Проектирование птичника на 122000 голов МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра теплотехники КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Проектирование птичника на 122000 голов выполнил: студент гр.2эа Алейчик Д.В. проверил: к.т.н., доцент Матвеенко И.П. Минск – 2009 Задание на курсовое проектирование Наружные стены Тип (материал) Толщина, мм Силикатный кирпич 510 Внутренняя штукатурка 30 Покрытия совмещённые Тип (материал) Толщина, мм Плита железобетонная 35 Минераловатные плиты 120 Рубероид 3 Асбестоцементный лист 15 Полы Тип (материал) Толщина, мм Цементная стяжка 20 Керамзитобетон 120 Заполнение световых проёмов Блоки стеклянные пустотелые Теплоноситель Горячая вода 70-115 Область район Брестская область Примечание: наружные двери и ворота принять деревянными из сосновых досок толщиной 50 мм. Аннотация представлена расчетно-пояснительной запиской на 34 страницах машинописного текста, содержащей 9 таблиц, и графической частью, включающей 1 лист формата А1. В работе выполнены расчеты теплопотерь через наружные ограждения, теплопоступлений в помещение птичника, содержащего 122000 бройлеров, а также влаговыдлений и газовыделений в данном помещении. Также, определены расходы вентиляционного воздуха в холодный, теплый и переходной периоды года и тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, рассчитаны воздуховоды системы вентиляции, подобраны калориферы и вентиляторы. Содержание Введение 1 Составление исходных данных 2 Расчет теплопотерь через наружное ограждение 2.1 Расчет термического сопротивления теплопередаче 2.2 Определение требуемого термического сопротивления теплопередаче 2.3 Сравнение действительных термических сопротивлений с требуемыми 2.4 Расчет площадей отдельных зон пола 2.5 Расчет теплопотери через ограждающие конструкции 3 Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена 3.1 Холодный период года 3.2 Переходный период 3.3 Теплый период Литература Введение Теплоснабжения 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 По литературе [2] из таблицы 1.1. выписываем данные соответствующие своему варианту в таблицу 1. Таблица 1. Расчетные параметры наружного воздуха Область Температура наиболее холодных суток t** , 0 C Холодный период (параметры Б) Теплый период (параметры А) *** , , , , Брестская -25 -20 -18,8 22,4 49 Для переходного периода принимаем температуру наружного воздуха и энтальпию . По литературе [2] из таблицы 10.3 выписываем параметры внутреннего воздуха в таблицу 2. Таблица 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха Помещение Период года Параметры воздуха ПДК , , , % Помещение для содержания бройлеров Холодный 18 70 2.5 Переходный 18 60-70 2.5 теплый 27,4 60-70 2.5 Здесь - расчетная температура внутреннего воздуха, ; - относительная влажность, %; - ПДК углекислого газа в зоне содержания бройлеров (удельная допустимая концентрация углекислого газа), , принимаем из таблицы 10.4 [2] . Таблица 3. Выделение теплоты, влаги и углекислого газа.(таблица 10.9 [2]) Группа животных Живая масса Тепловой поток тепловыделений, Влаговыделения, Выделения , Выход помета, г/сут Полных явных Бройлеры 1.5 10.96 8.51 3.45 1.63 158 Таблица 4. Температурные коэффциенты. (таблица 10.10 [2]) Периоды года Температура , Температурные коэффициенты Тепловыделений Влаговыделений Выделений полных Явных Холодный 18 1 1 1 Переходный 18 1 1 1 Теплый 27,4 1,05 1,05 1,05 Для расчета термических сопротивлений теплопередаче для стен, перекрытий и дверей необходимо знать технические характеристики строительных материалов и конструкций. Из таблицы 1.12 [2] выписываем необходимые данные в таблицу 5. Таблица 5. Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций Наименование материала , Расчетные коэффициенты при условиях эксплуатации Теплопроводности, Б Теплоусвоения, Б Цементно-песчанный раствор 1800 0,93 11,09 Керамзитобетон 1600 0,79 10,77 Силикатный кирпич 1800 0,87 10,9 Асбестоцементный лист 1800 0,52 8,12 Плита железобетонная 2500 2,04 16,96 Цементная стяжка 1800 0,93 11,09 Минераловатные плиты 300 0,09 1,44 Рубероид 600 0,17 3,53 2 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции 2.1 Расчет термического сопротивления теплопередаче Термическое сопротивление теплопередаче, , для стен, покрытий, перекрытий, дверей и ворот: , где - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограничивающей конструкции, ; - термическое сопротивление теплопроводности отдельных слоев, ; - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, ; - коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограничивающей поверхности, . Проводим расчет для наружных стен. Рассчитываем