Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха на пищевом предприятии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

              

 

 

 

                     Кафедра: «Пищевая безопасность»

 

 

 

                                       Домашнее задание:

       «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха на пищевом предприятии»

 

 

 

 

                                                       Студент:  Лазарева И.А.

                                                                               Группа: 10-ТПМ-16

                                                                  Преподаватель: Киракосян Ю.Р.

 

 

 

 

Москва 2014г.

                                    Исходные данные:

         Для промышленного  здания объемом V=10000м3, расположенного в городе Ленинграде, климатические условия определяются по строительным нормам и правилам (СНиП 23-01-99), из которых выписаны следующие данные: параметры внутреннего воздуха tвн=17оС, его влажность  ϕ=50%, средняя кратность воздухообмена n=6 обм/ч. В цехе выделяется влага 54 кг/ч, высота его подъема Н=90м. Сопротивление воздуховодов Re+Z=45.

Средняя температура воздуха самого холодного месяца в Ленинграде      -7оС Средняя температура воздуха самого жаркого месяца в Ленинграде         20,3оС  Средняя температура наиболее холодной пятидневки tр.о                             -24оС Расчетная температура для проектирования вентиляции                              -12оС Продолжительность отопительного периода  n                                          223суток Средняя температура отопительного периода tс.о                                                                - 3,1оС

Требуется рассчитать:

1. Минимальное значение термического сопротивление наружных стен из условия отсутствия конденсации водяных паров на их внутренней поверхности, по которому выбрать конструкцию и толщину стен.
2. Часовой и годовой расходы тепла на отопление по укрупненным показателям.
3. Общее количество вентиляционного воздуха по кратности (для всего здания) и для одного помещения – воздухообмен из условий борьбы с газом или влагой.
4. Часовой и годовой расходы на вентиляцию.
5. Суммарную установочную мощность электродвигателей в приточных и вытяжных вентиляционных установках.
6. Годовой расход электроэнергии на вентиляцию.
7. Часовое потребление холода на кондиционирование воздуха.
8. Годовой расход холода на кондиционирование воздуха.
9. Максимально-часовой и годовой расходы артезианской воды на получение холода для кондиционирования.
10.   Установочную мощность электродвигателей, устанавливаемых для подъема воды из скважины.
11.   Годовой расход электроэнергии на подъем воды и артскважины.
12.   Подобрать оборудование для системы вентиляции и кондиционирования.

                            Выполнение задания

      1.Минимальное термическое сопротивление  стен подсчитывается по формуле:

                                                 Rmin = (RB · ∆tрасч )/ ∆tH

     Где  RВ = 0,1м2 град/Вт – термическое сопротивление тепловосприятия внутренней поверхности стен;

        ∆tрасч – расчетная разность внутренней (tвн) и наружной (tр.о) температур; tвн принята по табл.3 равной  tвн =17оС. Наружную температуру принимать как среднюю температуру наиболее холодной пятидневки по таблице 4  равна     tр.о = - 24оС   

         ∆tH – нормируемый температурный перепад между внутренней температурой воздуха в помещении и на внутренней поверхности охлаждения. Можно принять равным ∆tH = 8оС

                                 ∆tрасч = tвн - tр.о = 17 – (-24) =41oC

                      Rmin = (0,1 · 41) / 8  = 0,512 м2 град/Вт

      По методическим  указаниям по изучению курса  «Основы санитарной техники»  и выполнению д/з по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха в помещениях из табл.5 выбрать стену с

Ro ≥ Rmin

      Конструкция стены: Сплошная кладка из силикатного кирпича на тяжелом растворе, толщина 265мм.

 

     2.Часовой расход тепла на отопление проектируемого здания Q подсчитывать прибиженным методом по формуле

                                Qч = qo V (tвн - tр.о )

Где   qo – удельная тепловая характеристика в Вт/м3град. (qo =0,35 Вт/м3град)

         V – объем здания по наружному обмеру, м3 (с учетом толщины наружных стен, принятой из табл.5).

          Qч = 0,35 · 10000 · (17 – (-24)) = 0,35 · 10000 · 41= 143500 Вт

      Годовой  расход тепла на отопление  Qr определяется по формуле

                          Qг= (qo V (tвн – tс.о ) 24 n) / 1000000, МВт,

где   tс.о – средняя температура, оС;

         n – продолжительность отопительного периода в сутках.

           tс.о = -3,1;     n= 223 суток.

