Расчет конструкций здания мельницы Пояснительная записка с., 2 листа формата А2 и 1 лист формата А1 графического материала. Расчет конструкций здания мельницы агрофирмы имени Цюрупа. Объектом курсового проектирования является цех переработки зерна на агрофирмы имени Цюрупа Цель работы – расчет и разработка основных строительных конструкций стен, кровли, пола, фундамента здания, а также системы отопления и канализации. В проекте рассчитаны толщина стен и утеплителя кровли, выбраны окна и двери, выполнен расчет системы отопления, водоснабжения и канализации. ВЕДЕНИЕ Агрофирмы имени Цюрупа расположена по адресу: 450501 Республика Башкортостан, Уфимский район, с. Булгаково. Руководители предприятияагрофирмы имени Цюрупа: - Генеральный директор – Незнанов - Главный инженер – Жуков Рабочим мельницы является типовой проект мельницы Фермер - 4. Мельница еще не эксплуатируется 1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ Необходимо построить предприятие, обеспечивающее замкнутый цикл производства сельскохозяйственной продукции. Предприятие обеспечивается внутрихозяйственным сырьем. Мощность предприятия должна составлять до 1200 кг/час. 2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Мощность мельницы составляет 1200 кг/час Ассортимент и заданные объемы производства приведены в таблице 2.1 Таблица 2.1 Технические показатели Наименование продукта Производственная мощность % Мука высшего сорта 35 Мука первого сорта 25 Мука второго сорта 10 3 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА При сортовом помоле зерна мука должна быть сформирована только за счет измельченного эндосперма, его крахмалистой части. Оболочки, алейро­новый слой и зародыш направляются в отруби, причем зародыш желательно выделять в виде самостоятельного продукта. В подготовительном отделении мельзавода поступающеезерно подвергают сепарированию для удаления из его массы различных посторон­них примесей. Их начальное содержание ограниченно следующими нор­мами: сорной примеси не более 2%, зерновой – не более 5%, После очистки, на выходе из подготовительного отделения их остаточное содержание не должно превышать: сорной 0,3%, зерновой - 3,0%. На оболочках зерна могут присутствовать различные загрязнения, поэтому проводят специальную операцию по очистке поверхности зерна, в некоторых случаях осуществляют легкое шелушение зерна, частично удаляя его плодовые оболочки. Особое значение имеет направленное изменение исходных структурно-механических и технологических свойств зерна - это достигается путем проведения процесса гидротермической обработки (ГТО). Помимо того, для стабилизации свойств зерна проводят формирование помольных партий, причем преследуют цель обеспечить в течение возможно более длительного периода постоянные значения стекловидности, содержания клейковины и других показателей свойств зерна. Завершаются операции в подготовительном отделении увлажнением оболочек зерна для придания им повышенной сопротивляемости измельчению; это обеспечивает формирование при помоле крупных отрубей которые легко отделяются от частицмуки при сортировании продуктов измельчения. В размольном отделении мельзавода осуществляются операции измельчения и сортирования продуктов измельчения по крупности и добротности. Эти операции повторяются многократно, что диктует задача избирательного измельчения крахмалистой части эндосперма. Эффективность этого процесса повышается при направлении на каж дую систему измельчения однородных по размерам и добротности про- дуктов, что достигается их фракционированием, сортированием на ряд промежуточных продуктов на рассевах и ситовеечных машинах. Если стоит задача получения нескольких сортов муки, то проводится операция их формирования; тот или иной сорт муки получается путем объединения и смешивания ряда потоков муки с отдельных тех нологических систем. 