Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту на тему: «Отопление и вентиляция животноводческих зданий» Введение
Теплоснабжение является составной частью инженерного обеспечения сельского хозяйства. Повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, укрепление кормовой базы, повышение сохранности сельскохозяйственной продукции, улучшение условий жизни сельского населения неразрывно связано с теплоснабжением. 8% от всех работающих в сельскохозяйственной отрасли заняты в теплоснабжении. Специализация производства в животноводстве повышает требования к микроклимату. Содержание животных в холодных и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению продуктивности на 15–40%, расход кормов увеличивается на 10–30%, заболевания молодняка увеличиваются в 2–3 раза. Продуктивность в животноводстве по 1/3 определяется условиями содержания. Большую роль играет поддержание микроклимата в современных коровниках. Он способствует максимальной продуктивности, наилучшей сохранности и интенсивному росту молодняка. Для поддержания микроклимата на животноводческих фермах и комплексах принимают ОВС, посредством которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения, предусматривая дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни. Удаляют воздух из помещения либо при помощи вентбашень, либо через окна и вытяжные шахты. В холодный и переходной периоды воздух удаляют из помещения через вентбашни при неработающих осевых вентиляторах. В теплый период требуемое количество воздуха подают вентбашнями, при этом удаляют воздух из помещения через фрамуги окон и из навозных каналов. 1. Составление исходных данных
Из приложения Г /1/ выписываем расчетные параметры наружного воздуха в таблицу 1. Таблица 1 Расчетные параметры наружного воздуха Температура наиболее холодных суток, 0
C Примечание: tн.о.
-средняя температура наиболее холодной пятидневки; t – средняя температура наиболее теплой пятидневки. Для переходного периода принимаем температуру наружного воздуха В таблицу 2 записываем параметры внутреннего воздуха /2/. Таблица 2 Расчетные параметры внутреннего воздуха ПДК Примечание: В таблицу 3 записываем выделение вредности животными /2/. Таблица 3 Выделение теплоты, влаги и углекислого газа свиньями Масса, кг В таблицу 4 выписываем температурные коэффициенты /2/. Таблица 4 Температурные коэффициенты для свиней Влаговыделений Выделений Для расчета термических сопротивлений теплопередаче для стен, перекрытий и дверей необходимо знать теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций. Из таблицы 1.12 /2/ выписываем необходимые данные в таблицу 5. Таблица 5 Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций 2. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
Определяем термическое сопротивление теплопередаче наружных стен, перекрытий, дверей и ворот, где щей конструкции, Для перекрытий и дверей принимаем Рассчитываем заполнение помещения животными, где Так как заполнение животными помещения Тогда термическое сопротивление теплопередаче для: – наружных стен – перекрытия – дверей и ворот Рассчитываем термическое сопротивление теплопередаче отдельных зон пола: где пола, Сопротивление теплопередаче ─для I зоны: ─для II зоны: ─для III зоны: ─для IV зоны: Определяем требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен и перекрытия, где Значение нормативного температурного перепада – для наружных стен – для перекрытия где температуру точки росы Значение расчетной температуры наружного воздуха Тепловая инерция ограничивающей конструкции: где – для наружных стен – для перекрытия Исходя из полученного выражения, в качестве расчетной температуры наружного воздуха – для наружных стен при 4< – для перекрытия при Следовательно, находим требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен и перекрытия: Аналогично определяем требуемое термическое сопротивление наружных дверей: – – – Принимаем термическое сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов равным: для двойного остекления в деревянных переплетах Требуемое сопротивление теплопередаче окон для производственных и вспомогательных промышленных предприятий с влажным или мокрым режимом (таблица 3.7 /2/) следующее: т. к. Сравниваем расчетные термические сопротивления ограждающих конструкций с требуемыми термическими сопротивлениями. Исходя из того, что требуемое термическое сопротивление должно быть меньше расчетного термического сопротивления, проверяем соблюдение санитарно-гигиенических норм: ─для наружных стен: ─для перекрытия: ─для наружных дверей и ворот: ─для световых проемов: В целом делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления ограждающих конструкций меньше требуемых, кроме перекрытия и световых проемов (т.е. удовлетворяют санитарно гигиеническим нормам). Значит, двери и наружные стены нуждаются в дополнительном утеплении. Производим разбивку пола на отдельные зоны: Определяем площади зон пола: Рассчитываем тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции: где Н.с. – наружные стены; Н.д. – наружные двери; Д.о. – двойное остекление; Пт. – перекрытия; Пл1, Пл2, Пл3, Пл4. – зоны пола. Площадь окна: Площадь всех окон: Тепловой поток теплопотерь для окон: – обращённых на юго-восток – обращенных на северо-запад: Тепловой поток теплопотерь для стен: – обращённых на юго-восток: – обращенных на северо-запад: Тепловой поток теплопотерь для различных зон пола: Находим площадь потолка: Тепловой поток теплопотерь для перекрытия: 3. Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена.
