Расчет отопительно-вентиляционной системы животноводческих помещений

Челябинский Государственный  Агроинженерный                       Университет

 

 

Факультет электрификации и автоматизации                                             сельскохозяйственного производства

 

 

Кафедра тепловодогазоснабжения сельского хозяйства

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

Расчет отопительно-вентиляционной системы животноводческих помещений

 

 

 

Студент: Дизендорф М.Д.

Группа: 304

Преподаватель: Круглов  Г.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2007 
ВВЕДЕНИЕ

 

Вентиляторы применяются  во всех отраслях народного хозяйства.

В России при эксплуатации вентиляторов в различных отраслях промышленности потребляется до 8 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Особое место вентиляция имеет в сельскохозяйственных зданиях  и сооружениях. Если говорить о влияние вентиляции на продуктивность животных, установлено, что продуктивность животных зависит не только от эффективного использования кормов, но и в значительной мере определяется состоянием среды в животноводческих помещениях.

Для обеспечения устойчивости животных к простудным заболеваниям, роста их продуктивности необходимо создание оптимальных условий их содержания, то есть микроклимата, который зависит от ряда факторов или показателей, основными из которых являются температура, влажность, подвижность и загазованность воздуха в животноводческих помещениях.

Требуемый микроклимат  достигается правильным соблюдением  теплофизических норм строящихся животноводческих помещений, организация воздухообмена, выбором системы удаления навоза, применением эффективных средств регулирования параметров воздушной среды.

Соблюдение параметров микроклимата в животноводческих помещениях влияет не только на здоровье животных и продуктивность, но и на продолжительность срока службы основных производственных зданий, улучшение условий эксплуатации технологического оборудования и труда обслуживающего персонала.

 

 Содержание

 

1. Введение         

2. Содержание         

3. Исходные данные       4

4. Расчетная часть        5

1. Расчет необходимого воздухообмена и мощности

отопительных приборов       5

2. Выбор и расчет системы вентиляции    10
3. Расчет отопительных приборов     12
4. Определение гидравлического сопротивления отопительно-вентиляционной сети и выбор вентилятора   13

5. Список литературы       16

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

Помещение: коровник на 300 голов.

Размеры помещения: 21х90х4 м.

Материал стен: бетон

Толщина стен 400 мм.

Кровля: совмещенная

Теплоноситель:  эл.энергия

Температура окружающей среды: -24⁰С

 

 

 

 

Расчетная часть

 

1. РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОГО  ВОЗДУХООБМЕНА И МОЩНОСТИ ОТОПИТЕПЬНЫХ ПРИБОРОВ

 

1. Расчёт необходимого воздухообмена

 

Необходимый воздухообмен рассчитывается на основании баланса  каждой вредности, поступающей в помещение и удаляющейся из помещения.

а). Воздухообмен по нормативной  концентрации влаги внутри помещения рассчитывается по выражению:

 м³/с,

где  d_В и d_Н – влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г /кг с.в.;

d_Н – при наружных температурах минус 20...30°С можно принять 0,5-0,4г/кг с.в.;

dв - определяется при помощи i-d диаграммы по принятой нормативной температуре воздуха в помещении и допустимой влажности для каждого вида животных (птиц),                 d_B = 4 г/кг с.в.;

ρ –  плотность воздуха  при внутренней температуре, кг /м3;

;

 кг/м³;    Тн=273К;      

  кг/м³

Мж – количество влаги, выделяемой животными,

 г/с

где m – количество животных , содержащихся одновременно в помещении;

q – количество влаги, выделяемое одним животным;

Ми- количество влаги, испаряющейся с  поверхности ограждений, пола, поилок и т.д. Для животноводческих помещений

 г/с

 

 

Следовательно:

 м³/с

б).  Воздухообмен по допустимой концентрации углекислого газа внутри помещения определяется из выражения:

м³/с,

где С – количество углекислоты, выделяемое одним животным (птицей), м³/с. Согласно справочным данным примем С=30·10^-6м³/с;

Св – допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, м³/м³.

С_В=2,5·10^-3 м³/м³;

Сн – концентрация СО₂ в свежем приточном воздухе, Сн=(0,3…0,4) 10^-3 м3/м³. Примем Сн=0,35·10^-3 м³/м³.

Примечание: 1. Во всех животноводческих помещениях допускается содержание СО₂ до 2,5 л/м³, NН₃ до 0,5 л/м³.

 

 м³/с

в) Воздухообмен по нормам расхода свежего воздуха на 100 кг живой массы животных находится по уравнению

м³/с

где g - масса одного животного,кг. Согласно справочным данным примем     g=400 кг;

m - количество животных;

Н - нормативный воздухообмен на 100 кг живой массы животных, м³/с·100 кг. Согласно справочным данным примем Н=0,0048 м³/с·100 кг.

 м³/с

Из определённых таким  образом трех, воздухообменов для  дальнейших расчетов отопительно-вентиляционной системы принимается наибольший Vв.

Vв=

                                        Vв=6 м³/с

1.2 Определение требуемой мощности отопительных приборов

 

Необходимую мощность отопительных приборов определить из уравнения теплового  баланса помещения. Для написания  уравнения теплового баланса необходимо выявить все потери теплоты в животноводческом помещении, а также все тепловыделения. На основе теории теплопередачи найти коэффициенты теплопередачи и тепловые потери через отдельные виды ограждений, затем остальные составляющие уравнения теплового баланса и определить необходимую мощность отопительных приборов.

Уравнение теплового  баланса животноводческого помещения:

где Qоп - мощность отопительных приборов;

Qo - теплота, теряемая через ограждающие конструкции помещения;

Qв - теплота, теряемая с удаляемым из помещения воздухом;

Qи - теплота, затраченная на испарение влаги;

Qж - теплота, выделяемая животными.