4 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 4.1 Агрегат очистки и подготовки зерна к помолу (ПТМА – 1 ): - бункер приемный - нория приемная - рассев-сепаратор - камнеотборник - нория №2; нория №3 - увлажняющая машина – 2 шт. - бункера № 3,4 (отволаживание) – 2 шт. - блок очистки воздуха – 3 шт. - вентилятор – 3 шт. - машина обоечная – 4 шт. - аспирационная колонка – 2 шт. - машина щеточная – 2 шт. 4.2 Мельница (Фермер – 4) - первый мельничный модуль - второй мельничный модуль -третий мельничный модуль - контрольный расе - бункер для муки первого и высшего сорта - бункер для муки второго сорта и отрубей - весы товарные электронные ВТТ-100 – 3 шт. - мешкозашивочная машина АН-1000 5 ПЛАНИРОВКА ПОМЕЩЕНИЙ Рисунок 5.1 Схема мельницы 1 – мельничный цех; 2 – склад готовой продукции в таре; 3 – склад зерна бункерный 4 – РП; 5 – приточная камера 6 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И КОНСТРУИРОВАНИЕ НАРУЖНИХ СТЕН ПОМЕЩЕНИЯ Определим сопротивление ограждающей конструкции по формуле: , (6.1) где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воз­духу, n = 1 (таблица П 1.2 /1/); t н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней тем­пературе наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92. Для РБ t н = -33…-370 С; t в – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-76 и нормам проектирования соответствующих зданий и со­оружений. Для категории работ средней тяжести IIа оптимальная темпера­тура t в = 18-200 С; Δ t н – нормативный температурный перепад между температурой внутрен­него воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конст­рукции, Δ t н = t в – t р ; t р – т емпература точки росы при расчетной температуре и относительной влажности внутреннего воздуха φ = 70%. Δ t н = t в – t р = 18 - 9,85=8,150 С Принимаем Δ t н = 70 С; αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих кон­струкций, α в = 8,7 Вт/(м2 ·0 С) (Таблица П 1.3 /1/). (м2 ·0 С)/Вт Определяем сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций , (6.2) где αн – коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверх­ности ограждающей конструкции, α н = 23 Вт/(м2 ·0 С) (Таблица П 1.4 /1/); (м2 ·0 С)/Вт R к – термическое сопротивление ограждающей конструкции. Определим градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) по формуле ГСОП = ( t в - t от.пер. ) z от.пер . , (6.3) где t от.пер . – температура отопительного периода, z от.пер . – средняя температура, °С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 80 С по СНиП 2.01.01-82, z от.пер. = 214 дней, t от.пер = -6,60 С. ГСОП = (18 – (-6,6))·214 = 5264,4 Значения R тр о определим методом интерполяцией. (м2 ·0 С)/Вт Исходя из полученных данных ГСОП, определим требуемую толщину уте­плителя стены: В качестве утеплителя принимаем пенополистирол ПСБ-С-40 по ГОСТ 15588-70 с коэффициентом теплопроводности = 0,041 Рисунок 6.1 Конструкция стены 1- кирпичная стена; 2 – строительный картон; 3 – утеплитель; 4 – слой штука­турки тогда принимаем стандартную толщину 0,04 м = 40 мм 7 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОКОН И ДВЕРЕЙ Требуемое сопротивление теплопередачи R 0 дверей и ворот должно быть не менее 0,6· R 0 тр . R 0 = 0.6·0,87 = 0,522 (м2 ·0 С)/Вт. Принимаем двери из дерева тип Г 21-19 (ГОСТ 14624-84). Требуемое сопротивление теплопередачи для окон определим согласно ГСОП. Значения R о определим методом интерполяцией. (м2 ·0 С)/Вт Выбираем окна из деревянных профилей с двойным остеклением ПНД 18-30,2 (ГОСТ 12506-81). 8 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЕРЕКРЫТИЯ, ПОТОЛКА, КРОВЛИ И ПОЛА 8.1 Подбор состава кровли Расчет толщины утеплителя кровли. Определим требуемое сопротивление теплопередачи кровли. (8.1) Для производственных зданий 0 С; (м2 ·0 С)/Вт Требуемое сопротивление теплопередачи для окровли определим согласно ГСОП.