3.1 Холодный период года
Определяем влаговыделения животными, где Дополнительные влаговыделения с открытых водяных поверхностей: Суммарные влаговыделения в помещении: Рассчитаем количество где Определим тепловой поток полных тепловыделений, где Тепловой поток теплоизбытков, где ФТП
– поток теплопотерь (SФТП
таблица 6).
Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение), Произведем расчет расхода вентиляционного воздуха, – водяных паров: где Из диаграммы влажного воздуха по рис. 1.1 /2/ определим – углекислого газа: где ─расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена: где n
– количество животных. В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаем наибольший, т.е. 3.2 Переходный период года.
Определяем влаговыделения животными: Дополнительные влаговыделения в переходной период составляют 10% от общего влаговыделения. Определим суммарные влаговыделения: Тепловой поток полных тепловыделений: Тепловой поток теплопотерь где Тепловой поток теплоизбытков, где период, Определим угловой коэффициент, Влагосодержание внутреннего воздуха: Влагосодержание наружного воздуха Рассчитаем расход вентиляционного воздуха, В качестве расчетного воздухообмена принимаем т. к. 3.3 Теплый период года
Определяем влаговыделения животными, где Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей: Суммарные влаговыделения: Определим тепловой поток полных тепловыделений, где kt
’’’
=0,86 – температурный коэффициент полных тепловыделений (таблица 4). Тепловой поток от солнечной радиации, где стене, где Тепловой поток через наружную стену (за исключением остекления в этой стене): где ─для стены с СЗ стороны: ─для стены с ЮВ стороны: Принимаем в качестве расчетного тепловой поток через наружную стену ЮВ ориентации, через которую наблюдается максимальное теплопоступление. Тепловой поток через остекление, где поверхность, Тепловой поток теплоизбытков, Угловой коэффициент, Влагосодержание внутреннего воздуха: Влагосодержание наружного воздуха Расход вентиляционного воздуха, ─водяных паров: ─расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена: В качестве расчетного значения расхода воздуха в теплый период принимаем наибольший, т.е. Результаты расчетов сводим в таблицу 7. Таблица 7 Результаты расчета тепловоздушного режима и воздухообмена Наименование помещения Периоды года Наружный воздух Внутренний воздух Теплопо- тери через огражд., кВт Избыточ- ная теп- лота, кВт Угловой коэф., кДж/кг Расход вентил. воздуха м3
/ч Темпе- Ратура приточн. воздуха 4. Выбор системы отопления и вентиляции.
На свиноводческих фермах применяют вентиляционные системы, посредствам которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения по воздуховодам равномерной раздачи. Кроме того, предусматривают дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни. Тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, где Тепловой поток на нагревание приточного воздуха, где Тепловой поток на испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей, Тепловой поток явных тепловыделений, где Определим температуру подогретого воздуха, где Для пленочных воздуховодов должно соблюдаться условие санитарно – гигиенических требований: Принимаем две отопительно-вентиляционные установки мощностью Дальнейший расчет ведем для одной ОВ установки. 5. Расчет и выбор калориферов
В системе вентиляции и отопления устанавливаем водяной калорифер. Теплоноситель – горячая вода 70 – 150 Рассчитаем требуемую площадь живого сечения, где Принимаем массовую скорость в живом сечении калорифера: По таблице 8.10 /2/ по рассчитанному живому сечению выбираем калорифер марки КВСБ №10 со следующими техническими данными: Таблица 8 Технические данные калорифера КВСБ №10 Принимаем два калорифер в ряду. Уточняем массовую скорость воздуха: Определяем скорость горячей воды в трубках: где Определяем коэффициент теплопередачи, где Из таблицы 8.12 /2/ выписываем необходимые данные для КВСБ №10: Определяем среднюю температуру воздуха, Определяем среднюю температуру воды, Определяем требуемую площадь поверхности теплообмена калориферной установки, Определяем число калориферов: где Округляем Принимаем два калорифера. Определяем процент запаса по площади поверхности нагрева: Аэродинамическое сопротивление калориферов, где Аэродинамическое сопротивление калориферной установки, где 6. Аэродинамический расчет воздуховодов
