对控制区域内的气流速度分布进行了分析计算，并与试验数据进行了对比分析。

4． 对所采用的水雾滴喷嘴的喷雾性能进行了试验分析，分析了喷嘴在不同的工作压力下其雾滴的数量及质量分布。采用检验分析的方法对雾滴粒度分布规律进行了研究，从而能够对雾滴在气流中的热、质交换进行分析计算。

5． 对雾滴的运动以及雾滴与气流之间的热、质交换过程进行了理论分析，建立了热交换计算模型，并对雾滴在气流中的热、质交换进行了模拟计算，将计算结果与试验结果进行了对比分析，计算结果与实际测量结果基本上是吻合的，证明热、质交换计算模型可以用于对控制区域温度分布的计算预测，同时利用该模型分析计算不同的喷雾工作压力和不同的喷水量对控制区域内环境温度的影响，其结论是喷雾工作压力在较低的工作压力范围内，随着压力的增加降温幅度有较大的提高，但当工作压力达到一定的值后，若再增加喷雾压力对增加降温幅度的作用不大或其作用很小，而在不同的喷雾工作压力下增加喷水量对提高降温幅度的作用效果都较显著，但因受到气候条件和雾滴与气流的混合均匀性的影响，喷水量不能任意增加否则将造成地面的大量积水，因此针对限制喷水量的因素也进行了分析并提出了相应的从技术措施方面应加以深入研究的方面。 6． 猪体表面蒸发失热需要有一部分雾滴能够粘附于猪体表面，通过对雾滴在气流中的运动分析，对雾滴粘附于猪体表面的作用机理以及对影响雾滴粘附猪体表面的因素进行了比较深入的理论分析。建立了猪体表面的热、质交换模型，从而提供了对猪体表面的因素进行了计算的理论工具，利用该模型可以估算出在不同的降温系统工作参数条件和气候环境条件下猪通过体表能够散失的总热量。以实际的环境参数和系统工作参数为计算条件进行的散热计算结果表明，在一般正常的气候条件下本降温系统可以有效的将猪体多余体热散掉，即使在高温高湿的极端气候条件下，本降温系统也能够将猪体大部分多余体热散掉。

7． 1997年8月在华农种猪场1号舍（妊娠舍）内进行了系统的初步生产试验，降温系统在猪场的降温试验表明，猪栏内逢风速分布比较均匀无气流死角，平均风速达0.7m/s,能够满足猪的生理要求。猪栏的控制区域内环境温度与系统启动前相比平均下降幅度在通常的气候条件下在3℃左右，在极端气候条件下降温幅度为1℃左右。

8． 测量和考察猪在本降温系统正常工作时期呼吸速率和肛温的变化情况，结果表明降温系统在各种气候条件下都能够有效驱除猪体多余热量，有效缓解猪的热应激，即使是在高温高湿的极端气候条件下（例如：相对湿度达93％，气温达35℃），本降温系统通过的猪体表的蒸发散热也可有效驱除猪体大部分体热，有效缓解猪在高温高湿气候条件下的热应激，并使猪的呼吸速率稳定在30次/分左右。

9． 在本降温系统的使用安装方面，降温系统在不需要对外开放型猪舍进行任何改动的情况下就可方便的安装于猪舍内，与湿帘降温系统、集中雾化降温系统相比投资小、安装简便，并且其对气候的适应能力强，与喷淋降温系统相比可避免地面积水。而且从系统的工作方式来看，本降温系统不仅能够应用于开放型猪舍，也完全可以应用于其他形式的畜舍建筑中。

关键词 蒸发降温 猪舍 气流场 射流 传热传质