《物理降溫緩解奶牛熱應激的噴淋水滴特性研究》是依託中國農業大學，由丁濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：物理降溫緩解奶牛熱應激的噴淋水滴特性研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：丁濤
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
夏季高溫造成的奶牛熱應激問題一直是制約我國奶業發展的重要原因之一，噴淋蒸發作為緩解奶牛熱應激有效的物理降溫措施得到了廣泛套用。本項目通過三維雷射都卜勒測試技術並結合高速攝像儀，直觀真實的再現噴淋水滴的特性，明確噴淋壓力、噴嘴直徑、環境參數等影響因子與噴淋水滴動力學特性的關係，並研究噴淋水滴的空間碰撞和破碎變化規律；同時研究模擬不同噴淋水滴粒徑尺度、水膜特性與奶牛體表蒸發散熱的數學模型，建立不同溫、濕度環境和通風條件下噴淋水滴特性與奶牛體表降溫、緩解奶牛熱應激之間的關係。並在實驗牛舍中進行實驗測試，通過關注奶牛的生產性能、生理指標，研究不同環境參數下噴淋水滴的特性與緩解奶牛熱應激的作用機理。為奶牛噴淋降溫技術的最佳化提供理論依據和技術基礎，從而為節能減排提供新的途徑。
結題摘要
夏季高溫造成的奶牛熱應激問題一直是制約我國奶業發展的重要原因之一，目前從環境控制角度對奶牛進行物理降溫緩解其熱應激的最常用方法是蒸發降溫噴淋系統。本項目採用雷射雨滴譜並結合高速攝像儀，研究測試6種噴頭的噴淋水滴特性，明確噴淋壓力、流速、噴嘴直徑、環境溫度、濕度、風速等影響因子與噴淋水滴動力學特性關係，並研究噴淋水滴的空間碰撞和破碎變化規律；研究不同噴淋水滴粒徑與奶牛體表蒸發散熱的作用模型，建立不同溫、濕度環境和通風條件下噴淋水滴特性與奶牛體表降溫、緩解奶牛熱應激之間的關係；在現場牛舍中進行實驗測試，驗證噴淋水滴粒徑與奶牛體表空氣層之間的蒸發散熱關係，通過關注奶牛的生理指標，研究不同環境參數下噴淋水滴的特性與緩解奶牛熱應激的作用機理。解決了奶業發展的基礎性課題，為奶牛健康節約養殖以及精準環境控制系統提供了理論依據。 通過項目研究得到如下主要結論：①實測6種噴淋水滴粒徑分布在0.125mm-4mm範圍內，但是噴淋水滴粒徑＜0.5mm的水滴易霧化飄移，不利於奶牛蒸發降溫，故不建議作為噴淋降溫系統使用。②噴淋水滴群在奶牛體表的運動現象主要為：隨機散落、融合聚集、多樣形變和流動滑落四類。③平均粒徑為0.56、0.80mm的噴淋水滴群出現隨機散落現象的頻率較高，平均粒徑為1.10mm時水滴群出現融合聚集現象頻率較高，該2種現象不利於噴淋降溫過程，故不建議採用。當γ集中在5～30區域內，We則在500～3000範圍內變化時，噴淋水滴群平均粒徑在0.80mm~1.0mm範圍內發生多樣形變，有利於奶牛體表的噴淋降溫過程。④環境影響因子中風速起主要且促進噴淋降溫換熱量的作用，通過Merkel焓差理論計算了奶牛體表的換熱量，得到0.914~0.995mm噴淋水滴粒徑換熱效果最好。⑤現場試驗採用帽檐式擾流風機提高舍內風速，測試得出0.947mm平均噴淋水滴粒徑下，奶牛脖頸區域平均降溫為1.1℃，腹部區域平均降溫分別為1.4℃，平均呼吸頻率降低4.2次/min，奶牛單位時間平均換熱量469.9W。項目研究明確了緩解奶牛熱應激的最佳噴淋降溫水滴平均粒徑為0.947mm。