В с/х производственных помещениях используют перфорированные пленочные воздухораспределители. Предусматривают расположение двух несущих тросов внутри пленочной оболочки, что придает воздуховодам овальную форму при неработающем вентиляторе и тем самым предотвращает слипание пленки. Задача аэродинамического расчета системы воздуховодов состоит в определении размеров поперечного сечения и потерь давления на отдельных участках системы воздуховодов, а также потери давления во всей системе воздуховодов. Исходными данными к расчету являются: расход воздуха В соответствии с принятыми конструктивными решениями составляют расчетную аксонометрическую схему воздуховодов с указанием вентиляционного оборудования и запорных устройств. Схему делят на отдельные участки, границами которых являются тройники и крестовины. На каждом участке наносят выносную линию, над которой проставляют расчетный расход воздуха На схеме выбираем основные магистральные расчетные направления, которые характеризуются наибольшей протяженностью. Расчет начинаем с первого участка. Используем перфорированные пленочные воздухораспределители. Выбираем форму поперечного сечения – круглая. Задаемся скоростью в начальном поперечном сечении: Определяем диаметр пленочного воздухораспределителя, Принимаем ближайший диаметр, исходя из того, что полученный равен Динамическое давление, где Определяем число Рейнольдса: где Коэффициент гидравлического трения: где ем Рассчитаем коэффициент, характеризующий конструктивные особенности воздухораспределителя: где Полученное значение коэффициента Установим минимальную допустимую скорость истечения воздуха через отверстие в конце воздухораспределителя, где Коэффициент, характеризующий отношение скоростей воздуха: где Установим расчетную площадь отверстий, По таблице 8.8 /2/ принимаем один участок. Определим площадь отверстий, где воздухораспределителя (стр. 202,/2/). Диаметр воздуховыпускного отверстия Определим число рядов отверстий: где Определим площадь воздуховыпускного отверстия, Шаг между рядами отверстий, – для первого участка – для последующих участков Определим статическое давление воздуха, ─в конце воздухораспределителя: ─в начале воздухораспределителя: Потери давления в воздухораспределителе, Дальнейший расчет сводим в таблицу 9. Причем, определяем потери давления в результате трения по длине участка, в местных сопротивлениях и суммарные потери по следующим формулам: где R – удельные потери давления на единице длины воздуховода, определяется по монограмме (рис. 8.6 /2/) Таблица 9 Расчет участков воздуховода Расчет вытяжных шахт естественной вентиляции производят на основании расчетного расхода воздуха в холодный период года. Работа вытяжных шахт будет более эффективной при устойчивой разности температур внутреннего и наружного воздуха (не менее 5°С), что наблюдается в холодный период года. Скорость воздуха в поперечном сечении вытяжной шахты, где устьем шахты (3–5), Местное сопротивление определяем по таблице 8.7 /2/: ─для входа в вытяжную шахту: ─для выхода из вытяжной шахты: Определяем расчетный расход воздуха через одну шахту, где Рассчитаем площадь поперечного сечения шахты, Определяем число шахт: где Принимаем число шахт для всего помещения 7. Выбор вентилятора
Подбор вентилятора производят по заданным значениям подачи и требуемого полного давления. Принимаем вентилятор исполнения 1. Подачу вентилятора определяем с учетом потерь или подсосов воздуха в воздуховоды, вводя поправочный коэффициент к расчетному расходу воздуха для стальных воздуховодов 1,1, Определяем полное давление вентилятора, где По подаче воздуха вентилятора и требуемому полному давлению, согласно графику характеристик вентиляторов ВЦ 4–75 (рис. 8.13 /2/), выбираем вентилятор марки: Е 8. 0,95–1. 8. Энергосбережение
Наиболее эффективным техническим решением вопроса сокращения расхода тепловой энергии на обеспечение микроклимата, безусловно является использование типа воздуха, удаляемого из животноводческих и птицеводческих помещений. Расчет технико-экономических показателей микроклимата показывает, что применение в системах утилизаторов тепла позволяет сократить расход тепловой энергии на данный технологический процесс более чем в 2 раза. Однако такие системы более металоемкие и требуют дополнительных эксплуатационных затрат электрической энергии на вентиляторы. Использование тепловой энергии в системах вентиляции в основном обеспечивается за счет применения регенеративных и рекуперативных теплообменных аппаратов различной модификации. Литература
1. Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротапринт БАТУ. 2001 г.
|