Отопление животноводческого комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Задание

Комплекс с законченным производственным циклом на 4800 свиней в год

Основные помещения комплекса и их размеры:

1. Свинарник откормочник на 420 голов 18х48х3,6х5,9 м

2. Свинарник для свиноматок на 20 голов 18х31х3,6х5,9 м

3. Свинарник для холостых и супоросных маток на 240 голов 18х48х3,6х5,9 м

4. Свинарник на 500 поросят отъемышей 18х114х3,6х5,9 м

5. Административно-бытовой блок - 1шт 12х15х3 м

Коэффициент остекления животноводческих помещений 0,22

Средняя масса животных: свиней на откорме - 140 кг

свиноматок - 160 кг

поросят-отъемышей - 25 кг

Численность основных рабочих - 25 чел.

Подобрать калорифер и вентилятор отопительно-вентиляционной установки для свинарника откормочника на 420 голов

Параметры теплоносителей:

Температура воды на горячее водоснабжение - 500 С.

Давление пара, поступающего на технологические нужды, - 45 кПа.

Температура воды на отопление /поступающей в калорифер/ - 1100С.

Температура воды после отопления / на выходе калорифера/ - 800 С.

Состав рабочей массы топлива, %

СР = 41,5 HР = 2,9

ОР = 13,1 SР = 0,4

WР = 33,5 AР = 8,0

Коэффициент избытка воздуха б = 1,65



1. Тепловой поток системы отопления каждого животноводческого помещения определяется на основании уравнения теплового баланса

Фот= Фогр+ Фв+ Фисп+ Финф+ Фж, Вт (1.1)

Фогр=qoVн(tв- tн), Вт (1.2)

Фогр1=0.774*1238.42*(18+38)=53723.03 Вт.

Фогр2 =31908.1 Вт; Фогр3 =55641.7 Вт;Фогр4=23193 Вт;

Фогр5 = 21563 Вт.

где Vн 1 =1238.42 м3- объем здания по наружному обмеру, м3;

Vн 2 =706.72м3; Vн 3 =1238.42 м3; Vн 4 =3253.3 м3; Vн 5 =540 м3

tв1 = tв3 = tв5 =180С - расчетная температура внутреннего воздуха, 0С;

tв2 = tв4 =180С

tн =-380С - расчетная температура наружного воздуха, 0С.

Удельная отопительная характеристика qo определяется с учетом размеров и особенностей здания

q0= 1,06 , Вт/м2 0С (1.3)

где Р1=107.8 - периметр здания, м;

Р2=73.8м; Р3=107.8м; Р4=239.8м;Р5=54м.

S1=283 - площадь здания в плане, м2;

S2=182.9 м2; S3=283 м2;S4=673.6 м2; S5=180 м2;

о =0.22- коэффициент остекления (отношение площади остекления к площади наружных стен);

h 1=h2=h3=h4=3.6м. - высота наружных стен, м;

h5=3м

Кст, Ко, Кпт, Кпл - коэффициент теплопередачи соответственно наружных стен, остекления, перекрытия и пола.

При расчете отопительной характеристики можно принять следующие значения коэффициентов теплопередачи: для наружных стен - 1,1..1,4 Вт/м2К; для перекрытия - 0,8…1,4 Вт/м2К; для остекления (двойного в деревянных переплетах) - 3 Вт/м2К; для полов - 0,25 Вт/м2К. Чем ограждение более высокого качества, ниже коэффициент теплопроводности используемых материалов. Чем больше толщина ограждений, тем значения коэффициентов теплопередачи принимаются в меньшую сторону

q01 = 1,06 =1.06 *107.8\283*(1.1+0.22(3-1.1))+1\3.6(0.9*0.8+0.6*0.25)=0.774 Вт/м2 0С

q02 =0.8 Вт/м2 0С; q03 =0.77 Вт/м2 0С;q04 =0.56 Вт/м2 0С;q05 =0.7 Вт/м2 0С.

Тепловой поток, расходуемый на нагрев приточного воздуха, определяется по следующему выражению

Фв= 0,278Lрс (tв- tн), Вт (1.4)

Фв1= 0,278*15050*1.41(18+38)=342535 Вт.

Фв2=15748 Вт. Фв3=188984 Вт. Фв4=991740 Вт.

где Lр - расчетный объем приточного воздуха, м3/ч;

- плотность воздуха при расчетной температуре внутри помещения, кг/м3; Плотность воздуха зависит не только от его температуры, но и от барометрического давления местности и определяется

, кг/м3 = 1.41 кг/м3 (1.5)

где Р - расчетное барометрическое давление в данной местности, кПа; (для

Иркутска 95,2 кПа);

t -38; температура воздуха, 0С.

с- удельная изобарная теплоемкость воздуха равная= 1 кДж/кг0С.

Lр1 = =50*420*0.86/2-0.3=15050 м3/ч.

Lр2 =716 м3/ч; Lр3 = 8600 м3/ч;Lр4 =17916 м3/ч.

где с- количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч;

n1=420; n2=20;n3=420; n4 =500; - количество животных в помещении;

Кt- коэффициент, учитывающий изменение выделения углекислоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения;= 0.86

с1- предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе помещения л/м3; = 2,0 л/м3

с2- концентрация углекислого газа в свежем приточном воздухе.=0.3 л/м3

Предельно допустимая концентрация углекислоты в помещениях для содержания крупного рогатого скота равна =2,5 л/м3, в помещениях для свиней = 2,0 л/м3. Содержание углекислого газа приточного воздуха, необходимого для растворения водяных паров, определяется следующим образом

Lw= , м3/ч (1.6)

Lw1= =95679.4/(11-0.5)*1.41=33060.6 м3/ч.

Lw2=1924.9 м3/ч; Lw3=6628.1 м3/ч; Lw4=14459.3 м3/ч.

где W- масса влаги, выделяющейся в помещении за час, г/ч;

dв =11; и dн =0.5;- влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг сухого воздуха,

p-плотность воздуха, кг/м3.

Суммарные влаговыделения определяются по формуле 1.8.



