AMBIGAINE: a tool to aid the drilling of air circulation ducts in feeding rooms

P. Robin1, G. Amand2 , M. Pertusa2

1INRA, 2ITAVI - France

Lille - 22 to 24 February 2017Livestock housing: let's build the future 2

Summary

• Reminders about the problem of air circulation• Reminders about the phenomena associated with

blowing air through a duct– Fan-blown air– Air exit through the holes in the duct– Impact on the choice of drilling

• Presentation of the tool to help calculate duct perforations

Reminder about the problem of air circulation

via ducts

air circulation via ducts

uniformitywithin housing

Corridor

Housing 1.(start of row)

Housing 2.(middle of row)

Housing 3.end of row

Fan

duct

Reminder of physical phenomena

Blowing air through a duct

– Static and dynamic pressure in the duct

Static pressure

Dynamic pressure

Static pressure

Dynamic pressure

At start of duct

At end of duct

• Two types of pressure are exerted: static pressure is exerted against the walls

swelling the duct dynamic pressure propels the air in the

duct and decreases when speed decreases• Total pressure decreases as you move away

from the fan (“load loss” due to friction of the air against the walls)

• Dynamic pressure turns into static pressure with reduction of flow

Blowing air through a duct– Fan-blown air (example FANCOM 3463 17,000 m3/h)

• Static pressureincreases with frequency

• Flow too

• Flow decreases if static pressure increases

Blowing air through a duct

– Air rotation in the duct• The rotation of the fan causes the air in the duct

to rotate If the holes are drilled symmetrically, the

air reaches a different location depending on the side of the duct

To get the same ventilation on both sidesof the duct, drilling must be asymmetrical

• The effect of rotation decreases with air speed it becomes negligible at a certain distance from the fan

(effect of flow straightener?)

Blowing air through a duct– Blow cone

• On leaving the duct, the blown air pushes the air outside the duct the speed at the centre decreases with

distance from the hole the cone diameter increases with distance

from the hole the length increases with the diameter of the

hole • At end of duct the cone leaves perpendicularly to

the duct wall• At the start of the duct, the cone is DIVERTED

forwards by the dynamic pressure and to the side by rotation => increased distance between duct and housing

Blowing air through a duct

– Consequences on the drilling plan

• Diameter of holes greater at start of duct as: Longer duct-duck distance Lower static pressure

• Offset holes maximum at start of duct => compensation of deviation due to:

• air rotation • fan exit speed

Static pressure

Dynamic pressure

Blowing air through a duct

– Consequences on the drilling plan

• Distribution of the air in the housing varies according to frequency: different flow and static pressure induce a

different cone angle for the same hole different static pressure induces a different

speed cone

• For a given frequency, flow decreases and pressure in the duct increases when the number of holes and their diameter decrease => flow and pressure depend on the drilling plan

Presentation of the tool to help calculate duct

perforations

Discussion

Necessary parameters for selecting drilling: housing, duct, fan

Discussion

Necessary parameters for selecting drilling: housing, duct, fan

Discussion

Necessary parameters for selecting drilling: housing, duct, fan

equations: flow = f(frequency, static pressure)

Discussion

Calculation of speeds for 2 frequencies

=> Modification of the drilling parameters so that speeds are as desired (speed, uniformity)

