Системы электрификации

Q_огр = (7783,54

1,46+36 2,85+15 2,3) (15-(-5)) =230021,4 кДж/ч

  где F – поверхность всех ограждений м²; k –коэффициент теплопередачи окон, потолка, стен и прочих поверхностей кДж/ м³ ч ⁰С.

Поверхность стен, м²:

F=

F= (3,5

35 2+3,5 180 2)+ (0,7 35+180 2( ) – 15 –36 =7783,54

 где В – высота  стен, м; А – ширина помещения,  м; L – длинна помещения, м; h – высота от верха стены до конька помещения, м; F_Д – площадь дверей, м².

Площадь дверей, м² :

F_Д = n

а b

F_Д = 2

3 2,5 =15 м².

где а – высота двери, м; b – ширина двери, м; n – количество дверей.

Площадь окон, м²:

F_О = n

а b

F_О = 12

1,5 2 = 36 м².

 где а – высота двери, м; b – ширина двери, м; n – количество окон.

 

Выбор марки вентилятора и их число

 

Выбираем восемь вентиляторов ВО – 4 (таблице 4) и восемь двигателей  Д80А4П для каждого из вентиляторов. Так же  выбираем электрокалориферы серии СФО мощностью до 160 кВт в количестве 8 штук и комплект приточно-вытяжных установок типа ПВУ-9 в количестве 8 штук на весь коровник для обеспечения оптимального микроклимата в любое время года.

 

 

Электромеханические системы нагрева воздуха

 

Нагрев воздуха в  системах вентиляции воздушного отопления  выполняются теплообменными аппаратами калориферами. Калориферы – бывают водяные, паровые и электрические основные их преимущества по сравнению с водяными и паровыми является компактность и удобства, обладание высоким КПД и возможность полного автоматического управления ими. Кроме того регулировка и теплопроводность возможны в относительных пределах и более простыми средствами. Установки с электрокалориферами  используют в сельском хозяйстве для сушки материалов и продукции сельского хозяйства,  нагрева воздуха в помещениях и др.

По конструкции нагревательные элементы различны, открытые проволочные спирали, трубчатые нагревательные элементы и проволочные би спиральные элементы.

Они изготавливаются  с использованием нихрома, фехраля  и других жаропрочных сплавов  с большим электрическим сопротивлением.

Так как температура  проволоки при работе превышает  > 400⁰С, то открытые проволочные спирали быстро окисляются и получается, что срок службы меньше чем в трубчатых элементах, в которых проволока защищена от воздействия на нее воздуха.

Трубчатые нагревательные элементы  имеют низкий коэффициент  теплоотдачи поверхности трубки, с целью повышения   коэффициента  теплоотдачи поверхности и уменьшению рабочей температуры нагрева проволоки, начинают изготавливать ребристые  трубчатые нагреватели с развитой поверхностью нагрева и охлаждения.

Более совершенными являются проволочные би спиральные элементы, применение которых дает уменьшение температурного нагрева нихромового  провода до 120-150⁰С  и его расход в 3-3,5 раза меньше. Теплота нагревания такая же, как и в нагревании выполненного  полностью нихромом.

Этот биспиральный элемент изготовлен из стальной спиралевидной проволоки. Навитая на  стержень по винтовой линии и закрепленная  в конце с двумя нихромовыми проводами. Проходя в нутрии спирали стальная проволока служит для увеличения поверхности нагрева и несет незначительную часть нагрузки 8-20%, а основная нагрузка идет на нихромовые провода.

Промышленность выпускает  отопительные электрокалориферы серии  СФО предназначенные для искусственного климата в производственном помещении  для нагрева воздуха до 100⁰С в системах и воздушном отоплении электрокалорифер этого типа оснащен ребристым трубчатым нагревателем и изготавливают  с  трехфазным напряжением 380 В.

