Теплопостачання сільськогосподарського об’єкту

 

Методика теплового розрахунку теплиць полягає в тому, що кількість  теплоти, яку виділяють гріючі труби, повинна компенсувати втрати теплоти  через засклену поверхню, цегляну  стіну і через підлогу теплиці.

3.1. Втрати теплоти через огороджуючі  поверхні теплиці визначають  за формулою:

         Q_o = K_c·(F_д + F_б.д. + F_ст)·(t_в - t_з) + К_к·F_ц.ст.· (t_в - t_з)

         Q_o = 6·(2039,6+40+216)·(19+20)+1,5·216·(19+20) = 549806,4 Вт;

де К_к – коефіцієнт теплопередачі через цегляну поверхню, К_к=1,5 Вт/м²·К

     К_с – коефіцієнт теплопередачі через засклену поверхню, К_с=6 Вт/м²·К;

     F_д – площа скатаних сторін даху (засклених);

     F_б.д. – площа бокових сторін даху (засклених);

     F_ст – площа бокових скляних стін теплиці;

     F_ц.ст. – площа цегляної стіни теплиці;

     t_в – температура повітря всередині теплиці, t_в = 19^оС;

 

     t_з – температура повітря зовні теплиці, t_з = -20^оС    [3].

3.2. Площа скатних боків  даху рівна:

            

Площа бокових сторін даху:

          F_б.д. = h_д·в

          F_б.д. = 2·20 = 40 м²;

Площа бокових засклених  стінок:

          F_ст = 2·h_з.с.·(l + в)

          F_ст = 2·0,9·(100+20) = 216 м²;

Площа цегляної стіни:

           F_ц.ст. = 2·h_ц.с.·(l + в)

           F_ц.ст. = 2·0,9·(100+20) = 216 м²;

де l – довжина теплиці, l = 100м;

     в – ширина  теплиці, в = 20м;

     h_д – висота даху, Н_д = 2,0м;

     h_з.с. – висота заскленої стінки, h_з.с. = 0,9м     [3];

     h_ц.с. – висота цегляної стінки, h_ц.с. = 0,9м      [3].

3.3. Через нещільність  засклених поверхонь теплиць  всередину проникає зовнішнє  холодне повітря. Кількість інфільтруючого  в теплицю повітря буває різне  в залежності від швидкості  пуху повітря і розміру щілин,  конкретно визначити його дуже важко. Тому при розрахунку втрат теплоти за рахунок інфільтрації можна обмежитись добавкою в розмірі 25% до основних втрат теплоти через огороджуючі поверхні, тобто:

          Q_інф. = 0,25· Q_о

          Q_інф. = 0,25·549806,4 = 137451,6 Вт ;

3.4. Формула для розрахунку втрат теплоти через підлогу наступна:

          Q_n = (1,04·в + 2,08·l + 0,06·в·l – 4,48)·(t_в - t_з)  

          Q_n = (1,04·20+2,08·100+0,06·100·20-4,48)·(19+20) = 13428,48 Вт;

3.5. Таким чином, загальна  кількість втрат теплоти буде  рівною:

           Q_втр = Q_о + Q_інф. + Q_n 

           Q_втр = 549806,4+137451,6+13428,48 = 700686,48 Вт;

3.6. Кількість теплоти,  яку віддає 1 пог.м труби повітряного  опалення визначається за формулою:

           Q_п.о. = π·d·К_п·(t_т + t_в)  

           Q_п.о. = 3,14·0,05·11·(80-19) = 105,3 Вт;

де d – зовнішній діаметр труб верхнього, бокового, підвіконного обігріву,

    d = 0,05м;

     K_п – коефіцієнт теплопередачі, К_п = 11,0 Вт/м²·К      [3];

     t_т – температура теплоносія, t_т = 80^оС    [3].

3.7. Кількість теплоти, яку виділяє 1 пог.м труб грунтового обігріву визначають за формулою:

            

де d – зовнішній діаметр труб грунтового обігріву, d = 0,102 м.

3.7.1.  Значення R визначається з формули:

          R = R_гр + R_с + R_о  

          R = 2,294+0,042+0,08 = 2,416 м²·К/Вт;

де R – термічний опір грунтового обігріву;

     R_гр – термічний опір грунту;

     R_с – умовний термічний опір сусідньої труби;

     R_о – термічний опір переходу теплоти в оточуюче середовище,                                                       

           R_о=0,08 м²·К/Вт       [3].

3.7.2. Значення R_гр , R_с підраховується з виразів:

          

            

 

            ;

де λ_гр - коефіцієнт теплопровідності грунту, λ_гр = 1,2 Вт/мК    [3];

     Н – дійсна  глибина закладання труб, Н = 0,4 м     [3];

     r_m – зовнішній радіус труби;

     а – відстань  між осями труб, а = 0,9 м    [3]. 

3.8. Довжина одного  змійовика рівна:

          L_з = 2·l – 1,2 = 2·100 – 2 = 198 м.

3.9. Кількість змійовиків  верхнього обігріву:

         

3.10. Загальна тепловіддача  змійовиків верхнього обігріву:

          SQ _в.о. = n_в.о.·L_з·Q_в.о.