W=Wж+ Wисп, г/ч (1.8)

W1=85428+10251.4=95679.4 г/ч; W2= 9925.9 г/ч; W3=43304.2 г/ч. W4=107557 г/ч.

где Wж - масса влаги, выделяемой животными за час, г/ч;

Wисп - масса влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей помещения (пол, подстилка, поилки), г/ч.

Влага, выделяема животными, равна

Wж=WnК/t, г/ч (1.9)

Wж1=WnК/t =180*420*1.13=85428г/ч.

Wж2=4068 г/ч; Wж3=48816 г/ч;Wж4=101700 г/ч.

где W -выделение водяных паров одним животным, г/ч;

n1=420; n2=20;n3=240; n4 =500; количество животных в помещении;

К/t - коэффициент, учитывающий изменение выделения животными водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

Количество влаги, испаряемой со смоченных поверхностей

Wисп.= оWж, г/ч (1.10)

Wисп1.= оWж=0.12*85428=10251.4 г/ч;Wисп2.=5857.9 г/ч;Wисп3.=488.2 г/ч;Wисп4.=5857.9 г/ч.

где о- коэффициент, равный отношению количества влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей, к количеству влаги, выделяемой животными, в зависимости от условий их содержания=0.12

Для определения минимального нормативного воздухообмена, приходящегося на 100 кг живой массы животных, можно воспользоваться выражением:



Lмин= , м3/ч (1.11)

Lмин= =20*140*420/100=11760

где =20 минимальный воздухообмен на 100 кг массы животного, м3/ч,

m=140 расчетная масса животных, кг,

n=420количество животных.

Тепловой поток, расходуемый на нагрев инфильтрующегося воздуха, определяется с учетом его поступления через неплотности в ограждениях (особенно через световые проемы), при открывании ворот и дверей, а также возможного превышения расхода приточного воздуха над расходом удаляемого. Рекомендуется принимать теплопотери на инфильтрацию в размере 30% теплопотерь через ограждения конструкции. Таким образом

Финф=0,3 Фогр, Вт

Финф1=0,3 *53723.03=9572.4 Вт; Финф2=9572. 4 Вт;

Финф3=16692.5 Вт;;Финф4=26374.6 Вт.

Тепловой поток, выделяемый животными, складывается из скрытых тепловыделений и свободных (явных) тепловыделений.

Скрытые тепловыделения, будучи связаны с процессами влагообмена животных с окружающей средой, приводят к увеличению содержания водяных паров внутри помещения. При этом температура внутри помещения не изменяется. Такие тепловыделения характеризуют тепловыделения животных, но не относятся к теплопоступлениям в помещение и не входят в его тепловой баланс.

Свободные тепловыделения расходуются непосредственно на нагревание воздуха внутри помещения. Они представляют собой теплопоступления в помещения и определяются по выражению:

Фж= q n К//t, Вт (1.12)

Фж1=300*420*0.67=84420 Вт; Фж2=5504 Вт; Фж3=66048 Вт; Фж4= 47300Вт.

где q1=300 Вт; q2=320 Вт; q3=320 Вт; q4=110 Вт;- поток свободной теплоты, выделяемой одним животным, Вт;

n1=420; n2=20;n3=420; n4 =500; - количество животных в помещении,

К//t= 0.67 - коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животным теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещен

Тепловой поток, расходуемый на отопление блока административно-бытовых помещений, определяется по удельной тепловой характеристике, которая учитывает расход теплоты и на его вентиляцию:

Фбот= qт Vбн (tбв- tн)а=766279 Вт (1.13)

где qт- удельная теплота характеристика здания, Вт/м3 0С;

Vбн=540 м3; объем здания по наружному обмеру, м3;

tбв- =180С; расчетная температура воздуха внутри административно-бытового блока, 0С;

а - поправочный коэффициент, учитывающий влияние разности расчетных температур воздуха на значение тепловой характеристики.

Для административно-бытовых зданий удельная тепловая характеристика определяется

qт= 1,163 = 271.63 Вт / м3. 0С, (1.14)

где -0.22; коэффициент остекления административно-бытового блока;

Fбс =162 м2;площадь поверхности наружных стен, м2;

Sб =180 м2;площадь здания в плане, м2.

Расчетная температура воздуха внутри административно-бытового блока принимается равной 180С.

Поправочный коэффициент а определяется по формуле

а= 0,54+=0.54+22/18+38=0.93 (1.15)

Результаты расчета теплового потока на отопления всего животноводческого комплекса сводятся в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Результаты расчета теплового потока на отопление животноводческого комплекса

Помещение комплекса	Составляющие уравнения теплового баланса помещения	Тепловой поток на отопление Фот, кВт	Количество помещений	Тепловой поток на отопление однотипных помещений
	Фогр, кВт	Фв, кВт	Фисп, кВт	Финф, кВт	Фж, кВт
1 2 3 4 5	53.7 31.9 55.6 23.2 14.5	330.7 15.7 195.7 1027		16.1 9.6 16.6 6.9	108.4 5.5 66 47.3	508.9 62.7 334.1 1104.6 766.3

После этого определяется суммарный тепловой поток на отопление всего животноводческого комплекса .=9674.7 кВт.

1.1 Расчет теплового потока на горячее водоснабжение животноводческого комплекса

Тепловой поток, расходуемый на горячее водоснабжение для санитарно-гигиенических нужд

; Вт

Фгвсг1=2.5*0.278*4.2(50-5)*4.5*420/24=10344 Вт

Фгвсг2=656.7 Вт; Фгвсг3=7881Вт;Фгвсг4= 4105Вт.

где -=2.5; коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течении суток (принимается равным 2,5);

- удельная массовая теплоемкость воды (= 4,2 кДж/кг0С);

mс.г1.=4.5; mс.2.=20;mс.3.=6;mс.г4.=1.5;среднесуточная норма потребления горячей воды на санитарно-гигиенические нужды, кг;

n1=420; n2=20;n3=420; n4 =500; количество животных в помещении;

=50; -температура горячей воды на санитарно-гигиенические нужды, 0С (табл.1.4);

tх- температура холодной воды (в холодный период года принимается равной= 50С, а в теплый 150С)

Тепловой поток, расходуемый на горячее водоснабжение для поения животных в холодный период года, определяется так же, исходя из среднесуточной нормы потребления



= 2.5*0.278*4.2*(10-5)*4 *420=1532 Вт. (1,15)

Фгвn2=145 Вт; Фгвn3= 1751 Вт;Фгвn4=608 Вт.