                Qг = (0,35 · 10000 · (17 – (-3,1)) · 24 · 223) / 1000000= 3,7 МВт

 

     3.При разработке вентиляции должна быть определено общее количество вентиляционного воздуха.

     По укрупненным показателям (при заданной в табл.3 величине  кратности воздухообмена) количество  воздуха определяется с помощью  формулы:      

                                       Zобщ = V · 0,6 · n,   м3/ч

   где    Zобщ – общее количество вентиляционного воздуха, м3/ч;

        V – объем здания по наружному обмеру, м3;

       0,6 – коэффициент, переводящий объем  здания по наружному обмеру  в  суммарный объем вентилируемых  помещений;

        n – средняя кратность воздухообмена,  n=6 обм/ч

                    Zобщ = 10000 · 0,6 · 6 = 36000 м3/ч;

     При заданных газо- и влаговыделениях в одном из цехов и необходимости поддержания в нем нормальных метеорологических условий, воздухообмен определяется по формулам:

                                              Zв = Д / (dвн – dпр)p

       где  Zв – количества воздуха, которое требуется для разбавления выделяющейся в помещении вредности до допустимой концентрации, м3/ч.

Д – это количество влаги, выделяющееся в помещении, 54 г/ч

dвн -абсолютное влагосодержание внутреннего воздуха, 8,7 г/кг

dпр - абсолютное влагосодержание приточного воздуха 6,3 г/кг

р-плотность стандартного воздуха 1,2 кг/ м3

                                  Zв =54/(8,7-6,3)1,2=18,75 м3/ч

 

4. Для определения часового расхода тепла на вентиляцию следует пользоваться формулой:

                     Qр.в. =( Zобщ · 1,2 · 1,005(tвн – tр.о) ) /3,6;   Вт.

где  Qр.в – расчетный расход тепла на вентиляцию, Вт;

         Zобщ – общее количество вентиляционного воздуха, м3/ч;

         1,2 – плотность  стандартного воздуха, кг/м3.

        Qр.в. = (36000 · 1,2 · 1,005 (17 – (-24) ) / 3,6 = 494460 Вт.

Годовой расход тепла на вентиляцию:

                Qв =( Zобщ · 1,2 · 1,005(tвн – tс.о) m·e) / (1000000 · 3,6),   МВт.

       где кроме ранее  встречающихся и объясненных  величин появились новые величины:

      m – продолжительность работы предприятия в часах за сутки (можно принять 24часа);

      e – количество рабочих дней за отопительный период (из продолжительности отопительного периода n, найденной по табл.4, исключить праздничные и выходные дни, которые можно не исключать при бесперебойной работе предриятия). Предприятие работает бесперебойно е=203 дня.

           Qв =( 36000 · 1,2 · 1,005 (17 –(-3,1) 24 · 223) / (1000000 · 3,6)= 12 МВт.

 

        5.Суммарная установочная мощность электродвигателей, кВт; в вентиляционных установках подсчитывается следующим образом:

 

                  Ny =   (Zобщ · 50 · 1,3) / (102 · 3600 · 0,4);  кВт

где   Ny – установочная мощность электродвигателей, кВт;

         Zобщ – общее количество вентиляционного воздуха, м3/ч;

         50 – среднее  суммарное сопротивлении систем  вентиляции, кг/м2;

         102 – переводной  коэффициент;

         3600 – количество  секунд в часе;

         0,4 – КПД  вентилятора и привода;

         1,3 – средний  коэффициент запаса на установочную  мощность;    

                     Ny =(36000 · 50 · 1,3) / (102 · 3600 · 0,4) = 15,93  кВт

      6.  Годовой расход электроэнергии на вентиляцию:

                     Nг = Ny · m · P,   кВт·ч/год                                                                                                    

где   Nг – годовой расход электроэнергии на вентиляцию, кВт·ч/год;

     Р – количество рабочих дней в году (можно принять Р=270 дней), остальные обозначения были даны выше.