Если в  заданном производстве один калорифер не дает нужного перепада температуры, то можно установить два и более таких же калориферов. Конструктивно электрические калориферы выполняют в виде сборно-металлического кожуха, внутри которых размещают четыре ряда трубчатых нагревательных элемента. Они разделяются на четыре самостоятельно регулирующие секции, в каждую секцию входит один ряд нагревателей, т.е. 25% установленной мощности, поэтому электрокалорифер  может работать на четыре ступени 100-75-25% от установленной мощности. Каждая заданная температура выходного воздуха поддерживается автоматически двумя контактными термометрами, датчики которых размещены в отапливаемом помещении.

На базе электрокалориферов  серии  СФО для сельского хозяйства  созданы элактрокалориферные установки  СФОА. Их применяют для обогрева сельскохозяйственных помещений, в которых длина трубопровода который подает нагреваемый воздух, не превышает 20 и 40 метров. Электрокалориферные установки этой серии заводы поставляют комплектами, в который входят: электрокалорифер, вентилятор, шкаф и САУ.

 Датчики температуры устанавливаю на 1-2 метра от уровня пола вдали от мест с резким колебанием температур. Более точное положение датчика следует определять путем выбора режима работы установки. Использование в этих  установках вентиляторов марки ЦЧ-70 обеспечивают большую производительность подачи теплого воздуха. Если надо уменьшить производительность до 50% используют заслонку (шибер)  которую устанавливают после вентилятора. В зависимости от производительности вентилятора температурный перепад нагреваемого воздуха может достичь 50⁰С. Автоматическое и ручное дистанционное управление электрокалориферными установками и защита от аварийных режимов, и световая сигнализация предоставлена в электрических схемах.

 

 

 

 

 

 

3. Расчет воздуховодов равномерной раздачи

 

Согласно технологии производства плотность размещения животных или птиц на единицу объема помещения есть величина постоянная. Поэтому приточный воздух по длине  здания необходимо подавать равномерно. При этом скорость выпуска воздуха  из отверстий или щели воздуховода должна быть одинаковой по длине для обеспечения возможности поддержания равномерного аэродинамического режима вентиляции.

Из общих закономерностей  гидравлики следует, что равномерную  раздачу воздуха можно получить, если по всей длине магистрали воздуха будет сохраняться постоянное статическое давление, которое при одинаковых размерах выпускных отверстий (или постоянной ширине щели) обусловит одинаковую скорость истечения воздуха. В этом случае для обеспечения постоянства статического давления по длине воздуховода необходимо, чтобы скорость воздуха в начале воздуховода была больше скорости в конце магистрали и разность динамических давлений, соответствующая этим скоростям, была равна полной потере давления в магистрали.

Для равномерной раздачи  воздуха следует ориентироваться на наименьшие скорости по длине воздуховода и наибольшие скорости выхлопа из отверстий. При этом воздуховод как камера постоянного статического давления будет обладать большей гидравлической устойчивостью.

Рис.  1. Распределение скоростей в воздуховыпускном отверстии.

Рассмотрим некоторые  теоретические положения, на которых  основан расчет воздуховодов равномерной  раздачи.

Скорость воздуха в магистрали, если известно его динамическое давление Н_д, можно определить по известной из курса гидравлики формуле

  (1)

Для стандартного воздуха  с объемным весом  γ = 1,2 кг/м³

                                                 (2)

При выпуске воздуха из воздуховода  с постоянным по длине статическим  давлением последнее в отверстии преобразуется в скоростное давление, которое и вызывает истечение воздуха. Обозначив эту скорость через   υ_ст, получим

                                       .                         (3)

На рис.1. Изображен параллелограмм скоростей в воздуховыпускном отверстии. Действительная скорость истечения определяется гипотенузой  υ_п с углом наклона α к катету υ_д, т. е. к оси воздуховода

,          (4)

или с учетом вышеприведенных значений   υ_ст   и   υ_д

                                           =         (5)