где mп1=4; mп2=12;mп3=12;mп4=2; среднесуточная норма потребления горячей воды на поение животных в холодный период года, кг (см. табл. 1.4.);

n1=420; n2=20;n3=420; n4 =500; - количество животных,

=100С; расчетная температура воды, поступающей на поение животных, 0С (табл.1.4.).

Для бытовых нужд обслуживающего персонала горячая вода используется в душевых, размещенных в блоках бытовых помещений, и в умывальных общего пользования, находящихся непосредственно в помещениях, где содержатся животные.

Тепловой поток, расходуемый на горячее водоснабжение душевых в блоке бытовых помещений

=

=0.278* 1350*0.99*4.2*(55-5)=78024Вт. (1,16)

где =1350;часовой расход горячей воды, л/ч;

- удельный вес воды при ее средней температуре, кг/л (= 0,99 кг/л);

=4.2;-удельная массовая теплоёмкость воды;

- расчетная температура горячей воды для бытовых нужд, 0С

(= 550С);

=50С - температура холодной воды.

Часовой расход горячей воды для душевых бытовых помещений определяется из расчета одновременной работы всех душевых сеток

= 1350 л/ч. (1.17)

где Vс - часовой расход воды на одну душевую сетку, л/ч (Vс = 270 л/ч);

nс=5;количество душевых сеток (на 5-7 основных рабочих принимается одна душевая сетка).

Тепловой поток, расходуемый на горячее водоснабжение умывальных в каждом животноводческом помещении

, =18494Вт (1.18)

где =80 л/ч.- часовой расход горячей воды в умывальных, л/ч.

4.2;-удельная массовая теплоёмкость воды,

=0.99;- удельный вес воды при ее средней температуре, кг/л

=550С - расчетная температура горячей воды для бытовых нужд, 0С

=50С - температура холодной воды

Часовой расход горячей воды в умывальных каждого животноводческого помещения определяется так же из расчета одновременной работы всех умывальных точек

=320 л/ч. (1.19)

где Vу- часовой расход воды на одну умывальную точку, л/ч (Vу = 80 л/ч);

nу=4; количество умывальных точек в каждом животноводческом помещении.

Результаты расчета теплового потока на горячее водоснабжение животноводческого комплекса сводятся в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Результаты расчета теплового потока на горячее водоснабжение животноводческого комплекса

Помещение комплекса	Составляющие теплового потока на горячее водоснабжение животноводческого комплекса	Тепловой поток на горячее водоснабжение Фгву; Фгвд.	Количество помещений	Тепловой поток на горячее водоснабжение одинаковых помещений
	Фгвсг кВт	Фгвн кВт	кВт	кВт
	10.3 0.65 7.9 4.1	1.5 0.15 1.8 0.6			78 18.5

После этого определяется суммарный тепловой поток на горячее водоснабжение всего животноводческого комплекса =124.6 кВт.

1.2 Расчет теплового потока на технологические нужды

Тепловой поток, расходуемый на тепловую обработку кормов, рассчитывается для каждой группы животных отдельно по каждому виду корма

=0.278*4*5*0.3*2660*420/24=116468Вт (1.24)

Фmk2=69363; Фmk3=77465; Фmk4=11092; Фmk5=44368; Ф6=133106; Фmk7=92434; Фmk8=277304 Вт.

Фmkоб=821.7 кВт.

где - коэффициент неравномерности потребления теплоты на приготовление кормов в течении суток (принимается равным 4);

mк1 =5; mк2 =3; mк3 =5; mк4 =3; mк5 =5; mк6 =3; масса данного вида корма, подлежащего тепловой обработке в суточном рационе одного животного, кг;

dп1 =0.3; dп2 =1.5; dп3 =0.3; dп4 =1.5; dп5 = 0.3;dп6 = 1.5; удельный расход пара на обработку данного вида корма, кг/кг;

hп-=2660; энтальпия пара, используемого на технологические нужды, кДж/кг;

n1=420; n2=20; n3=420; n4 =500; количество животных данной группы на животноводческом комплексе.

После расчета теплового потока на тепловую обработку каждого вида корма для каждой группы животных находят суммарный тепловой поток на кормоприготовление для всего животноводческого комплекса . На основании этого определяется часовой расход пара на тепловую обработку кормов для всего комплекса

,=3.6*747836/(2660-336)*0.9=1042.6 кг/ч (1,25)

где hк = 336;энтальпия конденсата, кДж/кг;

- тепловой КПД устройства для тепловой обработки кормов (= 0,85 - 0,90).

Энтальпия конденсата рассчитывается в зависимости от температуры, которая обычно бывает на 10-150С меньше температуры пара (приложение Е)

hк = св tк, кДж/кг (1.26)

где св - удельная массовая теплоемкость воды (св = 4,2 кДж/кг0С);

tк=80; температура конденсата, 0С.



Таблица 1.3 - Результаты расчета теплового потока и расхода пара на технологические нужды

Группы животных на комплексе	Количество голов на комплексе	Тепловой поток, кВт	Расход пара, кг/ч
		На кормоприготовление	На пастеризацию	На кормоприготовление	На пастеризацию
На весь комплекс		821.7		1042.6

На основании расчетов тепловых потоков на отопление, горячее водоснабжение и технологические нужды всего животноводческого комплекса определяется суммарная нагрузка

, Вт

Фоб.=9674.7+124.6+821.7=10621 кВт.