заполнение помещения животными, : , где - масса одной птицы, (m = 1,5) - количество бройлеров (n = 122000); - площадь помещения, (A = 6434 ). ; Так как, заполнение бройлерами помещения и принимаем для стен и потолков и для наружных стен . Термическое сопротивление отдельных слоев, : , где - толщина слоя, ; - теплопроводность материала слоя, ; ─ Силикатный кирпич: ; ─ Внутренняя штукатурка: ; . . Проводим расчет для покрытий и перекрытий. ; ─ рубероид: ; ─ минераловатные плиты: ; ─ Плита железобетонная: ; - Асбестоцементный лист . . Проводим расчет для наружных дверей и ворот. ; . ─ сосновые доски: . . Проводим расчет для различных зон пола. Сопротивление теплопередаче полов: , где - сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола, ; - толщина утепляющего слоя, ; - теплопроводность утепляющего слоя, . Сопротивление теплопередаче принимаем: ─ для I зоны: ; ─ для II зоны: ; ─ для III зоны: ; - для Iv зоны : ; ; ; ; . 2.2 Определение требуемого термического сопротивления теплопередаче Рассчитываем требуемые по санитарно-гигиеническим требованиям термические сопротивления теплопередаче для наружных стен, покрытий и перекрытий, наружных дверей и ворот. Требуемое сопротивление теплопередаче, , наружных стен, покрытий и перекрытий: , где - расчетная температура внутреннего воздуха, ; - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ; - нормативный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограничивающей конструкции, ; - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху. В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции наружного ограждения (стр.33 [2]): при - абсолютно минимальную температуру; при - среднюю температуру наиболее холодных суток; при - среднюю температуру наиболее холодных трех суток; при - среднюю температуру наиболее холодной пятидневки. Тепловая инерция ограничивающей конструкции: , где - расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции (таблица 5), . Проведем расчет для наружных стен. . Исходя из полученного выражения в качестве расчетной температуры наружного воздуха, принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток. . Нормативный температурный перепад принимаем исходя из типа помещения (производственное помещение с влажным режимом, таблица 3.6 [2]): . Температуру точки росы принимаем из приложения [1] при t=18 и — . Коэффициент определяем по его нормированным значениям: . . Проводим расчет для покрытий и перекрытий. . В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток: . Нормативный температурный перепад: (таблица 3.6 [2]). Коэффициент определяем по его нормированным значениям: . . Проводим расчет для наружных дверей и ворот. . Нормативный температурный перепад: . . . 2.3 Сравнение действительных термических сопротивлений с требуемыми Исходя из того, что требуемое термическое сопротивление должно быть меньше расчетного термического сопротивления, проверяем соблюдение санитарно-гигиенических норм: ─ для наружных стен: ; ; —не удовлетворяет. ─ для покрытий и перекрытий: ; ; — удовлетворяет. ─ для наружных дверей и ворот: ; ; — не удовлетворяет. В целом делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления перекрытий больше требуемых (т.е. удовлетворяют санитарно гигиеническим нормам). Однако двери и стены нуждаются в дополнительном утеплении. 2.4 Расчет площадей отдельных зон пола A=96000 mm; B=72000 mm. Рис.1. Зоны пола рассчитываемого помещения. ; ; ; ; 2.5 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции , где - площадь ограждающей конструкции, ; - термическое сопротивление теплопередаче, ; - расчетная температура внутреннего воздуха, ; - расчетная температура наружного воздуха, ; - добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь; - коэффициент учета положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху. Н.с. — наружные стены; Н.д. — наружные двери; Пт — перекрытия; Пл1, Пл2, Пл3, Пл4 — пол. Таблица 6. Расчет теплопотерь № помещения Характеристики ограждений , Доли добавочных теплопотерь Тепловой поток теплопотерь , Наименование Ориентация Размер , , , на ориентацию на инфильтрацию прочие Н.с. С-з 270 0,8464 38 0,1 0,3 — 1,4 16970 Н.с. Ю-в 270 0,8464 38 0,05 0,3 — 1,35 16364 П.