Титульный лист

 

     Содержание

 

     Техническое задание

    Вариант 16 

1. Тип здания – телятник
2. Число животных – N=200 шт.
3. Температура внутри помещения -
4. Температура наружного воздуха - (для Москвы)
5. Средняя температура за отопительный сезон - (для Москвы)
6. Удельный объем помещения –
7. Расположение ТЭНов в нагревательном блоке – коридорное
8. Схема соединения – Δ
9. Регулятор температуры – ТК-6
10. Тепловая характеристика помещения –
11. Напор воздуха –

    Введение

 

       Одним из важнейших мероприятии  по повышению продуктивности животных и птицы является создание для них оптимальных условий содержания, объединяемых понятием «микроклимат». Только за счет обеспечения в помещениях воздушной оптимальной среды продуктивность многих видов животных и птицы можно повысить на 25 - 30%. Температура воздуха животноводческих и птицеводческих помещений является одним из важнейших параметров микроклимата. Из существующих в настоящее время способов отопления наиболее рациональным и удобным считается воздушное отопление, при котором тепло, необходимое для возмещения потерь через строительные конструкции и на нагрев вентиляционного воздуха, подается в помещение с приточным воздухом путем подогрева его в калориферах.

    В системах воздушного отопления различных  животноводческих и птицеводческих помещений используют электрокалориферные установки, состоящие из электрического калорифера и вентилятора. Эти установки просты по устройству, надежны, пожаробезопасны, не требуют постоянного присутствия обслуживающего персонала и могут быть сравнительно легко автоматизированы.

    Настоящая работа включает в себя задачу полного  расчета электрокалориферной установки для подогрева приточного воздуха отопительно-вентиляционной системы животноводческих и птицеводческих помещений. В задачу расчета входит:

    1) определение мощности электрокалорифера;

    2) выбор электродвигателя для привода  вентилятора;

    3) расчет конструктивных параметров, нагревательного устройства;

    4) тепловой расчет нагревательных  элементов;

    5) расчет силовой сети и выбор  аппаратуры управления и защиты;

    6) разработка схемы управления электрокалориферной установкой;

    7) определение эксплуатационных показателей.

    1. Определение мощности  калорифера

 

    1. Теплопроизводительность электрокалорифера   ( ) в кДж/ч для отопительно-вентиляционной системы животноводческих помещений определяется из уравнения теплового баланса: 

    

 

    где  —теплопотери через ограждения помещений, кДж/ч;

            —теплопотери, обусловленные вентиляцией, кДж/ч;

            —тепло, выделяемое животными, кДж/ч. 

    Теплопотери через ограждения могут быть определены по формуле: 

    

, 

    где    —тепловая характеристика помещения;

          — объем помещения;

          и —соответственно температура внутри и снаружи помещения, ⁰С.

    Количество  тепла Q_ж  в кДж/ч, выделяемого животными:

    

,

где — количество тепла, выделяемого одним животным,

           N – количество животных, 

      Количество тепла, теряемого с  вентиляцией:

    

,

    где   L_в— подача вентиляционных установок, м³/ч;

             — массовая теплоемкость воздуха, С_в=1,0 кДж/(кг · ⁰С);

             _в — плотность воздуха, _в =1,2 кг/м³;

             К_в— часовая кратность воздухообмена;

      V— объем помещения, м                      Подача вентиляционных установок L_в при определении мощности устройств отопления находится по удалению избыточной влаги и углекислоты.

    Содержание  Н₂О в воздухе:

,

    где w = 141 г/час – выделение влаги одним животным при t=20 ^оС,

     =1,2 кг/м³ – плотность воздуха,

     , – влагосодержание внутреннего и наружного воздуха.

    Содержание  СО₂ в воздухе:

    

    где – выделение СО₂ одним животным при t=20 ^оС,

           , – концентрация СО₂ в воздухе внутри и снаружи помещения 

     , следовательно принимаем 

     Отсюда  находим мощность калорифера:

    2. Кратность воздухообмена в помещении  равна:

    

 

    3. Общая мощность системы отопления:

    

    Следовательно, мощность одного электрокалорифера  Р_к1 будет равна:

    

,

    а подача одного вентилятора в м³/ ч:

    L_в1=

= 1333,082 м³/ ч,

    где Z=4 - число вентиляционных установок.