а). Теплота, теряемая через  ограждающие конструкции, определяется как сумма потерь теплоты через отдельные виды ограждения (стены, окна, двери, пол, потолок). Потери через окна, двери и потолок определяются из выражения

Вт.

где к - коэффициент теплопередачи  через соответствующий вид ограждения, Вт/м² К;

F - площадь ограждения, м²;

t_В и t_Н - внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С;

 

 

 

 

Коэффициент теплопередачи

Вт/м²·К

где Rв - тепловое сопротивление внутренней поверхности. Для животноводческих помещений Rв=0,155 м²К/Вт;

Rн - тепловое сопротивление наружной поверхности. Для наружных стен Rн=0,043 м²К/Вт; для поверхностей, выходящих на чердак, Rн=0,124 м²К/Вт.

 

Коэффициент теплопередачи  через стены:

 

 

  Вт/м²·К

Коэффициент теплопередачи через потолок

 

 

 

  Вт/м²·К

 

 

 

       

          Коэффициент теплопередачи через окна (двойные): Вт/м²·К

Коэффициент теплопередачи  через двери (одинарные): Вт/м²·К

Рассчитав коэффициент  теплопередачи для потолка необходимо проверить его на возможность образования конденсата на потолочном перекрытии. Для этого определяем удельный тепловой поток через потолочное перекрытие:

 

где k - рассчитанный коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия.

Вт/м²

Температура внутренней поверхности перекрытия округляется  из выражения:

 ⁰С

 

 

t_n должна быть выше точки росы для параметров воздуха внутри помещения округляемой по i-d диаграмме: tn=2,9⁰С >tр=1,5⁰С . Значит условие выполняется.

 

 

 

Теплота, теряемая через  потолок: Вт

Теплота, теряемая через  стены: Вт

Теплота, теряемая через  окна: Вт

Теплота, теряемая через двери: Вт

Потери теплоты через  пол определяется как сумма для  зон шириной 2 м.

Вт

 

 

 

 

где R_n - сопротивление теплопередачи каждой зоны неутепленных полов. Для I зоны R_n= 2,15; II зоны R_n= 4,3; III зоны R_n= 8,6 и для   IV зоны R_n= 14,2 м²К/Вт;

F - площадь каждой зоны.

Вт

 

Вт

Вт

Вт

Теплота, теряемая через  пол:

Вт

Теплота, теряемая через ограждающие конструкции:

Вт

б). Теплота, теряемая с  вентиляционным воздухом, удаляемым  из помещения, определяется по выражению:

Вт

где Ср - объемная теплоемкость воздуха, кДж/м³ К, Ср = 1 ,3 кДж/м³ К.

Вт

         в). Теплота, теряемая на испарение влаги

Qи = 2477·Ми   Вт

где 2477 кДж/кг - скрытая теплота испарения 1 кг воды.

Qи = 2477·2,49 =6167,73   Вт

г). Теплота, выделяемая животными,

Qж=m·q_ж    Вт

где q_ж - количество теплоты, выделяемой одним животным. Согласно справочным данным примем q_ж=670Вт.

Qж=300·670=201000    Вт

Мощность отопительных приборов определится из уравнения  теплового баланса:

             кВт

 

 

2. Выбор и  расчёт системы вентиляции

Выбрав систему вентиляции и количество вентиляционных камер,

необходимо изобразить систему вентиляции. Дальнейший расчёт вести для одной приточной системы, то есть на количество теплоты и подаваемого воздуха одной вентиляционной камерой.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         

 

 

2.1.   Расчёт системы вентиляции равномерной раздачи

Выберем систему вентиляции с двумя приточными камерами, т.к. воздухо

 

обмен в помещении Vв=6 м³/с, а на один вентилятор не должно приходиться

 

более 3…4 м³/с.

 

Определение диаметров  воздуховодов:

Где  V*-количество воздуха, протекающего через рассчитываемый участок воздуховода, м³/с.

      - скорость воздуха на рассчитываемом участке.

 

м

где: - диаметр первого участка;

      =10 м/с -для транспортирующего воздуховода.

Определим диаметр воздуховода  по ГОСТ: =630мм

Определив диаметр воздуховода подбирается ближайший диаметр по ГОСТ из ряда: 125, 160, 200, 250, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000мм.

 

м

- диаметр второго участка;

=8 м/с –для раздающей части воздуховода.

Определим диаметр воздуховода  по ГОСТ: =500мм

Диаметр третьего участка  раздающей части воздуховода  равен диаметру второго участка  раздающей части воздуховода.

=500мм

Уточним скорости воздуха по формуле:

 м/с

 

 м/с 

 

2. Расчёт раздающей части воздуховода.

Определим число отверстий  на участке 2

n=35:3,5=10 шт.

Находим площадь последнего по ходу отверстия

 

 м²

где :  -количество воздуха, проходящего через рассматриваемый участок, м³/с. 

=4…8 м/с –максимальная скорость  истечения воздуха из раздающих  отверстий;

- число отверстий на рассматриваемом  раздающем участке.

 

При этом отверстия должны располагаться не более чем через 3…3,5 м, а также должно выполнятся условие:

 

где: - площадь сечения раздающего воздуховода;

  

     =0,65 –коэффициент расхода.

 

 

 м²

 

 

Проверим условие:

   Условие выполняется.

Площадь последующих  отверстий определяется по выражению:

  м²

где  

 

 

 

По результатам расчета  составим таблицу 1

 

Таблица 1

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	1	1,002	1,008	1,019	1,036	1,057	1,086	1,12	1,17	1,23
	0,019	0,019	0,0192	0,0194	0,0197	0,02	0,021	0,0213	0,022	0,023