鸡舍横向通风技术·连载3

陈志华

二、风门的开口度问题：
    风向就是风的走向，进入鸡舍的风会沿房顶上行；还会沿风门开口方向上行。 当风门方向与房顶方向平行时，此时的开口度最大，该角度就是房顶底角（设为β）的余角；当开口度在小点，风门底角为α时，风沿风门方向正好能到达鸡舍顶部，不会与顶壁发生碰撞；如果开口度在小些，风门底角大于α时，风就会与顶壁发生碰撞而被反射，被反射下来的风因风向改变不可能再上行到达鸡舍顶部，会影响空气的混合效果。被反射的距离离风门越近，换气效果越差；被反射的空气量越多，换气效果越差！
下面我们用数学方法看看风门开口度与风速的问题。风机数量已经确定，4台风机在开启状态下的总排风量就会固定不变，那么进风口处的风速就取决于有效进风口的面积。
设进风口处的风速为V，进风口的有效面积为S         
    风速V=风机的排风量*风机个数/进风口的有效面积S
进风口的有效面积：一定空气量进入鸡舍时所通过的最小面积为有效面积。通过进风口进入鸡舍的空气量是一定的，该空气量穿过的最小横截面积就是风门的有效面积。风门的有效面积应该与风速方向垂直。如果风沿屋顶方向前行，则有效面积为S1，与屋顶垂直（蓝线表示）；如果风沿风门开启方向前行，则有效面积为S2，与风门垂直（红线表示），如图3所示。
    设屋顶底角为η，风门开启任意角度时的底角为δ，根据三角函数可知：如图3所示，
        S1=风门面积S*COSη； S2=风门面积S*COSδ
风门面积=风门长*风门有效宽=1.15米*0.20米=0.23平方米
        风门的开口度一旦确定，通过计算同样可以求出风门行程的大小。一个风门的宽度为K，K=0.23米，设风门的开口角度为Φ（δ的余角），风门的行程为X，
根据三角函数，X=2Ksin(Φ/2)
    当风门开启到与屋顶平行时，此时的风门底角为η，进入鸡舍的风只有一种方向，风向与屋顶平行，这应该是理想状态下风门开启的最大角度。一般情况下我们的风门开启不会达到这个程度，开启时的底角为δ，即满足δ>η，则δ-η表示当前风门开启的角度与开启最大程度的差距。
    设θ=δ-η，如图3所示，
    COSθ=S1/S2，它表示从风门进入的空气总量中，沿屋顶前行的空气量的比率。
也就是说，从风门进入的空气一部分沿屋顶上行到达鸡舍顶部，另一部分会沿风门开启的方向上行与屋顶相撞。相撞的后果是气流发生反射，方向发生改变，提前落地。

开口角度Φ	风门底角δ	行程长		风门有效面积		θ余弦值	说明
69	21	0.23	米	0.21	平米	1.00	底角为β，风门开到最大，风沿屋顶上行
65	25	0.21	米	0.21	平米	1.00	底角为α，风门口略小，风向不会与屋顶交叉
60	30	0.20	米	0.20	平米	0.99	几乎全部风向沿屋顶上行
50	40	0.17	米	0.18	平米	0.95	几乎全部风向沿屋顶上行
40	50	0.14	米	0.15	平米	0.87	部分风向被反射
30	60	0.10	米	0.11	平米	0.78	部分风向被反射
25	65	0.09	米	0.10	平米	0.72	部分风向被反射
20	70	0.07	米	0.08	平米	0.66	被反射的看空气量较多
10	80	0.03	米	0.04	平米	0.52	被反射的看空气量较多
5	85	0.02	米	0.02	平米	0.44	一半以上的空气改变方向

    被反射下来的空气在鸡舍的横断面上,与风门同高的位置我们会感觉到有凉风经过，它的具体位置可以通过计算估计。







如下图所示：


        屋顶高度2.3米，鸡舍宽度12米，鸡舍一般宽度就是6米。则屋顶底角为η，Tanη=屋顶高/鸡舍一半宽=0.23/6，解得η=21º.
    测量风门高度H=0.5米，根据上述公式可以算出下表：

开口角度Φ	风门底角δ	行程长		θ余弦值	反射位置L	说明
65	25	0.21	米	1.00	-9.1	不会被反射
60	30	0.20	米	0.99	-6.8	不会被反射
50	40	0.18	米	0.95	-23.9	不会被反射
40	50	0.15	米	0.87	4.0	在与风门同高，远离风门4米处
30	60	0.11	米	0.78	1.2	在与风门同高，远离风门1.2米处
25	65	0.10	米	0.72	0.8	在与风门同高，远离风门0.8米处
20	70	0.08	米	0.66	0.5	在与风门同高，远离风门0.5米处
10	80	0.04	米	0.52	0.2	在与风门同高，远离风门0.2米处

        从以上数据可以看出，在保证进风口风速不变的条件下，风门开口越小，发生方向改变的空气量就越多，距离侧墙越近，空气混合的效果越差。
       *注：多大的风门角度最佳？一定不是69º和65º（β、α的余角）。