т. — 6480 1,5553 38 — - — 1 158323 Пл.1 — - 616 2,1215 38 — — — 1 11033 Пл.2 — - 600 4,3215 38 — — — 1 5275 Пл.3 - - 568 8,6215 38 - - - 1 2503 Пл.4 — - 4680 14,222 38 — — — 1 12505 222973 3 Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена 3.1 Холодный период года Влаговыделения бройлеров, : , где - температурный коэффициент влаговыделений (таблица 4); - влаговыделение одной птицей (таблица 3), ; - число птиц. ; Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 5% от общего влаговыделения: , Расчет влаги испаряющейся при сушке помета: , где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании); (кг/ч), Суммарные влаговыделения: . Рассчитаем количество , выделяемого птицей, : , где - температурный коэффициент выделений и полных тепловыделений; - количество , выделяемого одной птицей, . ; Определим тепловой поток полных тепловыделений, : , где - тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (таблица 3), . ; Тепловой поток теплоизбытков, : , где ФТП – поток теплопотерь (SФТП таблица 6) . Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение), : . Воздухообмен в холодный период Произведем расчет вентиляционного воздуха, , из условия удаления выделяющихся: ─ водяных паров: , где - суммарные влаговыделения внутри помещения, ; - плотность воздуха, ; и - влагосодержания внутреннего и наружного воздуха, . Из диаграммы влажного воздуха по рис.1.1. [2] определим и : , (при 18 и ); , (при и ). . ─ углекислого газа: , где - расход углекислого газа, выделяемого птицами в помещении, ; - ПДК углекислого газа в помещении (таблица 2), ; - концентрация углекислого газа в наружном (приточном) воздухе, , (принимают 0,3 – 0,5 , стр.240 [2]). . ─ расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена: , где - норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ;([2] табл.10.11), - живая масса птицы, . - масса всех птиц. . В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаем наибольший, т.е. . 3.2 Переходный период года Для переходного режима года влаговыделения птицами: ; Дополнительные влаговыделения в переходной период составляют 5% от общего влаговыделения. , Расчет влаги испаряющейся при сушке помета: , где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании); (кг/ч), Определим суммарные влаговыделения: . Тепловой поток полных тепловыделений: Тепловой поток теплоизбытков, : , где - тепловой поток полных тепловыделений животными в переходный период, ; - тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции в переходный период, . , где и - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха в переходный период, . ; ; ; . . Определим угловой коэффициент, : . Воздухообмен в переходный период. Рассчитаем расход вентиляционного воздуха, , из условия удаления водяных паров: . Влагосодержание внутреннего воздуха: . Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме при параметрах и . . . . Для переходного периода года рассчитывается воздухообмен только для удаления водяных паров: 3.3 Теплый период года Определяем влаговыделения птицами, : , где - температурный коэффициент влаговыделений; - влаговыделение одной птицей, ; - число птиц. ; Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей: , Расчет влаги испаряющейся при сушке помета: , где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании); (кг/ч), Суммарные влаговыделения: . Определим тепловой поток полных тепловыделений, : , где - тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (таблица 3), kt ’’’ =1.11– температурный коэффициент полных тепловыделений(таблица 4). ; Тепловой поток теплоизбытков, : , где - тепловой поток от солнечной радиации, . , где - тепловой поток через покрытие, ; - тепловой поток через наружную стену, . , где =6480 - площадь покрытия (таблица 6); =1.5553 - термическое сопротивление теплопередаче через покрытие (таблица 6); = 17,7 - избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации для вида покрытия – тёмный рубероид, (стр. 46 [2]). . Тепловой поток через наружную стену: , ─ для стены А где =270 - площадь наружной стены, ; =0.8464 - термическое сопротивление теплопередаче наружной стены, . - избыточная разность температур,5.92 ,( таблица 3.13) ; ─ для стены В =270 ; =0.8464 ; =10.2, ; =78.887 (кВт). . Угловой коэффициент, : . Воздухообмен в теплый период года Расход вентиляционного воздуха, , в теплый период года из условия удаления выделяющихся: ─ водяных паров: . Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме (рис. 1.1 [2]) при параметрах и . . Влагосодержание внутреннего воздуха: . . ─ расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена: , где - норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ; - живая масса птицы, . . . В качестве расчетного значения расхода воздуха в теплый период принимаем наибольший, т.е. . Литература 1. Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротопринт БАТУ. 2001 г. 2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. Под ред. Л.С. Герасимович и др.: - Мн.; Ураджай. 1993 г. 3.Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве. Б.Х.Драганов и др.-М.:Агропромиздат,1991 г.