Расход воздуха через  отверстие площадью  f₀ =ab составляет, м³/ч

                                    (6)

где µ - коэффициент расхода отверстия, который связан с коэффициентом его местного сопротивления ξ зависимостью

                                                     (7)

    – площадь живого сечения струи, наклоненного к оси воздуховода под углом β;

.              (8)

После подстановки значения sin α и   υ_п и некоторых упрощений формула расхода воздуха получит вид

                                                                  (9)

Откуда площадь отверстия, м²

          (10)

Из формулы  (10)  следует

Это отношение представляет собой среднюю скорость истечения  υ₀, равную

 

Таким образом, зная µ, L₀ и H_ст для отверстия, можно легко определить площадь его сечения.

Для обеспечения постоянства статического давления воздуховод по длине должен иметь переменное сечение. На величину коэффициента расхода  µ влияют угол истечения струи  α  и относительный расход воздуха в отверстии . Угол истечения в свою очередь зависит от соотношения    υ_ст  и υ_д

.         (11)

Как правило, потери давления в воздуховодах постоянного статического давления невелики по сравнению с Н_д, поэтому без особой погрешности можно принять α = const. Тогда µ будет зависеть только от  . При углах истечения α ≥60º коэффициент расхода µ можно принимать для практических расчетов равным  0,61 и постоянным для всех отверстий независимо от . При одинаковых площадях отверстий необходимо соблюдать условие υ_ст ≥ 1,73 υ_д

Аналогичная гидродинамическая картина  имеет место в воздуховодах с раздачей воздуха через щель постоянной ширины. Для обеспечения постоянства статического давления сечение щелевого воздуховода по длине должно уменьшаться. При этом потери давления на любом участке компенсируется соответствующим снижением динамического давления, в результате чего Н_ст остается постоянным по всей длине l воздуховода.

Методика расчета воздуховодов равномерной раздачи сводится к  уравнению потерь динамического  давления в воздуховоде  ,  и общих потерь  на трение по длине магистрали, т.е. должно соблюдаться равенство

                            · γ = ,          (12)

где  –  и   – скорости воздуха соответственно в начале и в конце воздуховода, м/сек

 – потери на трение по длине магистрали, кг/м²;

 – потери давления в местных  сопротивлениях всех тройников  (отверстий, щелей) на проход, кг/м².

Для упрощения расчета принимаем, что после каждого отверстия  скорость в воздуховоде уменьшается  на одну и ту же величину

,                         (13)

где n – количество отверстий в магистрали.

Потеря давления в каждом отверстии  на проход при давлении потока равна,  кг/м²

,                          (14)

тогда общая потеря давления на местные сопротивления при n отверстия составит

.                (15)

Задавшись средней скоростью  истечения воздуха  υ₀ через отверстие или щель при известной его секундной воздухопроизводительности  L₀, определяют площадь f₀ и ширину b₀ отверстия

;      .

Требуемое статическое  давление в воздуховоде, кг/м², находят из выражения

                                     = .         (16)

Полное давление в  воздуховоде равно сумме статического и динамического давлений

Методика расчета воздуховодов переменного статического давления с равномерной раздачей воздуха  аналогична методике расчета воздуховодов постоянного статического давления. Расход энергии воздуха на преодоление сопротивлений в этих воздуховодах перекрывается за счет преобразования части динамического давления в статическое. Причем воздуховыпускные отверстия в этих воздуховодах должны быть переменных размеров.

 

Рассчитать  воздуховод равномерной раздачи через 18 прямоугольных отверстия. Расстояние между отверстиями 1,2 м, расход воздуха через отверстие L₀= 1150м³/ч, скорость выхлопа υ₀=8м/с. Объемный вес воздуха

 γ = 1,205 кг/м³.

1. Площадь живого сечения отверстия

м²

2. Конструктивно принимаем длину отверстия  l  равной 0,25 м. Тогда ширина отверстия

 м².

3. Требуемое статическое давление в воздуховоде