    2. Выбор электродвигателя для привода вентелятора

 

    Требуемая подача вентилятора с учетом потерь и подсосов воздуха в воздуховодах определяется по формуле

    L_в1=

м³/ ч

    где k₁—коэффициент, учитывающий потери или подсос воздуха в воздуховодах.

    Коэффициент k₁=1,1 для стальных, асбоцементных и пластмассовых воздуховодов длиной до 50 м.

    Для электрокалориферных установок  животноводческих помещений рекомендуется использовать центробежные вентиляторы способные развивать высокое давление при достаточно большой подаче. Наилучшими аэродинамическими свойствами обладают вентиляторы типа Ц4-70.

    Принимаем вентилятор Ц4-70 №4: η_вен.=0,45; n_вен.= 875 об/мин

    Мощность  электродвигателя для привода вентилятора  определяется по формуле:

    Р_расч=

,

    где  L_в—подача вентилятора, м³/с;

    H_в—полный напор, Н/м²;

     _в — КПД вентилятора;

    К_з — коэффициент запаса.

    Значение  коэффициентов запаса принимается  равным 1,1 - 1,5. Вентиляторы рекомендуется  комплектовать трехфазными асинхронными электродвигателями серии 4А. 

    Выбираем  двигатель серии 4А71В6У3.

    Технические данные:

    P_н=0,55 кВт

    n_н= 900 об/мин

    I_н=1,7 А

    η_н=0,675

    cosφ=0,71

    μ_п=2,0

    μ_кр=2,2

    3. Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства.

 

    Мощность  одного ТЭНа Р_н определяется, исходя из мощности одного калорифера Р_к1 и числа Z_н ТЭНов в одном калорифере:

    

кВт

    Принимаем в каждой фазе секции по два нагревателя, включенных параллельно. Определяем рабочий ток нагревательного элемента с учетом схемы включения (Δ):

    

      а также расчетную температура  t_расч нагревателя:

    t_расч=t_д∙К_м∙К_с=700∙0,5∙1,5=525°С

    где t_д—действительная температура нагревателя, °С;

           К_м —коэффициент монтажа, учитывающий ухудшение охлаждения;

           К_с—коэффициент среды, учитывающий улучшение охлаждения. 

    По  рабочему току и расчетному значению температуры по литературе [1] определяется диаметр (d) и сечение (S) нагревателя:

    Нихром  тройной(Х15Н60-Н)  d=0,15 мм            S=0,0177 мм²

    Рабочее сопротивление нагревателя—запрессованной нихромовой проволоки. Ом:

    R_н=

      Сопротивление нагревателя до  опрессовки:

    R_он=R_н

,

    где — коэффициент изменения сопротивления в результате опрессовки, =1,3.

    Длина проволоки до опрессовки в м:

    

м

    где _д—удельное сопротивление нихромовой проволоки при действительной температуре, Ом∙м.

    Удельное  сопротивление _д определяют по формуле

     _д = ₂₀ [1+ (t-20)]= 1,1∙10^-6[1+16,3∙10^-6(700-10)]=1,11∙10^-6 Ом∙м,

    где ₂₀=1,1∙10^-6 Ом∙м —удельное сопротивление материала при температуре 20°С;

     =16,3∙10^{-6 0}С^-1 —температурный коэффициент изменения сопротивления.

    Диаметр спирали (D_сп) равен, мм:

    D_сп =(8-10)d=(8-10)∙0,15=1,2 ÷ 1,5мм;

    принимаем D_сп = 1,5 мм

    шаг спирали (в мм) равен:

    h=(2-4)d=(2-4)∙0,5= 0,3 – 0,6 мм;

    принимаем h = 0,3 мм

    а число витков:

    

    Внутренний  диаметр трубки ТЭНа (D_н) равен: