Развитие сельской теплофикации

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Краткое описание объекта

1. Определение расчетного воздухообмена

2. Расчет теплового баланса помещения

3. Выбор системы отоплния и вентиляции

4. Выбор калорифера

5. Аэродинамический расчет воздуховода и выбор вентилятора

6. Расчет вытяжной вентиляции

Список литературы

отопление вентиляция воздухообмен тепловой

Введение

Повышение эффективности сельскохозяйственного производства, улучшение культурно-бытовых условий жизни села во многом зависят от развития и совершенствования сельской энергетики.

В общем энергетическом балансе сельских районов ведущая роль принадлежит тепловой энергии. Она расходуется на отопление производственных, жилых и общественных зданий, создание микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях и сооружениях защищенного грунта, сушку сельскохозяйственных продуктов, получение искусственного холода, в кормопроизводстве и на многие другие цели.

Поэтому развитие сельской теплофикации стало одним из главных условий дальнейшего подъема сельского хозяйства, перевода его на индустриальную основу.

Краткое описание объекта

В данной работе производится расчет отопления и вентиляции для коровника на 400 голов беспривязного содержания. В коровнике содержатся лактирующие коровы с удоем 15 литров и живой массой 600 килограмм.

Объект расположен в Московской области.

Расчетная отопительная температура -3,2 С.

Расчетная вентиляционная температура -14 С.

Наружная температура -25С.

Атмосферное давление 99,2 кПа.

Протяженность с северо-запада на юго-восток.

Стены коровника выполнены из керамзитобетонных панелей, окрашенных известковым раствором.Кровля коровника из асбоцементных волнистых листов.

Полы бетонные.

Вентиляция приточная с механическим побуждением.

Отопление воздушное совмещенное с приточной вентиляцией.

1. Определение расчетного воздухообмена

Необходимый воздухообмен при повышенной концентрации углекислого газа в помещении определяется по формуле:

V_r - количество углекислого газа, выделяемого в помещении, м³/ч;

С_Н=0,3 л/м³ - концентрация углекислоты.

С_В=2,5 л/м³- допустимая концентрация углекислого газа.

Количество углекислого газа, выделяемого в помещении:

С_Ж=172 л/ч - норма выделения углекислоты одним животным;

n_Ж=400 - количество животных;

k=1- коэффициент выделения животными углекислоты.

Воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги находится по формуле:

W - масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч;

d_В =3 г/кг - влагосодержание внутреннего воздуха.

d_Н=0.3 г/кг - наружного приточного воздуха.

- плотность воздуха при температуре помещения, кг/м^3.

Влагу, выделяемую животными, определяют по формуле:

n=400 - количество животных с одинаковым выделением водяных паров;

w=549 г/ч - выделение водяных паров одним животным;

k_t=1- коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемых животным водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения;

k=1 - коэффициент выделения животными водяного пара, зависящий от влажности внутри помещения.

Плотность сухого воздуха в зависимости от температуры и барометрического давления определяется по формуле

t_B=3C - температура внутреннего воздуха;

P_Б=99 кПа - барометрическое давление.

Кратность воздухообмена определяется по формуле

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Q_w= 98387 м³/ч - расчетный воздухообмен;

Объем коровника:

Высота помещения 9-12 метров, для расчетов выбрал высоту равную 9 метрам.

2. Расчет теплового баланса помещения

Ориентация здания по сторонам света

Помещение для содержания коров имеет размеры 96х18х9 м. Потолки в коровнике отсутствуют. Полный объем помещения 15552 м³. Расположение коровника с северо-запада на юго-восток. Стены коровника выполнены из керамзито-бетонных панелей толщиной =0.31 м с теплопроводностью =0.2 Вт/(мС) покрыты известковым раствором толщиной =0.0012 м с теплопроводностью =0.76 Вт/(мС). Кровля осуществлена волнистой асбофонерой толщиной =0.008 м теплопроводностью =0.35 Вт/(мС) . Полы деревянные с прослойкой из битумной мастики на утрамбованном грунте.

Поток теплоты, теряемой помещением, складывается из основных потерь теплоты через все его наружные ограждения и добавочных теплопотерь

Основные потери теплоты складываются из потерь через наружные стены, окна, двери, крышу и пол.

Общая площадь поверхности 66 оконных блоков с двойным раздельным остеклением

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Значение сопротивления теплопередачи окон

R₀=0.38 м²*С/Вт

Потери тепла через ограждение вычисляются по формуле

,

где R₀ - общее сопротивление теплопередаче ограждения, м²*С/Вт;

F=F_ОК - площадь поверхности ограждения, м²;

t_В и t_Н - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха,С;

n - коэффициент, зависящий от положения наружного ограждения по отношению к наружному воздуху.

Основные потери теплоты через окна

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Общая поверхность одинарных дверей F_ДВ=12 м² ,сопротивление теплопередаче R₀=0.43 м²С/Вт. Потери тепла через двери составят:

Площадь поверхности наружных стен коровника и помещения для раздачи грубых кормов

Потери тепла через наружные стены

Потери через кровлю:

Ro=1.324

Потери теплоты через полы вычисляются по зонам - полосам шириной 2 м, параллельных наружным стенам.

Зоны полов

- для первой зоны R_П=2.15 м²С/Вт;

- для второй зоны R_П=4.3

-для третьей зоны R_П=8.6

- для четвертой зоны R_П=14.2 м²С/Вт.

Площади всех четырех зон:

F1=27648

F2=880

F3=688

F4=504

Суммарные теплопотери по всем зонам пола

Общие теплопотери через все ограждения

3. Выбор системы отоплния и вентиляции

В коровнике устанавливаем воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией. Вентиляцию берем приточную с механическим побуждением и естественную вытяжную. Подогрев воздуха производится в калориферах, работающих на воде. Т.к. помещение имеет большие габариты, берем две независимых системы воздуховодов, в каждой из которых две ветви трубопроводов. Подача воздуха в помещение осуществляется двумя вентиляторами (по одному в каждой системе воздуховодов). Вентиляторы и калориферы размещаем в вентиляционных камерах с юго-западной стороны здания.Выходные отверстия располагаем в горизонтальной плоскости с двух сторон воздуховода.

4. Выбор калорифера

Определение теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха, производится по формуле

(2.4)

где Q=98387 м³/ч - расчетный воздухообмен помещения;

=1.24 кг/м³ - плотность воздуха при расчетной температуре t_B=3С внутри помещения;

tk=tв

tн- по приложению 3.

с=1 кДж/(кгС) - удельная изобарная теплоемкость воздуха;

t_H=-25С - температура наружного воздуха.

Значение теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха

Т.к. в коровнике установлено две одинаковых системы вентиляции, то расчет калорифера можно вести по половине расчетного воздухообмена. Предварительная массовая скорость воздуха в калорифере берется равной (v)_Р=12 м/с и определяется расчетная площадь живого сечения для калорифера [2]

Т.к. площадь живого сечения велика, то необходимо взять два калорифера при параллельной работе (по ходу воздуха). Тогда площадь живого сечения каждого калорифера будет равна f_P/2=0.548 м².

В таблице калориферов [2] данной площади больше всех соответствует КВБ №10

- площадь поверхности нагрева F=47.8 м²;

- площадь живого сечения по воздуху f=0.558 м²;

- площадь живого сечения по теплоносителю f_Т=0.0107 м².

Действительная массовая скорость воздуха для данного калорифера уточняется по формуле [2]

Скорость воды в трубках калорифера определяется по следующей формуле [2]

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

, (3.3)

где _В=1000 кг/м³ - плотность воды;

с_В=4.19 кДж/(кгС) - удельная теплоемкость воды;

t_Г =95С и t₀=70С - температура воды на входе в калорифер и выходе из него;

f_Т=0.0107 м² - площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя.

Два калорифера подключены параллельно к трубам теплоносителя, поэтому каждый калорифер обеспечивает половину теплового потока, передаваемой одной системой вентиляции (0.5Ф/2) на нагрев воздуха.

Т.к. в коровнике присутствует избыточное тепловыделение, то температура после калорифера подбирается по Нd-диаграмме и не будет соответствовать температуре внутри коровника. Температура воздуха после калорифера t_К=-2 С.

Скорость движения воды в калорифере составит

Действительный поток теплоты, передаваемый двумя калориферными установками нагреваемому воздуху [2]

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

, (3.4)

где k=23.7 Вт/(м²С) [2] - коэффициент теплопередачи;

F=47.8 м² - площадь нагрева калорифера;

t'_CP=82.5 С - средняя температура воды;

t_СР=-3,6 С - средняя температура нагреваемого воздуха.

Поток теплоты, выделяемой двумя калориферами, подключенных параллельно по теплоносителю, равен

5. Аэродинамический расчет воздуховода и выбор вентилятора

Подача вентиляторов принимается по значению расчетного воздухообмена с учетом подсосов воздуха в воздуховодах. Т.к. подача воздуха в помещение будет осуществляться по двум независимым ветвям воздуховода, то будем рассчитывать одну ветвь, приняв в ней объем воздуха равный половине расчетного [2]

, (4.1)

где k_П=1.15 - поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах;

t=-25 C - температура воздуха, проходящего через вентилятор;

t_В=3 С - температура воздух внутри помещения.

Подача одного вентилятора

Полное расчетное давление, которое должен развивать вентилятор определяется по формуле [2]

, (4.2)

где 1.1 - запас давления на непредвиденные сопротивления;

- потери давления на трение и в местных сопротивлениях в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети, Па;

R - удельная потеря давления на трение, Па/м;

l - длина участка воздуховода, м;

- потеря давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па;

v - скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;

- плотность воздуха в трубопроводе, кг/м³;

Р_ДВЫХ - динамическое давление на выходе из сети, Па;

Р_К - сопротивление калориферов, Па.

Q будем брать четверть так как рассматриваются четыре зоны.

Q=24596,7 м³/ч.

Приняв скорость движения воздуха на участке №1 равной 15 м/с, на участке №2 - 12 м/с, а на участке №3 - 6 м/с.

диаметры воздуховодов определяются по формуле

При помощи номограммы определяются потери давления на трение в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети

Для участка №1

d1=1,61 м v1=15 м/с R1=15 Па/м

Коэффициенты местных сопротивлений для участка №1 элементов проточной системы

- вход в жалюзийную решетку с поворотом потока =2;

- диффузор вентилятора =0.15;

- отвод круглого сечения под углом 90 =0.15.

Коэффициенты местных сопротивлений для участка №2 элементов проточной системы

Для участка №2

d2=1,7 м v2=12 м/с R2=9,2 Па/м

- внезапное сужение сечения =0.25;

Для участка №5

d5=0,93 м v5=6 м/с R5=2.7 Па/м

Коэффициенты местных сопротивлений для участка №1 элементов проточной системы

- внезапное сужение сечения =0,1;

- отвод 90 круглого сечения =0.15;

- 64 выходных боковых отверстий =1,45*64=92,8;

Таблица 1

Бланк расчета системы вентиляции

№ уч.	QB м3/ч	l, м	v,м/с	d, м	R Па/м	Rl Па		РД Па	Z, Па	Rl+Z Па
1	73790,1	10	15	1,61	15	150	2,3	150	345	495
2	49193,4	8	12	1,7	9,2	73,6	0,25	90	22,5	96,1
5	24596,7	50	6	0,93	2,7	135	93,05	38	3535,9	3670,9

Общая потеря давления в воздуховоде определяется путем суммирования потерь на всех его участках

Па.

Равномерное распределение приточного воздуха по длине вентилируемого помещения при помощи магистрального воздуховода постоянного сечения обеспечивается за счет различных по площади его воздуховыпускных отверстий.

(4.4)

Q₁=24596,7 м³/ч - расход воздуха в воздуховоде;

n=64 - число отверстий;

v=8 м/с - скорость воздуха на выходе из отверстия.

Число отверстий в воздуховоде должно удовлетворять неравенству

(4.5)

Неравенство (4.6) верно, следовательно число отверстий выбрано верно.

Площадь i-го отверстия находится по формуле

, (4.6)

Коэффициент А определяется по формуле

, (4.7)

где 0.65 - коэффициент расхода;

Результаты расчетов заносим в таблицу.

F=0,678 м² - площадь сечения воздуховода.

Динамическое давление воздуха на выходе из сети

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Па

Сопротивление калориферной установки К3ПП №10 при массовой скорости воздуха 12 кг/(см²) равно Р_К = 95 Па.

Полное расчетное давление

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Па

6. Расчет вытяжной вентиляции

Скорость воздуха в вытяжной шахте при естественной тяге находится по формуле

,

где h=3 м - высота вытяжной шахты;

t_B=3 C и t_НВ= -14 C - расчетная температура наружного и внутреннего воздуха.

м/с

Площадь поперечного сечения всех вытяжных шахт при естественной тяге [2]

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Число вытяжных шахт

где f=1 м² - площадь живого сечения одной шахты (размеры шахты 1х1 м).

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принимаем 34 шахт квадратного сечения 1х1 м.

Список литературы

1. Драганов Б.Х. Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве. М.: ”Агропромиздат”, 1991.

2. Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве. М.: ”Агропромиздат”, 1985.

3. Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. М.: ”Агропромиздат”, 1986.

4. Справочник. Асинхронные двигатели серии 4А,: Энергоатомиздат, 1982.

5. Строительные нормы и правила. Строительная климатология и геофизика. СНиП 2.01.01-82.

Размещено на Allbest.ru