2. Расчет и выбор оборудования для отопления животноводческого комплекса

Расчет калориферов отопительно-вентиляционной системы

Расчетная тепловая мощность калориферной установки в тех животноводческих помещениях, где система отопления совмещена с системой вентиляции, принимается равной тепловому потоку на отопление данного помещения, определенному из уравнения теплового баланса

=508.9 к Вт (2.1)

Для тех помещений, в которых используется центральное водяное отопление, тепловая мощность калориферной установки принимается равной тепловому потоку, идущему на нагрев приточного воздуха

=330.7,к Вт (2.2)

Конечная температура подогретого воздуха на выходе из калориферной установки

=56.1 0С (2.3)

где, р =1.41- расчётная плотность воздуха, кг/м3;

с=1;- удельная изобарная теплоёмкасть, кДж/кг0С;

Lp =15050;- расчетный объем приточного воздуха, м3/ч;

tн =-38;- начальная температура воздуха на входе калорифера.

Расчетная площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха

,=1.39 м2 (2.4)

где (=3 кг/с- расчетная массовая скорость воздуха, кг/с.

Под массовой скоростью понимают массу воздуха, проходящего за 1 с. через 1м2 площади живого сечения калорифера. С увеличением массовой скорости повышается коэффициент теплопередачи калорифера, но возрастает и сопротивление прохода воздуха. По экономическим соображениям массоваяскорость воздуха принимается для водяных калориферов 7….10 кг/с, для паровых - 3….7 кг/с.

Технические данные парового калорифера КПС-П11:

Площадь поверхности нагрева 72,0м2,площадь живого сечения 1,65 м2.

По теплоносителю 0,0105;количество:4шт

По действительной площади живого сечения калорифера определяется действительная массовая скорость воздуха

, =15050/3600*1.65*2=0.8 кг/с (2.5)

где m =4- количество калориферов, установленных параллельно

Фактический тепловой поток, передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху:

=427680 Вт (2.7)

где к=16.5;коэффициент теплопередачи, Вт/м2 0С;

F=72- площадь поверхности нагрева одного калорифера, м2.

=100; средняя температура теплоносителя калорифере, 0С;

=10; средняя температура воздуха в калорифере, 0С.

Если в качестве теплоносителя используется вода, то , 0С

Если теплоносителем является пар с избыточным давлением менее 30 кПа, то среднюю температуру допускается принять равной 1000С

Общий тепловой поток калориферной установки равен

Фк.у.=,Вт (2.9)

Запас калориферной установки по тепловой мощности Д:

Д= =26 ? (2.10)

Тепловая мощность калориферной установки должна быть на 15…20% больше расчетного теплового потока на нагрев воздуха.

При последовательной установке нескольких одинаковых калориферов их аэродинамическое сопротивление равно.

Рк.у.=nР=688 Па. (2.11)

где Р=172; аэродинамическое сопротивление одного ряда калориферов, Па.

2.1 Расчет вентилятора отопительно-вентиляционной системы

Расчетная производительность вентилятора определяется по количеству воздуха, проходящего через калориферную установку

,=15884 м3/ч (2.12)

где Кn-1.1 поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах (стальных, пластмассовых воздуховодов длиной до 50 м; Кn=1,1) в остальных случаях - Кn=1,15.

Расчетное полное давление, которое должен развивать вентилятор, определяется с учетом того, что наиболее протяженным участком отопительно-вентиляционной системы является распределительный воздуховод. =3535.9 Па (2.13)

где Рк.у -=688; потери давления в калориферной установке, Па;

2Р=104.98 - удвоенные потери давления в распределительном воздуховоде, Па.

При условиях работы вентилятора, отличающихся от стандартных, подача и давление приводится к стандартным условиям, путем умножения на соответствующие поправочные коэффициенты.

Потеря давления в распределительном воздуховоде

=52.49, Па

где =25.38; динамическое давление воздуха в воздуховоде, Па;

=27.11; статическое давление воздуха в воздуховоде, Па.

Динамическое давление воздуха ,=25.38 Па (2.15)

где =1.41- плотность воздуха в воздуховоде;

v =6- скорость воздуха в воздуховоде (принимается равной 6…8 м/с).

Статическое давление воздуха

=27.11 Па (2.16)

где - коэффициент расхода воздуха (принимается равным 0,65);

- скорость выхода воздуха из отверстий воздуховода в помещение (рекомендуется принимать в пределах 5…8 м/с)

Мощность, необходимая для привода вентилятора,

,=206.6 Вт (2.17)

где =75.5; КПД вентилятора (табл.2.4);

-=1; КПД привода (для клиноременной передачи = 0,95, при непосредственной посадке рабочего колеса вентилятора на вал электродвигателя =1,0

Установленная мощность электродвигателя

=227.3, Вт (2.18)

где =1.15; коэффициент запаса мощности.

Технические данные вентилятора серии Ц4 - 70:

Номер вентилятора 3,15; Частота вращения 1400 мин;

Подача 1600 м3/ч; Давление 270Па; КПД 75,5%;

Мощность 0,25кВт.количество:4 шт.

2.2 Выбор и расчет отопительных приборов системы центрального водяного отопления

Для блока административно-бытовых помещений площадь поверхности отопительных приборов рассчитывается по величине теплового потока, необходимого для его отопления .

=8812218, Вт (2.19)

где=7662798; тепловой поток, необходимый для отопления административно-бытовых помещений

Для животноводческих помещений, в которых имеется центральная система водяного отопления, тепловая мощность отопительных приборов принимается равной разности между тепловым потоком на отопление данного помещения и тепловым потоком, идущим на нагрев приточного воздуха

=1.15*(508923-330723)=204930, Вт (2.20)

Фпр2=94099 Вт; Фпр3=501174 Вт; Фпр4=1656916 Вт;Фпр5=8812218 Вт.

При <центральная система водяного отопления не рассчитывается.

Таким образом, ориентировочно общая площадь поверхности отопительных приборов равна

=204930/123.2*(82.5-18)=260.4 м2 (2,21)

Fnp2=148.3 м2;Fnp3=789.9 м2; Fnp4=2611.7 м2; Fnp5=13890 м2.

где =12.2- коэффициент теплопередачи нагревательного прибора, ;

=82.5- средняя расчетная температура теплоносителя в нагревательном приборе, 0С;

=18- температура воздуха внутри помещения, 0С.

Коэффициент теплопередачи нагревательного прибора принимается в зависимости от его типа, конструктивных особенностей и разности температур воды в приборе и воздуха в помещении

Средняя температура теплоносителя в приборе

=(95+70)/2=, 0С

где - температура теплоносителя при входе в прибор (= 85…95 0С);

- температура теплоносителя на выходе из прибора (= 65…70 0С).

= 260.4 / 1.369= 190 шт. (2.22)

Nnp2=108 шт; Nnp2=577 шт; Nnp2=1907 шт;Nnp2=10146 шт.

где =1,369- площадь поверхности одной секции отопительного прибора трубы, м2.

Площадь поверхности гладкой стальной трубы

=3.14*109*4=1.369м2 (2.23)

где d-=0.109; наружный диаметр трубы, м;

-=4;длина труба, м.

Результаты расчета и подбора отопительного оборудования сводятся в таблицу.

Технические данные нагревательных приборов:

Стальная труба одиночная диаметром:109 мм; Коэффициент теплопередачи, при разности средней температуры воды и воздуха12,2 0С;

Площадь поверхности секции 1,369 м2

Таблица 2.1 - Результаты расчета и подбора оборудования для отопления животноводческого комплекса

Помещение комплекса	Калориферная установка	Отопительные приборы
	Калорифер	вентилятор
					Тип прибора	количество



3. Расчет котельной установки для животноводческого комплекса

3.1 Расчет теплопотребления и подбор котлов

Расчетная тепловая нагрузка для котельной определяется отдельно для зимнего и летнего периода года.

Для зимнего периода

) =1.2*(9674.7+124.6+821.7)= 12745.2 кВт (3.1)

где 1,2 - коэффициент запаса, учитывающий непроизводственные потери теплоты в тепловых сетях, расход теплоты на собственные нужды котельной и резерв тепловой мощности. Суммарные тепловые потоки на отопление, горячее водоснабжение и технологические нужды определяются из расчета тепловых нагрузок.

В летний период

),=1,2*(124.6+821.7)=1108.6 кВт (3.2)

где - коэффициент, учитывающий снижение расхода теплоты на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему (для производственных объектов = 0,82).

Расчетная установленная суммарная мощность всех котлов принимается по расчетной тепловой нагрузке для зимнего периода

=12745.2 кВт (3.3)

При определении числа котлов необходимо руководствоваться следующем:

- число котлов должно быть не менее двух и не более четырех;

- устанавливать резервные котлы не допускается;

- котлы с одинаковым теплоносителем должны иметь одинаковые площади поверхности нагрева;

- допускается работа котлов с перегрузкой или недогрузкой, не превышающей 25% расчетной нагрузки.

Выбирать котлы следует такой тепловой мощности, чтобы она была кратной расчетной летней тепловой нагрузке или близкой к ней. Это необходимо для того, чтобы более рационально использовать котлы, работающие в летний период.

Количество котлов, установленных в котельной

=12745.2 / 4880=2.8, (3.4)

где - тепловая мощность одного котла, кВт (табл.3.1.).

Количество котлов округляем до целого значения.

Запас котельной установки по установленной мощности

З==14.8? (3.5)

Отрицательное значение запаса котельной установки по тепловой мощности говорит о работе котельной с перегрузкой, а положительное - с недогрузкой. Если недогрузка или перегрузка превышает 25%, то необходимо выбрать другие котлы и расчеты повторить.

Часовой расход топлива одним котлом определяется по выражению

=1973.8 кг/ч (3.6)

где -=14833.7; низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

- средний КПД котельной (при работе на твердом топливе = 0,6)

Низшей теплотой сгорания называют количество теплоты, выделяемой 1кг топлива при его полном сгорании, за вычетом количества теплоты, необходимой для испарения влаги.



= 14833.7 кДж/кг (3.7)

где - составляющие рабочей массы топлива в %, то есть топлива, которое непосредственно используется для сжигания в топке.

3.2 Расчет и подбор тягодутьевых устройств

Тягодутьевые машины выбирают с 5% запасом по производительности и 10% запасом по давлению. Расчетная производительность (подача) дутьевого вентилятора

=6468.1, м3/ч (3.8)

где =1973.8 - часовой расход топлива одним котлом, кг/ч;

-=1.75;коэффициент избытка воздуха;

-=4; теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания одного килограмма топлива (при 00С и давлении 101,3 кПа), м3/кг;

=18- температура воздуха, поступающего в вентилятор, 0С;

Р-95.2; барометрическое давление в районе расположения котельной, кПа.

Теоретический объем воздуха, необходимый для полного сгорания, определяется по уравнениям реакции окисления горючих элементов топлива с учетом того, что в воздухе содержится по объему около 21% кислорода.

=4 м3/ч (3.9)

Расчетное сопротивление воздушного тракта включает в себя:

- сопротивление слоя топлива на колосниковой решетке (Рсл=0,75…0,85 кПа);

- сопротивление воздухоподогревателя (Рвп= 0,2…0,25 кПа);

- сопротивление воздуховодов (Рвв=0,7…0,9).

Таким образом

=1.8 кПа (3.10)

Расчетная мощность, необходимая для привода дутьевого вентилятора

=5.8 кВт (3.11)

где - КПД вентилятора (= 0,67…0,70).

По расчетным значениям - подаче и давлению (сопротивлению) на основании технической характеристике подбирается типоразмер дутьевого вентилятора. Технические характеристики тягодутьевых устройств: Типоразмер ВД- 8,

Подача, 10000 м3/ч, Давление, 1700 Па, Частота вращения, 730мин -1,КПД, 68%.количество 3 шт.

Расчетная производительность дымососа определяется следующим образом

=142272 м3/ч (3.12)

где - теоретический объем дымовых газов, полученных при полном сгорании одного килограмма топлива, м3/кг;

- температура дымовых газов при входе в дымосос (можно принять равной 150 - 2000С).

При полном сгорании топлива

=7.38 м3/кг (3.13)

где - сухих продуктов сгорания, м3/кг;

- объем водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, м3/кг;

0,21(- содержание избыточного кислорода воздуха, попавшего в продукты сгорания, м3/кг.

