|
Теплопоступления, кВт |
Теплопо- тери через огражд., кВт |
Избыточ- ная теп- лота, кВт |
Угловой коэф., кДж/кг |
Расход вентил. воздуха м3/ч |
Темпе- Ратура приточн. воздуха |
|||
|
От животных |
От оборудования |
От солнеч. радиации |
Итого |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Выбор системы отопления и вентиляции.
На свиноводческих фермах применяют вентиляционные системы, посредствам которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения по воздуховодам равномерной раздачи. Кроме того, предусматривают дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни.
Тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, :
,
где – тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции, ;
– тепловой поток на нагревание вентиляционного воздуха, ;
– тепловой поток на испарение влаги внутри помещения, ;
– тепловой поток явных тепловыделений животными, .
(табл. 6 /2/).
Тепловой поток на нагревание приточного воздуха, :
,
где – расчетная плотность воздуха ();
– расход приточного воздуха в холодный период года, ();
– расчетная температура наружного воздуха, ();
– удельная изобарная теплоемкость воздуха ().
.
Тепловой поток на испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей, :
,
.
Тепловой поток явных тепловыделений, :
,
где – температурный коэффициент явных тепловыделений;
– тепловой поток явных тепловыделений одним животным, ;
– число голов.
;
Определим температуру подогретого воздуха, :
,
где – наружная температура в зимний период года, ;
.
Для пленочных воздуховодов должно соблюдаться условие санитарно – гигиенических требований:
– в нашем случае удовлетворяет.
Принимаем две отопительно-вентиляционные установки мощностью
и расходом
Дальнейший расчет ведем для одной ОВ установки.
5. Расчет и выбор калориферов
В системе вентиляции и отопления устанавливаем водяной калорифер. Теплоноситель – горячая вода 70 – 150.
Рассчитаем требуемую площадь живого сечения, , для прохода воздуха:
,
где – массовая скорость воздуха, , (принимается в пределах 4–10
).
Принимаем массовую скорость в живом сечении калорифера:
.
.
По таблице 8.10 /2/ по рассчитанному живому сечению выбираем калорифер марки КВСБ №10 со следующими техническими данными:
Таблица 8 Технические данные калорифера КВСБ №10
|
Номер калорифера |
Площадь поверхности нагрева , |
Площадь живого сечения по воздуху , |
Площадь живого сечения трубок, |
|
10 |
28,11 |
0,581 |
0,00087 |
Принимаем два калорифер в ряду.
Уточняем массовую скорость воздуха: .
Определяем скорость горячей воды в трубках:
;
где -удельная теплоемкость воды;
- плотность воды;
Определяем коэффициент теплопередачи, :
,
где – коэффициент, зависящий от конструкции калорифера;
– массовая скорость в живом сечении калорифера, ;
и – показатели степени.
Из таблицы 8.12 /2/ выписываем необходимые данные для КВСБ №10:
; ; ; ; .
.
Определяем среднюю температуру воздуха, :
.
Определяем среднюю температуру воды, :
Определяем требуемую площадь поверхности теплообмена калориферной установки, :
.
Определяем число калориферов:
,
где – общая площадь поверхности теплообмена, ;
– площадь поверхности теплообмена одного калорифера, .
.
Округляем до большего целого значения, т.е. .
Принимаем два калорифера.
Определяем процент запаса по площади поверхности нагрева:
.
– удовлетворяет.
Аэродинамическое сопротивление калориферов, :
,
где – коэффициент, зависящий от конструкции калорифера;
– показатель степени.
.
Аэродинамическое сопротивление калориферной установки, :
,
где =1 – число рядов калориферов;
– сопротивление одного ряда калориферов, .
.
6. Аэродинамический расчет воздуховодов
В с/х производственных помещениях используют перфорированные пленочные воздухораспределители. Предусматривают расположение двух несущих тросов внутри пленочной оболочки, что придает воздуховодам овальную форму при неработающем вентиляторе и тем самым предотвращает слипание пленки.
Задача аэродинамического расчета системы воздуховодов состоит в определении размеров поперечного сечения и потерь давления на отдельных участках системы воздуховодов, а также потери давления во всей системе воздуховодов.
Исходными данными к расчету являются: расход воздуха, длина воздухораспределителя , температура воздуха и абсолютная шероховатость мм (для пленочных воздуховодов).
В соответствии с принятыми конструктивными решениями составляют расчетную аксонометрическую схему воздуховодов с указанием вентиляционного оборудования и запорных устройств.
Схему делят на отдельные участки, границами которых являются тройники и крестовины. На каждом участке наносят выносную линию, над которой проставляют расчетный расход воздуха (), а под линией – длину участка (м). В кружке у линии указывают номер участка.
На схеме выбираем основные магистральные расчетные направления, которые характеризуются наибольшей протяженностью.
Расчет начинаем с первого участка.
Используем перфорированные пленочные воздухораспределители. Выбираем форму поперечного сечения – круглая.
Задаемся скоростью в начальном поперечном сечении:
.
Определяем диаметр пленочного воздухораспределителя, :
.
Принимаем ближайший диаметр, исходя из того, что полученный равен (стр. 193 /2/).
Динамическое давление, :
,
где - плотность воздуха.
.
Определяем число Рейнольдса:
,
где – кинематическая вязкость воздуха, , (табл. 1.6 /2/).
;
Коэффициент гидравлического трения:
,
где – абсолютная шероховатость, , для пленочных воздуховодов принима-
ем .
.