Значения R тр о определим методом интерполяцией. (м2 ·0 С)/Вт Подбор состава кровли производим по СНиП II – 26 – 76 «Кровля». Выбираем тип кровли К – 2,Основной водоизоляционный ковер 4 слоя на би­тумной мастике: Защитный слой по верху водоизоляционного ковра - Слой гравия на битум­ной мастике Рисунок 8.1 Конструкция кровли 1 -4 слоя на битумной мастике: а) гидроизола мароки ГИ-Г, (ГОСТ 7415-74*) б) рубероида антисептированного дегтевого марки РМД-350 в) толя гидроизоляционного с покровной пленкой мароки ТГ-350,(ГОСТ 10999-76) г) толя гидроизоляционного антраценового марки ТАГ-350 2 -Слой гравия на дегтевой битумной мастике; 3 - пенополистироловая плита 4 - рубероид, наклеенный на горячем битуме расчетные сопротивления паропроницанию кв.м·ч·мм рт.ст/г =10,3; 5 - железобетонные плиты; 8.2 Подбор плит перекрытия Для подбора плит перекрытия производим сбор нагрузок на 1 м2 покрытия. Таблица 8.1 Сбор нагрузок на 1 м2 № Наименование нагрузки Нормативная нагрузка Коэффициент надежности Расчетная на­грузка 1 2 3 4 5 1. Слой гравия на битум­ной мастике 18 1,3 23,4 2. 4 слоя рубероида на би­тумной мастике: 9,2 1,2 11,04 1 2 3 4 5 3. пенополистироловая плита 2 1 2 4. рубероид, наклеенный на горячем битуме 1,55 1,2 1,86 5. Снеговая нагрузка 150 1,4 210 Итого: 248,3 По полученной общей нагрузки подбираем марку плиты перекрытия Выбираем плиту ребристую, предварительно напряженную, размером 1,5 x 6 м, марки 2ПГС6-2Ат IV с расчетной нагрузкой 370 кг/м2 . Расчетная на­грузка плиты составляет 165 кг/м2 . 8.3 Расчет и конструирование полов Покрытие пола. Покрытие пола принимаем бетон кл.В22,5 на безискровом заполнителе(щебень или песок исключающий искрообразование) – 25мм. Подстилающий слой – бетон кл.7,5 – 100мм. Основание – уплотненный щеб­нем грунт – 60мм. Стяжка из цементно-песчаного раствора М-150 по уклону, толщиной 20 мм. 9 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЯ 9.1 Расчетная глубина сезонного промерзания грунта , (9.1) где dfn – нормативная глубина промерзания, для РБ dfn = 1,8 м; kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения. kh = 0,6 для мельницы (пол по грунту). м 9.2 Расчет оснований по деформациям (9.2) где и - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3; k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с ) опре­делены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1; - коэффициенты, принимаемые по табл. 4; - коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м - =1, при b ³ 10 м - =z 0 /b +0,2 (здесь z 0 =8 м); b - ширина подошвы фундамента, м; - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с уче­том взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3 ); - то же, залегающих выше подошвы; - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фун­дамента, кПа (тс/м2 ); d 1 - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или по формуле (9.3) где - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со сто­роны подвала, h s = 1,5 м; - толщина конструкции пола подвала, = 0,22 м; - расчетное значение удельного веса конструкции пола под­вала, = 5,2 кН/м3 (тс/м3 ); - глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается = 2 м, при ши­рине подвала B > 20 м - = 0). м 9.3 Расчет ленточного фундамента Производим сбор нагрузок на 1 погонный метр ленточного фундамента под кирпичную стену мельницы. Нагрузка от собственного веса кровли, снега, покрытия и перекрытия кг/м Нагрузка от собственного веса кирпичной стены толщиной 0,24 м и высо­той 8,95 м. и утеплителя толщиной 0,04 м и высотой 8,95 м. кг/м Суммарная нагрузка кг/м кН/м Определим ориентировочную ширину фундамента здания по формуле (9.4) N – расчетное сопротивление грунта основание; R ср – расчетное сопротивление грунтов, принимаем приближенно R = R 0 = 300 кПа (Таблица П 2.5/1/) - коэффициент учитывающий меньший удельный вес грунта лежащего на обрезах фундамента по сравнению с удельным весом материала фундамента (в практических расчетах принимается ) м примем b = 0,5 м кПа Так как кПа, R ср < R , то ширина фундамента определена верно, и может быть принята за окончательный размер. 