123 123 123 123 123 123 123 123 123 124 124 124 124 124 124 124 124 125 125 125 125 125 125 125 125 126 126 126 126 126 1262,48 2,48 2,48 2,48 2,48 2,48 2,48 2,48 2,48 3,30 3,30 3,30 3,30 3,30 3,30 3,30 3,30 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,13 4,95 4,95 4,95 4,95 4,95 4,950 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐4,9 4,7 5,3 5,3 5,4 5,4 5,4 5,7 5,7 5,1 5,5 5,8 5,8 5,8 5,8 5,6 5,2 5,2 4,6 5,0 5,2 5,2 5,3 5,3 5,0 5,3 5,3 4,6 5,1 5,3 5,33,9 5,0 5,9 5,9 5,5 5,8 5,8 5,2 4,6 4,2 4,8 5,6 5,6 5,0 5,5 5,5 5,0 4,4 3,8 4,2 4,7 4,7 4,5 4,6 4,6 4,6 4,6 4,0 4,5 4,6 4,64,7 5,8 7,0 7,0 6,5 7,0 7,0 6,3 4,4 4,0 6,0 7,0 7,0 6,3 7,0 7,0 6,3 4,4 3,3 5,1 6,1 6,1 5,7 6,1 6,1 5,6 4,0 3,1 5,0 6,0 6,04,4 5,3 6,4 6,4 5,9 6,6 6,6 5,9 4,1 3,9 5,9 6,9 6,9 6,2 6,9 6,9 6,2 4,3 3,3 5,1 6,1 6,1 5,7 6,2 6,2 5,7 4,1 3,3 5,1 6,3 6,33,2 3,8 4,5 4,5 4,2 4,8 4,8 4,3 3,0 3,0 4,4 5,2 5,2 4,7 5,3 5,3 4,7 3,3 2,5 4,0 4,8 4,8 4,4 4,8 4,8 4,5 3,2 2,6 4,1 5,0 5,02,4 3,3 4,1 4,1 3,7 3,8 3,8 3,3 2,1 1,8 3,0 3,5 3,5 3,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,6 2,5 3,1 3,13,9 5,3 6,5 6,5 5,9 6,4 6,4 5,5 3,6 3,1 5,1 6,1 6,1 5,4 6,0 6,0 5,3 3,5 2,5 4,1 5,1 5,1 4,7 5,0 5,0 4,6 3,1 2,3 3,9 4,9 4,94,8 6,3 7,7 7,7 7,0 7,8 7,8 6,8 4,3 4,0 6,4 7,7 7,7 6,8 7,7 7,7 6,8 4,5 3,2 5,4 6,7 6,7 6,1 6,7 6,7 6,1 4,1 3,1 5,3 6,6 6,65,1 5,5 6,7 6,7 6,1 7,0 7,0 6,1 5,0 4,2 6,0 7,2 7,2 6,4 7,3 7,3 6,4 4,2 3,5 5,2 6,4 6,4 5,9 6,5 6,5 5,9 4,0 3,3 5,2 6,6 6,66,4 5,9 6,9 6,9 6,7 6,7 6,2 6,7 6,7 5,7 6,1 6,1 5,3 6,5 6,5 5,3 5,7 5,7 4,8 5,3 5,3 4,6 5,6 5,6 5,2 5,6 5,6 4,7 5,2 5,2 4,86,1 5,8 6,9 6,9 6,8 6,8 6,4 7,0 7,0 5,9 6,5 6,5 5,7 7,0 7,0 5,7 6,2 6,2 5,2 5,8 5,8 5,1 6,2 6,2 5,8 6,2 6,2 5,2 5,9 5,9 5,24,5 4,4 5,2 5,2 5,3 5,3 5,2 5,7 5,7 4,8 5,4 5,4 4,8 5,8 5,8 4,8 5,2 5,2 4,4 4,9 4,9 4,4 5,3 5,3 5,0 5,4 5,4 4,5 5,2 5,2 4,60,0 0,0 0,0 2,5 3,2 3,2 3,2 3,5 3,5 3,0 3,4 3,4 3,1 3,8 3,8 3,2 3,4 3,4 2,9 3,3 3,3 2,9 3,6 3,6 3,4 3,6 3,6 3,0 3,5 3,5 3,2

‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐1,2 1,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,4 1,5 1,5 1,3 1,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,4 1,4 1,2 1,3 1,4 1,4 1,4 1,4 1,3 1,4 1,4 1,2 1,4 1,4 1,41,0 1,4 1,5 1,5 1,3 1,5 1,5 1,3 1,2 1,1 1,3 1,5 1,5 1,3 1,5 1,5 1,3 1,1 1,0 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,0 1,2 1,2 1,21,2 1,7 1,8 1,8 1,7 1,8 1,8 1,6 0,0 0,0 1,6 1,8 1,8 1,7 1,8 1,8 1,7 0,0 0,0 1,3 1,6 1,6 1,5 1,6 1,6 1,5 0,0 0,0 1,3 1,6 1,61,1 1,6 1,7 1,7 1,6 1,8 1,8 1,5 0,0 0,0 1,5 1,8 1,8 1,6 1,8 1,8 1,6 0,0 0,0 1,3 1,6 1,6 1,5 1,6 1,6 1,5 0,0 0,0 1,4 1,6 1,60,8 1,2 1,3 1,3 1,2 1,3 1,3 1,1 0,0 0,0 1,2 1,4 1,4 1,2 1,4 1,4 1,2 0,0 0,0 1,0 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,2 0,0 0,0 1,1 1,3 1,30,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00,0 1,5 1,7 1,7 1,4 1,6 1,6 1,4 0,0 0,0 1,3 1,6 1,6 1,4 1,6 1,6 1,4 0,0 0,0 1,1 1,3 1,3 1,2 1,3 1,3 1,2 0,0 0,0 1,0 1,3 1,30,0 1,8 2,0 2,0 1,8 2,0 2,0 1,7 0,0 0,0 1,7 2,0 2,0 1,8 2,0 2,0 1,8 0,0 0,0 1,4 1,8 1,8 1,6 1,7 1,7 1,6 0,0 0,0 1,4 1,7 1,71,1 1,6 1,8 1,8 1,6 1,9 1,9 1,6 1,3 1,1 1,6 1,9 1,9 1,7 1,9 1,9 1,7 1,1 0,9 1,4 1,7 1,7 1,5 1,7 1,7 1,6 0,0 0,0 1,4 1,7 1,71,4 1,6 1,8 1,8 1,8 1,8 1,6 1,8 1,8 1,5 1,6 1,7 1,7 1,7 1,7 1,4 1,5 1,5 1,3 1,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,4 1,5 1,5 1,2 1,4 1,4 1,41,4 1,7 1,8 1,8 1,8 1,8 1,7 1,8 1,8 1,5 1,7 1,8 1,8 1,8 1,8 1,5 1,6 1,6 1,4 1,5 1,6 1,6 1,6 1,6 1,5 1,6 1,6 1,4 1,5 1,6 1,61,1 1,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,4 1,5 1,5 1,2 1,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,3 1,4 1,4 1,1 1,3 1,4 1,4 1,4 1,4 1,3 1,4 1,4 1,2 1,4 1,4 1,40,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

DiscussionGeneration of the drilling plan for the selected parameters, identifying limits of housing for verification

numéro du premier logement :  120120 120 120 120 120 120 121 121 121 121 121 122 122 122

absc. début cage/gaine 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83 1,65 1,65 1,65

1 2 3 4 5 6 7 854‐D 54‐D 54‐D 54‐D 54‐D 54‐D 54 54‐D0,07 0,32 0,57 0,90 1,15 1,40 1,65 1,7215,8 15,8 15,8 15,8 15,8 15,8 11,6 15,8

1 2 3 4 5 6 7 854‐D 54‐D 54‐D 54‐D 54‐D 54‐D 54 54‐D0,07 0,32 0,57 0,90 1,15 1,40 1,65 1,72‐15,8 ‐15,8 ‐15,8 ‐15,8 ‐15,8 ‐15,8 ‐20,0 ‐15,8

1ère ligne côté droitdiamètre

distance ventilateurdistance pliure

n° logement

1ère ligne côté gauche

Géométrie de perçage choisie

n° trou

n° trou

diamètre (mm)distance ventilateur (m)

distance pliure (cm)

Any questions?