                    Nг = 15,93 · 24 · 270 = 103226,4 кВт·ч/год

     7.  При устройстве кондиционирования необходимо рассчитать расход холода.  Часовое потребление холода Qхол определяется ориентировочно по формуле: 

                     Qхол = (Zк · 1,005 · ∆t) / 3,6   Вт

где   Zк – производительность кондиционеров по воздуху, м3/ч;

                                                Zк = Vк · n,    м3/ч;

          Vк – суммарный объём (по внутреннему замеру) помещений, где производится кондиционирование воздуха, м3 (принять как 30% от объёма здания)

           n – кратность воздухообмена в помещении, которая принимается: при средней температуре самого жаркого месяца от 20 до 25оС  n = 5.

     1,005 – весовая теплоёмкость  воздуха;

      ∆t – разность температур между температурой воздуха перед кондиционером и за кондиционером принимается;

      10оС – при средней температуре самого жаркого месяца 20–25о С;

                                          Zк = 3000 · 5 = 15000  м3/ч;

                          Qхол = (15000 · 1,005 · 10) / 3,6 = 41875 Вт

      8.  Годовой расход холода Qхол.год  на кондиционирование воздуха определяется по формуле:

                                 Qхол.год  = Qхол · m1 · m2, Вт

     где  m1 – среднесуточная потребность холода с расчетной нагрузкой  принимается 8ч;

             m2 – продолжительность потребности охлаждения воздуха в году выражается в днях. Она принимается при температуре самого жаркого месяца в 13ч: от 20 до 25оС – 3месяца (90дней).

                                    Qхол.год = 41875 · 8 · 90 = 30150000 Вт.

 

      9. При использовании, для получения холода на кондиционирование воздуха, артезианских скважин необходимо определить расход артезианской воды, считая, что в кондиционере она срабатывает (нагревается) от 7оС до 14оС. При этом максимальный часовой расход артезианской воды определяется формулой:

                            gарт.ч =  Qхол / (1 · (14 - 7) · 1,16);  кг/ч

       где   1,16 – коэффициент, переводящий Qхол в ваттах на ккал/ч, так как теплоёмкость здесь  1 ккал/кг·град;

                            gарт.ч = 41875 / (1 · (14 – 7) · 1,16) = 5157 кг/ч

 

      А годовой  расход – формулой:

                              gарт.год =  Qхол.год / ((14 - 7) · 1000 · 1,16);  м3/год

                      gарт.год = 30150000 / ((14 – 7) · 1000 · 1,16) = 3713 м3/год

     10.  Установочная мощность электродвигателей, устанавливаемых для подъема воды из скважин, определяется по формуле:

                             Nуст = (gарт.ч · H) / (3600 · 1020 · 0,8), кВт.

Где   Н – высота подъёма в м, Н=90 м;

         0,8 – КПД  установки.

                  Nуст = (5157 · 90) / (3600 · 1020 · 0,8) = 0,16 кВт

       Годовой расход электроэнергии на подъём из артскважины, определяется по формуле:

                         Nгод = Nу · m1 · m2 ,кВт/год

    Где m1 и m2 – среднесуточная потребность холода и продолжительность охлаждения воздуха в году.

                          Nгод = 0,16 · 8 · 90 = 115,2 кВт/год

11. а) Для подогрева вентиляционного воздуха следует подобрать калориферы. Методика подбора их состоит в следующем: прежде всего необходимо определить требуемую поверхность нагрева калориферов по формуле:

                      Fтреб = Qр.в (1,15 + 1,2) / Кк (tср.тепл – τср.возд) ,м2

  Где  Qр.в – расчётный расход тепла на вентиляцию, Вт.

           1,15 + 1,2 – коэффициент, учитывающий необходимый  запас по теплу;

           Кк – коэффициент теплопередачи калорифера, принимаемый по табл.7 в зависимости от теплоносителя (теплоносителем считаем пар низкого давления) и от массовой скорости (V·ρ), которой задаются по экономическим соображениям 10кг/с ·м2 ;

           Кк = 26,3 Вт/м2 ·град

          tср.тепл - средняя температура теплоносителя (для пара низкого давления tср.тепл = 100оС)

          τср.возд – средняя температура воздуха:

                                  τср.возд = tр.о. + tвн / 2, град

                                   τср.возд = (-24+17)/ 2= -3,5 град

             Fтреб = 494460 · (1,15 + 1,2) / 26,3 · (100+3,5) = 438,3 м2