Зная состав рабочей массы топлива

= 0.48 м3/кг (3.14)

=0.73 м3/кг (3.15)

Расчетное сопротивление дымового тракта включает в себя:

- общее сопротивление котла (Рк=0,1…0,3 кПа),

- сопротивление экономайзера (Рэ=0,05..0,08 кПа),

- сопротивление воздухоподогревателя (Рвп=0,03…0,05 кПа),

- сопротивление газоходов (Рг= 0,02…0,03 кПа),

- сопротивление золоуловителя (Рз=0,1…0,4 кПа),

- сопротивление дымовой трубы (Рт= 0,02…0,3 кПа). Таким образом

=3.5кПА (3.16)

Расчетная мощность, необходимая для привода дымососа

=6.177 кВт (3.17)

где д - КПД дымососа (д =0,6…0,7).

По расчетным значениям подачи и давления на основании технической характе-ристики (табл. 3.2.) подбирается типоразмер дымососа. Результаты расчета и подбора тягодутьевых устройств сводятся в таб-лицу 3.3.

Технические характеристики тягодутьевых устройств:

Типоразмер Д -20, Подача, 10000 м3/ч, Давление, 1060 Па, Частота вращения, 480 мин -1,КПД, 61 %.

Таблица 3.1 - Результаты расчета и подбора тягодутьевых устройств

Тягодутьевое устройство	Расчетные параметры	Типоразмер устройства	Фактические
	VP, м3/ч	РР, кПа	NP, кВт		V, м3/ч	Р, кПа
Дутьевой вентилятор	6468	1.8	5.8	ВД- 8	10000	1.700
Дымосос	142272	3.5	6.1	Д - 20	150000	3.800

3.3 Расчет устройств водоподготовки, питательных и сетевых насосов

отопление насос воздух котельная

Количество воды, проходящей химическую обработку

Gп.о.= KG(Gn+Gпод+ Gг.в+Gн.п+Gпр)=5749.4, м3/ч (3.18)

Где KG - коэффициент расхода воды на собственные нужды водоподготовки (KG=1,1…1,15) [ ];

Gn=3753.3 потери конденсата потребителями технологических нужд, м3/ч;

Gпод= 120.7 количество воды для подпитки тепловой сети, м3/ч;

Gг.в=712 расход на горячее водоснабжение при открытой системе теплоснабжения, м3/ч;

Gн.п=4.67 потери воды на непрерывную продувку котлоагрегатов, м3/ч;

Gпр=635.9 прочие потери воды в котельной установке (в том числе и на собственные нужды котельной).

Потери конденсата при покрытии технологических нужд

=3753.3; м3/ч (3.19)

где 1,2 -коэффициент запаса;

=1042.6-суммарный расход пара на технологические нужды, кг/ч (табл. 1.8.);

Р - доля возврата конденсата от технологических потребителей (Р =0,7);

-0.1 плотность конденсата при его температуре, кг/м3.

Количество сетевой воды, подаваемое в систему отопления, должно быть увеличено на величину подпитки, которая принимается равной 1…2% от расхода сетевой воды.

=12.0 м3/ч

Техническая характеристика блочных водоподготовительных установок:

Марка установки ВПУ-10М, Производительность, 10,0 м3/ч,

Рабочее давление исходной воды, 0,4МПа,

Температура обрабатываемой воды, До 400С,

Жесткость исходной воды, До 5;мг-экв/кг,

Жесткость умягченной воды, До 0,02 мг-экв/кг,

Масса, 4080 кг.

Расход сетевой воды системы отопления

=12307.7 м3/ч (3.20)

где = 12745.2- суммарный тепловой поток на отопление всего животноводческого комплекса, кВт (табл. 1.3);

=110 - температура воды, подаваемой в систему отопления, 0С;

=18 - температура обратной воды из системы отопления, 0С.

Количество воды, подаваемое в открытую систему горячего водоснабжения, определяется так же исходя из суммарного теплового потока на горячее водоснабжение

=712 м3/ч (3.21)

где =124.6; суммарный тепловой поток на горячее водоснабжение, кВт (табл. 1.5);

-расчетная температура воды на горячее водоснабжение (=550С).

Потеря воды на непрерывную продувку котлов, осуществляемую для удаления части солей и шлака из тех мест, где концентрация их наибольшая

=6188 м3/ч (3.22)

где =19500 - суммарная паропроизводительность всех котлов, кг/ч;

сВ - процент непрерывной продувки (сВ= 0,5….3,0%).

Прочие потери воды принимаются равными 5% от ранее определенного количества воды

=538.7 м3/ч (3.23)

Исходя из количества воды, подлежащей химической обработке, определяется количество и марка водоподготовительной установки

=, 5.74/ 10 = (3.24)

где - производительность водоподготовительной установки, м3/ч.

Бесперебойное снабжение паровых котлов водой обеспечивается питательными устройствами, к которым относятся питательный и конденсатный бак, питательный и конденсатный насосы.

Вместимость питательного бака определяется с учетом суммарной паропроизводительности котлов и потерь воды на непрерывную их продувку

=8562.6, м3 (3.25)

где, Рв-=3; процент непрерывной продувки.

Роль питательного бака может выполнить резервуар термического деаэратора.

Конденсатный бак служит для сбора конденсата пара после покрытия им технологических нужд. Вместимость конденсатного бака определяется выражением:

=22056 м3 (3.26)

где, ск- плотность конденсата.

Питательные насосы служат для подачи воды из питательного бака (деаэратора) в котлы. Для этого устанавливают не менее двух питательных насосов, с независимыми друг от друга приводами. В качестве основного насоса используется насос с электрическим приводом, а в качестве резервного - с паровым приводом. Расчетная подача питательного насоса с электрическим приводом должна быть на 10% выше суммарной паропроизводительности всех котлов

=7150 м3/ч (3.27)

Где, св-=3; плотность воды

Расчетная подача парового насоса должна быть не менее 50% номинальной суммарной паропроизводительности всех котлов:.

=3250 м3/ч (3.28)

Расчетный напор, который должен создавать питательный насос, ориентировочно может быть определен:

=100.1кПа (3.29)

где - избыточное давление пара в котле, кПа (табл.3.1).

По расчетным числовым значениям подачи и напора (см. табл.3.5.) выбирается марка насоса. При этом подача и напор выбранного насоса должны быть не меньше чем их расчетные значения.