          SQ _в.о. = 7·198·105,3 = 145945,8 Вт;

3.11. Кількість змійовиків бокового обігріву:

         

де Q_б.с. – кількість теплоти, яка віддається а пог.м труб бокового обігріву.

 

3.12. Загальна тепловіддача  змійовиків бокового обігріву:

          SQ_б.о.= n_б.о.·L_з·Q_б.о.

          SQ_б.о.= 8·198·105,3 = 166795,2 Вт;

3.13. Кількість змійовиків  підвіконного обігріву:

           

         

3.14. Загальна тепловіддача  змійовиків підвіконного  обігріву:

          SQ_п.о.= n_п.о.·L_з·Q_п.о.

          SQ_п.о.= 10·196·105,3 =206388 Вт;

3.15. Визначаємо кількість  теплоти , яку повинні компенсувати  в теплиці змійовики грунтового  обігріву:

          Q^‘_гр.о. = Q_втр - (SQ_в.о. + SQ_б.о. + SQ_п.о.)

          Q^‘_гр.о. = 700686,48 – (145945,8+166795,2+206388) = 181557,48 Вт.

3.16. Орієнтована кількість  змійовиків грунтового обігріву:

         

де Q_гр.о. - кількість теплоти, яка віддається 1 пог.м труб грунтового обігріву.

3.17. Загальна тепловіддача  змійовиків грунтового обігріву:

          SQ_гр.о.= n_гр.о.·L_з·Q_гр.о.

          SQ_гр.о.= 9·196·106,053 = 187077,5 Вт;

3.18. Поверхня опалювальних  приладів:

         S_г.о. = 2·π·r_m·L₃·n_г.о.

         S_г.о. = 2·3,14·0,051·196·9 = 564,9 м²;

         S_б.о. = 2·π·r_m·L₃·n_б.о.

         S_б.о. = 2·3,14·0,025·196·8 = 246,2 м²;

         S_п.о. = 2·π·r_m·L₃·n_п.о.

         S_п.о. = 2·3,14·0,025·198·10 = 310,86 м²;

         S_в.о. = 2·π·r_m·L₃·n_в.о.

         S_в.о. = 2·3,14·0,025·198·7 = 217,6 м²;

де l₃ – довжина одного змійовика, м;

     n – кількість змійовиків, шт.;

    r_m – зовнішній радіус труб, м.

3.19. Загальна поверхня  опалювальних приладів:

         S_заг = S_г.о. + S_б.о. + S_п.о. + S_в.о.

         S_заг = 564,9+246,2+310,86+217,6 = 1339,56 м².

3.20. Загальна кількість  теплоти, яку віддають нагрівні  прилади:

         Q_заг = SQ_в.о. + SQ_б.о. + SQ_п.о + SQ_гр.о.

          Q_заг = 145945,8+166795,2+206388+187077,5 = 706206,5 Вт.

3.21. При виборі котла  враховуємо теплове навантаження. При цьому загальне теплове  навантаження збільшиться на 5-10%, для врахування розходу теплоти,  яка йде на нагрівання води для теплиці:

          Q_під = 0,05· Q_заг

          Q_під = 0,05· 706206,5 = 35310,3 Вт;

          SQ_заг = Q_заг + Q_під

          SQ_заг = 706206,5 +35310,3 = 741516,8 Вт.

3.22. Загальне теплове  навантаження для n_т теплиць:

          Q_заг = SQ_заг·n_т

          Q_заг = 741516,8 ·20 = 14830336 Вт.

Отже, за розрахованим тепловим навантаженням  вибираємо три  котли марки  – ТВГ – 4. Технічні дані даного котла:

• теплова потужність – 5,0·10⁶ Вт; ККД – 90%;
• довжина – 3500 мм;
• ширина – 3840 мм;
• висота – 4000 мм.

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.

 

1. Драганов Б.Х., Буляндра О.Ф., Міщенко А.В. Теплоенергетичні установки і системи в сільському господарстві. – К.: Урожай, 1995. – 223 с.
2. Драганов Б.Х., Есин В.В., Зуев В.П. Применение теплоты в сельском хозяйстве. – К.: Вища шк., 1990. – 319 с.
3. Теплопостачання об’єктів сільськогосподарського призначення.  Методичні вказівки щодо виконання курсового проекту з дисципліни “Теплотехніка та використання тепла”. Укладачі: Міщенко А.В., Білик С.Г., Бунько В.Я. – Бережани: Науково-видавничо-дорадницький центр “Нововведення”. 2008. – 56с.  
4. Драганов Б.Х., Кузнецов А.В., Рудобашта С.П. Теплотехніка и применение теплоты в сельском хозяйстве. – М.: Агропромиздат, 1990. – 463 с.
5. Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве. Б.Х. Драганов, В.А. Лазоренко, С.А. Ковалев и др. – М.: Агропромиздат, 1991. – 176 с.
6. Недужий А.О., Алабовський Н.А. Техническая термодинамика и теплопередача. – К.: Вища шк., 1980. – 224 с.
7. Драганов В.Х., Бессараб О.С., Долінський А.А., Лазоренко В.О., Міщенко А.В., Шеліманова О.В. Теплотехніка. – К.: ІНКОС, 2005. – 400 с.
8. Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. – М.: Агропромиздат, 1990. – 288 с.