Системы электрификации

1. Введение

 

Под микроклиматом в  животноводческом  помещении понимают совокупность физических, химических и биологических факторов оказывающих  определенное влияние на развитие и  функционирование организма животного, и ее физиологическое состояние. К основным критериям оценки окружающей среды, где обитает животное, относятся температура, влажность, скорость движения и химический состав воздуха, содержание в нем механических включений (пыли) и микроорганизмов, освещенность помещения.

Температура воздуха в коровнике должна обеспечивать в организме животного равновесие между теплообразованием и теплоотдачей, то есть находиться в диапазоне, обеспечивающем обмен веществ на постоянном уровне.

Для обеспечения максимальной эффективности  вентиляционная система должна быть спроектирована с учетом особенностей конструкции здания, в котором она устанавливается. Следует учитывать конструкцию здания, количество и род деятельности людей, находящихся в здании, географическое положение и т. п. Например, если здание расположено в северном районе, то система вентиляции должна быть приспособлена для условий холодной зимы.

Хорошая система вентиляции должна быть пригодной, надежной и экономичной.

Пригодность означает, что система  соответствует особенностям конструкции  здания, в котором установлена, а также всем требованиям, предъявляемым к системе.

Надежность означает, что система  способна исправно работать в течение  запланированного длительного периода  при условии проведения регулярного  технического обслуживания.

Экономичность означает, что потери энергии в системе сведены к минимуму. Система должна обеспечивать экономию во всех отношениях.

Система должна быть как можно более  простой, но не проще того. Это значит, что, система, не смотря на максимальную простоту, должна отвечать определенным требованиям по качеству. Если система слишком упрощена, то вряд ли можно будет гарантировать достаточный уровень качества.

Система должна сочетать в себе все  три качества — пригодность, надежность и экономичность. Очень важно  правильно сформулировать требования к вентиляционной установке. Не следует экономить, заказывая систему только для воздухообмена. Система должна обеспечивать очистку приточного воздуха от загрязняющих веществ. Технически грамотно спроектированная вентиляционная установка способна обеспечивать большой расход воздуха при экономичном потреблении электроэнергии. Очень важными являются такие функции, как утилизация тепла и возможность регулирования расхода воздуха.

 

 

 

Задание

В курсовой работе предлагается конструкция коровников на 180 голов, размером   180 * 35 м, с привязной системой содержания коров до  650 кг. Высота стен 3,5 метра, высота от пола до конька 4,2 метра, 12 окон, размером 1500х2000мм, с двойным переплетом расстояние между стеклами 25 см, две наружных одинарных двери 3000х2500 мм. Стены из сплошной кладки кирпича на легком растворе толщиной 40см  с температурным балансом

t_вн= +15⁰С и t_нар= −5⁰С. Рассчитать систему вентиляции и отопления в животноводческом помещении, а так же выбрать марку вентиляторов и их количество для обеспечения микроклимата.

180 * 35

Коровы лактирующие с привязным содержанием

180

650

25

+15 - 5

 

2. Расчет системы вентиляции

 

 

 

Вид животных		Живая масса, кг		Количество  выделяемых на одну голову
				свободного тепла, кДж/ч		углекислоты, GУК л/ч		Водных паров, G г/ч
Коровы лактирующие	600		4050		200		642

 

В создании оптимального микроклимата наиболее важную роль играют вентиляция и отопление помещений.

При проектировании систем вентиляции и отопления животноводческих  помещений учитывают количество животных, их возраст, продуктивность, выделение ими тепла, водяных паров и вредных примесей, климатические условия, способ содержания, содержание углекислого газа и влаги в наружном воздухе, потери тепла через ограждения и другие факторы. Расчеты проводят для зимнего и летнего периодов.

Внешний воздух содержит в среднем 0,03%(0,3 л/м³) углекислого газа и незначительное количество других вредных примесей.

Данные о  количестве тепла, углекислоты и  водяных паров, выделяемых животными, приведены в таблицах 1 и 2.

Максимальное  количество воздуха, необходимое для вентиляции помещения в зимний период, определяется по влажности и газосодержанию. Потребный часовой расход воздуха (м³/ч), необходимый для растворения водяных паров,

 

                                         

                                           (2.1)

L_ВП =

=111,92 м³/ч;

 

где G — количество влаги, выделяемой животными в виде пара (табл. 2), г/ч; k₁—коэффициент, учитывающий испарение влаги с пола, из поилок и других конструкций (принимают равным 1,1); d_в- допустимое содержание влаги в воздухе помещений, г/м³; d_н — содержание влаги в  наружном воздухе, г/м³.

Значения d_в и d_н определяют по формулам:

                                                    d_в= d_нас.в+

;                                       (2.2)

d_в =12,8 +

= 13,5 г/м³;

                                                   d_н=d_нас.н +

;                                           (2.3)

d_н =3,24 +

= 3,99 г/м³;

где d_наст.в и d_наст.н — влагосодержание внутреннего и наружного воздуха в насыщенном состоянии при расчетных температурах, г/м³; и — относительная влажность внутреннего и наружного воздуха.

Количество  приточного воздуха (м³/ч), необходимого для понижения концентрации углекислоты,

                                           

                                           (2.4)

L_УК =

=109,09 м³/ч;

 где G_УК – общие количество углекислоты, выделяемое животными в помещении (табл.2), л/час; k₂ – коэффициент учитывающий выделение углекислоты микроорганизмами и подстилкой = 1,2; С_В – допустимое содержание углекислоты в воздухе помещения, л/м³ (до 2,5  л/м³); С_Н- содержание углекислоты снаружи помещения, л/м³ (до 0,3 л/м³).

Минимально  допустимый воздухообмен (м³/ч), необходимый для нормальной жизнедеятельности животных,

                                            

;                                            (2.5)

L_min =

= 18360 м³/ч;

где m-масса 1-го животного, кг; N- число животных; а - минимальный воздухообмен на 1ц живой массы животных(табл.1).

В качестве расчетного принимается наибольший воздухообмен из полученных значений. В летний период определяют еще расход воздуха, необходимый для удаления избыточного тепла. Воздухообмен по удалению избыточного тепла определяют по формуле:

                                    L=

;                                           (2.6)

L=

= 28038,5 м³/ч;

где Q_изб — избыточное тепло в тепловом балансе помещения, удаляемое с вентилируемым воздухом, кДж/ч; t_в и t_н — температура внутреннего и наружного воздуха, °С; — температурный коэффициент, равный 273°; с — теплоемкость 1 м^З воздуха, принимается равной 1,3кДж/(м³-°С).

                                           Q_изб =

n;                                           (2.7)

Q_изб =4050

180 =729000 кДж/ч;

где – теплота выделяемая одним животным; n – количество животных в помещении.

Часовая кратность обмена воздуха в помещении:

                                                     

                                           (2.8)

k=

= 1,15;

где L — расчетный воздухообмен, м³/ч; V_п — внутренний объем помещения, м³.

                                    V_п= А

В L+0.5 h А L;                                           (2.9)

 

V_п = 35

180 3,5+0,5 0,7 35 180 = 24255 м³

где А – ширина здания; L – длина здания; В – высота здания; h – высота крыши.

 

Мощность электродвигателя вентилятора

 

                                     

                                           (2.10)

N_В=

кВт;

где N_В – мощность, потребляемая вентилятором; L – подача вентилятора м³/ч; Н –полное  давление вентилятора,19,6 Па; - к. п. д. вентилятора.

    При отсутствии более точных данных к.п.д. вентилятора можно принять для центробежных вентиляторов 0,4-0,7; для осевых -  0,5 – 0,85.

    При непосредственной  посадке колеса вентилятора на  вал электродвигателя к. п.  д. принимают равным единице.  Если соединение валов вентилятора и электродвигателя выполнено с помощью муфты, то = 0,98. И в том случае, когда вентилятор и электродвигатель соединены клиноременной передачей,  = 0,95.

 

 

 

 

Производительность вентилятора

                                                    Q_В=F

V;                                             (2.11)

Q_В=600

18 = 10800 кДж/ч;

    где V – скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с; F – площадь сечения воздуховода, м².

    Площадь сечения  воздуховода надо измерить там  же, где была измерена скорость движения воздуха.

                                      F = a

b=30 20=600 см²;                                    (2.12)

где а и b высота и ширина воздуховода.

 

 

 

 

 

 

 

Расчет системы  отопления

 

При k 3 обычно принимают вентиляцию с естественным побудителем, а при k>3 - с искусственным побудителем. Кратность воздухообмена без подогрева воздуха должна быть не более 5.

Для автоматизации  процесса вентиляции помещений определяют пределы изменения расхода воздуха в зависимости от температуры и влажности внешней среды.

Расчет отопления  ведут следующим образом. Количество избыточного тепла в летний период или мощность отопительного устройства в зимней период определяется на основании теплового баланса помещения.

Q_Ж+Q_Н=Q_огр+Q_В+Q_исп;

765450+79791,5=230021,4 +729001 +1605

845341,5=960627,4

  где Q_Ж- количество тепла выделяемого животными, кДж/ч.; Q_Н- теплопроводность отопления (Q_Н= 79791,5)  кДж/ч.; Q_огр – теплопотери помещения через конструкции   кДж/ч.; Q_В – количество тепла нужного для приточного  воздуха кДж/ч.; Q_исп – испарение влаги с пола помещения кДж/ч.

  Количество тепла  необходимого для нагрева приточного воздуха кДж/ч.

Q_В = L

c (t_в-t_н);

Q_В =28038,5

1,3 (15-(-5)) = 729001 кДж/ч;

где L – расчетный воздухообмен м³/час; с – теплоемкость одного м³   воздуха (с=1,3 кДж/ м³ с).

         Тепло выделяемое животными.

Q_Ж=

n k₁;

Q_Ж = 4050

180 1,05 = 765450 кДж/ч

   где - норма тепловыделения животного (табл. 2) кДж/ч 1гол; n- число животных в помещении; k₁-коэффициент  учитывающий  изменение тепловыделения животного с  изменением температуры (табл. 3)

      Количество  тепла расходуемой на испарение  влаги в помещении.

Q_исп=2,5G;

Q_исп= 2,5

642 = 1605 кДж/ч

где G – количество тепла испаряемого в помещении грамм/час; (табл.№2)- количество водяных паров  на одну голову на количество животных; 2,5 – скрытая теплота испарения 1грамм воды кДж/ч.

   Потери тепла  через ограждения  в кДж/ч  находят:

Q_огр=

k F (t_в-t_н);