Рассчитаем коэффициент, характеризующий конструктивные особенности воздухораспределителя:
,
где – длина воздухораспределителя, .
.
Полученное значение коэффициента меньше 0,73, что обеспечивает увеличение статического давления воздуха по мере приближения от начала к концу воздухораспределителя.
Установим минимальную допустимую скорость истечения воздуха через отверстие в конце воздухораспределителя, :
,
где – коэффициент расхода (принимают 0,65 для отверстий с острыми кромками).
.
Коэффициент, характеризующий отношение скоростей воздуха:
,
где – скорость истечения через отверстия в конце воздухораспределителя,
(рекомендуется ), принимаем .
.
Установим расчетную площадь отверстий, , в конце воздухораспределителя, выполненных на 1 длины:
.
По таблице 8.8 /2/ принимаем один участок.
Определим площадь отверстий, , выполненных на единицу воздуховода:
,
где – относительная площадь воздуховыпускных отверстий на участке
воздухораспределителя (стр. 202,/2/).
.
Диаметр воздуховыпускного отверстия принимают от 20 до 80 , примем .
Определим число рядов отверстий:
,
где – число отверстий в одном ряду ();
- площадь воздуховыпускного отверстия, .
Определим площадь воздуховыпускного отверстия, :
.
;
;
;
;
Шаг между рядами отверстий, :
– для первого участка
,;
;
– для последующих участков
;
;
;
Определим статическое давление воздуха, :
─ в конце воздухораспределителя:
;
─ в начале воздухораспределителя:
.
Потери давления в воздухораспределителе, :
.
Дальнейший расчет сводим в таблицу 9. Причем, определяем потери давления в результате трения по длине участка, в местных сопротивлениях и суммарные потери по следующим формулам:
,
,
,
где R – удельные потери давления на единице длины воздуховода, определяется по монограмме (рис. 8.6 /2/)
– коэффициент местного сопротивления (таблица 8.7 /2/).
Таблица 9 Расчет участков воздуховода
|
Номер участка |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
, |
|
|
1 |
4200 |
41,5 |
500 |
0,196 |
6,5 |
– |
– |
– |
25,35 |
– |
126,41 |
|
2 |
4200 |
4,4 |
500 |
0,196 |
6,5 |
0,8 |
3,52 |
0,65 |
25,35 |
16,48 |
20 |
|
3 |
8400 |
1,6 |
630 |
0,312 |
8 |
0,96 |
1,54 |
-0,1 |
38,4 |
-3,84 |
-2,3 |
|
4 |
1680 |
3 |
800 |
0,502 |
10 |
1,05 |
3,15 |
3,2 |
60 |
192 |
195,15 |
|
калорифер |
16800 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
72,4 |
|
Жал. Реш. |
16800 |
– |
– |
– |
5 |
– |
– |
2 |
15 |
30 |
30 |
|
|
итого: |
441,66 |
|||||||||
Расчет вытяжных шахт естественной вентиляции производят на основании расчетного расхода воздуха в холодный период года. Работа вытяжных шахт будет более эффективной при устойчивой разности температур внутреннего и наружного воздуха (не менее 5°С), что наблюдается в холодный период года.
Скорость воздуха в поперечном сечении вытяжной шахты, :
,
где – высота вытяжной шахты между плоскостью вытяжного отверстия и
устьем шахты (3–5), (принимаем );
– диаметр, (принимаем );
– расчетная наружная температура, ();
– сумма коэффициентов местных сопротивлений.
Местное сопротивление определяем по таблице 8.7 /2/:
─ для входа в вытяжную шахту: ;
─ для выхода из вытяжной шахты: .
.
.
Определяем расчетный расход воздуха через одну шахту, :
;
где – площадь поперечного сечения шахты, .
Рассчитаем площадь поперечного сечения шахты, :
.
.
Определяем число шахт:
,
где – расчетный расход воздуха в зимний период, ;
– расчетный расход воздуха через одну шахту, .
.
Принимаем число шахт для всего помещения .
7. Выбор вентилятора
Подбор вентилятора производят по заданным значениям подачи и требуемого полного давления.
Принимаем вентилятор исполнения 1.
Подачу вентилятора определяем с учетом потерь или подсосов воздуха в воздуховоды, вводя поправочный коэффициент к расчетному расходу воздуха для стальных воздуховодов 1,1, :
.
Определяем полное давление вентилятора, :
,
где – температура подогретого воздуха,
.
По подаче воздуха вентилятора и требуемому полному давлению, согласно графику характеристик вентиляторов ВЦ 4–75 (рис. 8.13 /2/), выбираем вентилятор марки: Е 8. 0,95–1.
8. Энергосбережение
Наиболее эффективным техническим решением вопроса сокращения расхода тепловой энергии на обеспечение микроклимата, безусловно является использование типа воздуха, удаляемого из животноводческих и птицеводческих помещений. Расчет технико-экономических показателей микроклимата показывает, что применение в системах утилизаторов тепла позволяет сократить расход тепловой энергии на данный технологический процесс более чем в 2 раза. Однако такие системы более металоемкие и требуют дополнительных эксплуатационных затрат электрической энергии на вентиляторы. Использование тепловой энергии в системах вентиляции в основном обеспечивается за счет применения регенеративных и рекуперативных теплообменных аппаратов различной модификации.
Литература
1. Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротапринт БАТУ. 2001 г.
2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства/Л.С. Герасимович, А.Г. Цубанов, Б.Х. Драганов, А.Л. Синяков. – Мн.: Ураджай, 1993. – 368 с.