Расчетная мощность, необходимая для привода питательного насоса

,=2.84 кВт (3.30)

где =50- КПД выбранного насоса (табл.3.5).

Конденсатный насос служит для подачи конденсата из конденсатного бака в питательный. Для этого используют два центробежных насоса с электроприводом (один резервный). Расчетная подача конденсатного насоса принимается равной количеству конденсата, возвращаемого в котельную.

=992555, м3/ч (3.31)

Расчетный напор, который должен создавать конденсатный насос, принимается равным 150...200 кПа. После чего выбирается марка конденсатного насоса (табл.3.2) и мощность, необходимая для его привода (аналогично, как и для питательного насоса).

Таблица 3.2 - Результат расчета и подбора насосов

Назначение насоса	Расчетные параметры	Марка насоса	Фактические
	GР,м3/ч	Рр, кПа	NР, кВт		GР,м3/ч	Рр, кПа
Питательный	7.150	100.1	2.84	1,5К-8/19	6…14	200…140
Конденсаторный	9.92	150	3.0	1,5К-8/19	6…14	200…140
Сетевой системы отопления			2.84	1,5К-8/19	6…14	200…140
Сетевой системы горячего водоснабжения			2.84	1,5К-8/19	6…14	200…140
Подпиточный			2.84	1,5К-8/19	6…14	200…140

Условные обозначения и окраска трубопроводов

Назначение трубопровода	Условное обозначение	Основной цвет	Цвет колец или полос
Насыщенный пар	ПН	Красный	Желтый
Пар после редукционной установки	ПО	Красный	Голубой
Питательная вода	ВП	Зеленый	Без колец
Химически очищенная вода	РХ	Зеленый	Белый
Конденсат	ВК	Зеленый	Синий
Продувка и дренаж	ВД	Зеленый	Красный
Теплофикационная водяная линия
- прямая	ПС	Зеленый	Желтый
- обратная	ОС	Зеленый	Коричневый
Горячий дутьевой воздух	ВВГ	Черный	Желтый
Холодный дутьевой воздух	ВВХ	Черный	Голубой

3.4 Технико-экономические показатели работы котельной

Зная расчетные тепловые нагрузки животноводческого комплекса и принимая во внимание режим работы котельной, определяется годовое количество отпущенной теплоты

=33796.9 Гдж (3.32)

где - соответственно годовое количество теплоты, пошедшее на отопление, горячее водоснабжение и технологические нужды, ГДж.

Годовой расход теплоты на отопление животноводческого комплекса

,=27725.8 ГДж (3.33)

где =1902.2 - суммарный тепловой поток на отопление всего животноводческого комплекса, кВт;

-18 средняя расчетная температура внутреннего воздуха по всем потребителям, 0С;

- 8,9 0С - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, 0С (для Иркутска принимается равной - 8,9 0С);

-241 продолжительность отопительного периода (для Иркутска - 241 сутки).

Годовой расход теплоты на горячее водоснабжение животноводческого комплекса

=3556.6 Гдж (3.34)

где =124.6- суммарный тепловой поток на горячее водоснабжение всего животноводческого комплекса, кВт;

- коэффициент, учитывающий снижение расходов теплоты на горячее водоснабжение в летний период по отношению к зимнему (принимается равным 0,82);

350 - количество суток в году работы системы горячего водоснабжения.

Годовой расход теплоты на технологические нужды животноводческого комплекса

=2514.4 Гдж (3.35)

где - общехозяйственный коэффициент совпадения максимума нагрузок отдельных потребителей (принимается равным 0,85…0,90);

-=821.7; суммарный тепловой поток на технологические нужды всего животноводческого комплекса, кВт;

Z - годовой фонд рабочего времени отдельный потребителей, ч (для животноводческого комплекса принимается равным 1000 часам).

Расчетная тепловая нагрузка и установленная мощность котельной определены при подборе котлов.

Годовой расход натурального топлива

= 2680458 кг (3.36)

Годовой расход условного топлива

=1357034 кг (3.37)

где - теплота сгорания условного топлива, равная 29300 кДж/кг.

Для определения годового расхода электроэнергии на собственные нужды и годового потребления воды необходимо знать время работы котельной для выработки годового количества теплоты, если бы она все время работала при установленной тепловой мощности. Э то связанно с тем, что установленная мощность котельной в течении года используется не полностью, что объясняет неравномерность потребления теплоты как в течении суток, так и в течении года. Тогда

=736.5, ч (3.38)

Годовое потребление электроэнергии на собственные нужды

=118289, кВт (3.39)

где =0.021 удельная установленная мощность электродвигателей, кВт/кВт; (табл. 3.8.)

=736.5- число часов работы котельной в году, час;

- коэффициент использования мощности электродвигателей (при установленной мощности котельной от 2,3 до 11,6 МВт =0,6, больше 112,6 МВт - =0,7).

Годовое потребление воды котельной установкой определяется на основании часового расхода воды, прошедшей через водоподготовку

=4234974, м3 (3.40)

Штатный состав и численность персонала котельной определяется штатным расписанием, которое для каждого предприятия утверждается вышестоящей организацией. На момент проектирования определить численность персонала можно по коэффициенту штатного расписания

=28, чел (3.41)



где -0.0022;коэффициент штатного персонала, чел/кВт (табл. 3.8);

Коэффициент использования установленной мощности котельной (степень загрузки котельной в течении года).

=0.08 (3.42)

где 8760 - количество часов в году.

Удельный расход натурального и условного топлива на единицу выработанной теплоты является основным показателем экономичности работы котельной установки

=79.3, кг/ГДж (3.43)

=40.15 кг/ГДж (3.44)

Удельный расход электроэнергии на собственные нужды

=3.5, кВтч/Гдж (3.45)

Удельный расход воды котельной

=125.3, м3/ГДж (3.46)

Эксплуатационные затраты определяются за год работы котельной, поскольку условия работы меняются в зависимости от сезона

= 18503107 руб; (3.47)

где - затраты на амортизацию оборудования и строений, включающие расходы на реновацию и капитальный ремонт, руб;

=504709 руб;- затраты на заработную плату персонала;

=8882100 руб;- затраты на топливо, руб;

=73339.3 руб;- затраты на электроэнергию, руб;

=8469949 руб; затраты на воду, израсходованную в котельной установке,

=538925 руб;- прочие расход, руб.

