Курсовая работа: Отопление и вентиляция животноводческих зданий
|
Название: Отопление и вентиляция животноводческих зданий Раздел: Рефераты по физике Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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
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
Примечание:
В таблицу 3 записываем выделение вредности животными /2/. Таблица 3 Выделение теплоты, влаги и углекислого газа свиньями
В таблицу 4 выписываем температурные коэффициенты /2/. Таблица 4 Температурные коэффициенты для свиней
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
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. 2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства/Л.С. Герасимович, А.Г. Цубанов, Б.Х. Драганов, А.Л. Синяков. – Мн.: Ураджай, 1993. – 368 с. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
=
=
1,99
=
,



,
,
;
.
;
,









,
,
,
;



,



.
,
,



,
.
;
,
.
.
,
,
;
;
;
;
,
,
.