10 РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ И РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 10.1 Определение расчетного расхода воздуха в системах вентиляции Определение воздухообмена для удаления избыточной теплоты , (10.1) где Lwz – расход воздуха, удаляемой из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов и на технологические нужды м3 /с; Q – избыточный явный тепловой поток в помещении; C – теплоемкость воздуха (1200 Дж/(м3 ·0 С)); tin – температура воздуха, подаваемого в помещение; tl – температура воздуха, удаляемого из помещения; twz – температура воздуха в обслуживаемом помещении; , (10.2) где Q выд – тепловой поток, выделяемый в помещение различными источни­ками; Q пот – тепловой поток, теряемый наружными ограждениями. 10.1.1 Определение теплопоступления Теплопоступление от электродвигателей и механического оборудования , (10.3) – установленная мощность эл.дв., Вт; – коэффициент использования установленной мощности (0,7…0,9); – коэффициент загрузки (0,5…0,8); – коэффициент одновременности работы электродвигателей (0,5…1); – Коэффициент перехода механической энергии в тепловую (0,1…1); – КПД электродвигателя (0,75…0,9). Примем установленную мощность электродвигателей кВт Вт Теплопоступление от освещения , (10.5) E – освещенность (Е ≈ 300 Лк при люминицентных светильниках); F – площадь помещения (210,2 м2 ); q осв – удельное выделение теплоты на 1 Лк освещенности (0,05…0,13 Вт); η – доля тепловой энергии, попадающей в помещение, если лампа нахо­дится вне помещения (за остекленной поверхностью) или в потоке вытяж­ного воздуха (η = 0,55). Вт Количество теплоты, выделяемое людьми , (10.6) ni – число людей в определенной физической группе i ; q л i – тепловыделение одного человека в группе , (10.7) βи – коэффициент, учитывающий эффективность работы (βи = 1,07 – работы средней тяжести); βод – коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды (0,65 – для обычной одежды); v в – скорость движения воздуха в помещении (0,2…0,4 м/с при работах средней тяжести). Вт/чел Вт Количество теплоты солнечной радиации, поступающее в помещение через непрозрачные и прозрачные ограждения Теплопоступление от солнечной радиации через остекленное ограждение , (10.8) Теплопоступление через непрозрачные поверхности , (10.9) F 0 , F п – площадь поверхности остекления и покрытия, м2 ; q 0 – удельное поступление тепла солнечной радиации через остекление в зависимости от широты местности и ориентации по сторонам горизонта (q 0 = 80 Вт/м2 для северной ориентации (СНиП 2.01.01-82)); q п – удельное поступление тепла через покрытие (q п = 17,5 Вт/м2 ); A 0 – коэффициент, учитывающий характер и конструкцию остекления (для обычных оконных стекол A 0 = 1,45); k п – коэффициент, учитывающий конструкцию покрытия. Вт Вт Общее теплопоступление Вт 10.1.2 Определение теплопотерь помещения Потери тепла через ограждающие конструкции , (10.10) где Ai – расчетная площадь ограждающих конструкций, м2 ; Ri – сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции; , (10.11) αв , αн – коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхности ог­раждения; Rk – термическое сопротивление ограждающих конструкций; , (10.12) R 1 , R 2 , Rm – термическое сопротивление отдельных элементов ограждающей конструкции; R вп – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки; αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждений конст­рукции по местным условиям определяется по формуле: , (10.13) v = 3,6 м/с – минимальное из средних скоростей ветра за июль (СНиП 2.01.01 – 82); tp – расчетная температура воздуха в помещении; text – расчетная температура наружного воздуха (-350 С для Уфы по СНиП 2.01.01 – 82); Вт/(м2 ·0 С) (м2 ·0 С)/Вт (м2 ·0 С)/Вт Потери теплоты ограждающих конструкций в зимний период Вт Потери теплоты ограждающих конструкций в летний период Вт Определим избыточный явный тепловой поток в летний период Вт Определим воздухообмен для удаления избыточной теплота м3 /с Определим воздухообмен для удаления вредных веществ Lw,z =0,1 — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м3 /ч. m po =0,0003 — расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в воздух помещения, кг/с; q w,z ,=0,0006 q l=0,00006 — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемом соответственно из обслуживаемой или рабочей зоны помещения и за ее пределами, кг/м3; q in=0 — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м3; Так как воздухообмен рассчитанный для удаления избыточного тепла оказался больше воздухообмена для удаления вредных веществ, то расчет системы вентиляции ведем по нему. Рассчитаем площадь воздуховода системы вентиляции где Q – необходимый воздухообмен, м3/с nм максимальную скорость движения воздуха, м/с, по формуле n м = К n n n n= 3,5 - нормируемая скорость движения воздуха, м/с,в обслуживаемой зоне или на рабочих местах в рабочей зоне помещения: (СНиП 2.04.05-91 приложение 3) К= 1,8 - коэффициент перехода от нормируемой скорости движения воздуха в помещении к максимальной скорости в струе, определяемый по обязательному приложению 6 (СНиП 2.04.05-91) n м = К n n =3,5*1,8=6,3 м/с Принимаем воздуховод из оцинкованной стали d = 0,65 м по ГОСТ14918-80 11 РАСЧЕТ РАСХОДА ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ И РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 11.1 Определение тепловой мощности системы отопления (11.1) Вт Вт так как общее теплопоступление (от электродвигателей и механического оборудования, выделяемое людьми, от освещения, от солнечной радиации через остекленное ограждение, через непрозрачные поверхности) значи­тельно больше потери теплоты ограждающих конструкций в зимний период, то отопление не рассчитываем. 12 РАСЧЕТ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СЕТЕЙ И ВОДОСНАБЖЕНИЯ 12.1 Расчет водоснабжения Определим необходимый расход воды Водоснабжение цеха по переработке зерна (мельница) предусматривается от существующего поселкового водопровода. Подключение осуществляется врезкой в существующий водопровод с устройством двух проектируемых ко­лодцев с установкой у них отключающей арматуры. Напор в точку подключения 50 – 60м. Наружная сеть водопровода принята закольцованная и прокладывается в земле на глубине не менее 2,30 м от пла­нировочной поверхности земли до низа трубы диаметром 110 мм из полиэти­леновых труб ПНД типа С по ГОСТ 18599 – 83. Учет расхода воды преду­сматривается крыльчатым счетчиком воды ВСКМ – 30/504. Расход воды на внутреннее пожаротушение составляет 10 л/с (2 струи по 5 литров на секунду). Пожарные краны приняты диаметром 65 мм. Сис­тема водопровода монтируется из стальных электросварных труб ГОСТ 10704 – 74ж и стальных водогазопроводных труб ГОСТ 3262 – 75ж. Примерный суточный расход воды в пиковые периоды загрузки мельницы составляет примерно 518,4 л/сут. Определим средний часовой и секундный расход воды: л/ч л/с Определим необходимый диаметр трубопровода для водоснабжения цеха при скорости движения воды 1 м/с , (12.1) vв – средняя скорость движения воды; м Примем диаметр трубопровода равным 10,2 мм 12.2 Расчет канализационных сетей Канализация не требуется т.к. в технологическом процессе производства муки вода используется полностью, и ее расход мал БИБЛИОГРАФИЯ 1. СНиП || - 3-79** «Строительная теплотехника» 2. СНиП 01.01-82 «Строительная климотология» 3. СНиП 2.02.01-83 «Основание зданий и сооружений» 4. СНиП ||-26-76 «Кровли» 5. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Технико-экономическое обоснование проектирования………………..….5 2. Исходные данные……………………………………………………….……6 3. Описание технологического процесса………………………………….…..7 4. Выбор технологического оборудования……………………………………8 5. Планировка помещений……………………………………………………..9 6. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций и конструирование наружных стен помещения……………………………………………...…10 7. Расчет и конструирование окон и дверей…………………………………13 8. Расчет и конструирование перекрытия, потолка, кровли и пола………..14 9. Расчет и конструирование фундаментов здания…………………………17 10. Расчет расхода тепла на отопление ………………………………………20 11. Разработка схемы отопления………………………………………………24 12. Расчет канализационных сетей водоснабжения ..……………………....25 БИБЛИОГРАФИЯ………………………………………………………...27