Затраты на амортизацию исчисляются определенным процентом от стоимости здания котельной, установленного в ней оборудования и монтажных работ.

= 28402.3 руб; (3.48)

Затраты на амортизацию здания котельной

=6407.5, руб (3.49)

где КnЗ.Д.- капитальные затраты на строительство котельной, руб;

- доля капитальных затрат на строительство здания (для отопительно-производственных котельных, работающих на твердом топливе, =0,42);

- норма амортизации (для зданий и сооружений источников теплоснабжения = 0,035, что соответствует 3,5%).

Для ориентировочных предварительных расчетов общие капиталовложения можно определить через удельные капитальные затраты ак (табл. 3.8)

=4,3, руб. (3.50)

Затраты на амортизацию оборудования зависят от состава оборудования, совершенства его эксплуатации, длительности работы оборудования в течении календарного года, срока эксплуатации и качества топлива. С целью упрощения расчетов затраты на амортизацию основного и вспомогательного оборудования учитываются совместно

=15927,2 руб. (3.51)

где - доля капитальных затрат на основное и вспомогательное оборудование (для отопительно-производственных котельных, работающих на твердом топливе = 0,42);

- норма амортизации на оборудование (принимается в пределах от 0,087 до 0,13, что соответствует 8,7…11,3%).

Затраты на амортизацию монтажных работ в котельной

=6067.5, руб. (3.52)

где - доля капитальных затрат на монтажные работы (для отопительно-производственных котельных, работающих на твердом топливе = 0,16);

=28402.3 руб;- норма амортизации на монтажные работы (можно принять равной норме амортизации на оборудование)

Затраты на текущий ремонт оборудования и здания можно для ориентировочных расчетов принять равным 20% затрат на амортизацию

=5680, руб. (3.53)

В затратах на заработную плату учитывается поясной коэффициент оплата отпусков, дополнительная заработная плата - премии и пр., а также отчисления в фонд социального страхования. При совмещении должностей и учете инженерно-технического персонала среднюю годовую оплату для работников котельной можно принять равной 12000…18000 руб. Тогда

=504709, руб. (3.54)

Годовые затраты на топливо

=8882100, руб. (3.54)

где - замыкающие затраты на топливо, руб./т. Для условий Иркутска принимаются равные 1000 -1500 руб./т, для Читы - 1500 -1800 руб/т.

Годовые затраты на электроэнергию

=73339.3,руб. (3.55)

Где - стоимость одного киловатт часа электроэнергии (принимается равной 62 коп/кВт_ч - 1руб/кВт ч).

Годовые затраты на воду

=8469949, руб. (3.56)

Где - стоимость 1м3 воды (можно принять равной 2руб /м3).

Прочие производственные расходы заключают затраты на возмещение малоценного и быстроизнашивающего инвентаря, стоимость защитных средств и спецодежды производственного персонала, плату за пользование телефоном и радиоточками и пр. и принимаются обычно в размере 3…5% от общей суммы эксплуатационных затрат

=538925 руб; (3.57)

Себестоимость единицы выработанной теплоты определяется путем деления общей суммы годовых затрат, связанных с работой котельной, на годовую выработку теплоты

=547.4, руб./Гдж (3.58)

Результаты расчета технико-экономических показателей сводятся в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Технико-экономические показатели котельной

Показатель	Величина
1.Годовое количество отпущенной теплоты, ГДж в том числе на отопление, ГДж на горячее водоснабжение, ГДж на технологические нужды, ГДж	33796.9 27725.8 3556.6 2514.4
2. Расчетная тепловая нагрузка, кВт	12745.2
3. Установленная мощность котельной, кВт	14640
4. Годовой расход натурального топлива, т	2680458
5. Годовой расход условного топлива, т	1357034
6. Годовое потребление электрической энергии, кВтч	118289
7. Годовое потребление воды, м3	4234974
8. Численность обслуживающего персонала, чел	28
9. Коэффициент использования установленной мощности	0.08
10. Удельный расход натурального топлива, кг/ ГДж	79.3
11. Удельный расход условного топлива, кг/ГДж	125.3
12.Удельный расход электроэнергии, кВтч/ГДж	3.5
13.Удельный расход воды, м3/ГДж	125.3
14. Годовые эксплуатационные расходы, руб в том числе на амортизацию, руб на текущий ремонт, руб на заработную плату, руб на топливо, руб на электроэнергию, руб на воду, руб прочие расходы, руб	18503107 28402.3 5680 504709 8882100 73339.3 8469949 538925
15. Себестоимость тепловой энергии, руб/ГДж	547.4



Список использованной литературы

1. Теплотехника /В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др. -М.: Высш. шк., 2000.- 671с.

2. Драганов Б.Х. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве /Б.Х. Драганов, А.Б. Кузнецов, С.П. Рудобашта. - М.: Агропромиздат, 1990.-463 с.

3. Крутов В.И.Теплотехника /В.И. Крутов. - М.:Машиностроение,1986.- 319 с

4.Перепелица В.Н., Найдыш А.Ф. Методические указания к курсовому проекту производственно-отопительной котельной сельскохозяйственного назначения. - Иркутск: Иркутский СХИ, 1979. - 68 с.

5. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учеб. пос. / Е.Я. Соколов.- М.: Изд-во МЭИ, 1999.-472

6. Лебедев В.И. Расчет и проектирование теплогенирирующих установок систем теплоснабжения: Учеб. пос./В.И. Лебедев, Б.А. Пермяков, П.А. Хаванов. - М.: Стройиздат,1994.-.358 с.

7. Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве. - М.: Агропромиздат, 1985-175 с.

8. Теплотехника и теплоэнергетика. В 4-х книгах под. ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина 3-е изд. Перераб. и доп.

9. Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей; Правила техники безопасности при эксплуации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителй.-СПб.: ДЕАН, 2001.

Размещено на Allbest.ru