Расчет отопительно-вентиляционной системы животноводческих помещений

27

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ

Челябинский Государственный Агроинженерный

Университет

Факультет Электрификации и автоматизации

сельскохозяйственного производства

Кафедра Тепловодогазоснабжения сельского хозяйства

Курсовой проект

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Расчет отопительно-вентиляционной системы

животноводческих помещений

Студент

Группа

Нормоконтролер

уч. степень, уч. звание

Руководитель

должн., уч. степень, уч. звание

Челябинск 2008

Исходные данные для расчета системы вентиляции

Животноводческое помещение: телятник

Количество голов: 200

Размеры помещения: 21х78х4 м.

Материал стен: кирпич обожженный

Толщина стен: 520 мм.

Перекрытие кровли: бесчердачное

Наружная температура: -26ºC.

Теплоноситель: вода.

Параметры теплоносителя: 1.71 бар

Содержание

Исходные данные для расчета системы вентиляции

Введение

1. Расчет необходимого воздухообмена и мощности отопительных приборов

1.1 Расчёт необходимого воздухообмена

1.2 Определение требуемой мощности системы отопления

2. Выбор и расчёт системы вентиляции

2.1 Расчёт системы вентиляции с равномерной раздачей приточного воздуха

2.2 Расчёт раздающей части воздуховода

3. Расчёт системы отопления

3.1 Расчёт и выбор калориферов

4. Определение гидравлического сопротивления вентиляционной системы и выбор вентилятора

4.1 Расчёт и выбор неподвижных жалюзийных решеток

4.2 Расчёт вытяжных шахт

Список литературы

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.

1. Расчет необходимого воздухообмена и мощности отопительных приборов

1.1 Расчёт необходимого воздухообмена

Необходимый воздухообмен рассчитываем на основании баланса каждой вредности, поступающей в помещение и удаляющейся из него.

а) Воздухообмен по нормативной концентрации влаги внутри помещения определяем по выражению:

м3/с, (1)

где dВ и dН - влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г /кг с. в.;

dН - при наружной температуре минус 26°С принимаем равной

0,4 г/кг с. в.;

dВ - определяем при помощи i-d диаграммы по принятой нормативной температуре воздуха в помещении равной 10°С и допустимой влажности 70%. Для данного вида животных (телята), dB=5,5 г/кг с. в.;

ρ - плотность воздуха при внутренней температуре, кг /м3:

кг/м3;

МЖ - количество влаги, выделяемой животными, г/с. Определяем по выражению:

г/с, (3)

Где m - количество животных в помещении;

q - количество влаги, выделяемое одним животным;

г/с;

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 определяем из выражения:

м3/с, (4)

Где С - количество углекислоты, выделяемое одним животным, м3/с. Согласно справочным данным примем С=15·10-6 м3/с;

СВ - допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения, м3/м3. Для телятника примем СВ=2,5·10-3 м3/м3;

СН - концентрация СО2 в свежем приточном воздухе должно быть не более 0,4·10-3 м3/м3.

Таким образом:

м3/с.

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

м3/с, (5)

Где g - масса одного животного (теленка), кг. Примем равным 150 кг;

m - количество животных;

Н - нормативный воздухообмен на 100 кг живой массы телят, м3/с·100 кг. Согласно справочным данным примем Н=0,0055 м3/с·100 кг.

м3/с.

Таким образом, из определённых трех воздухообменов для дальнейших расчетов отопительно-вентиляционной системы принимаем наибольший, то естьVH2O =1,73 м3/с.

1.2 Определение требуемой мощности системы отопления

Необходимую мощность системы отопления определяем из уравнения теплового баланса помещения. Для написания уравнения теплового баланса выявим все потери теплоты в животноводческом помещении, а также все тепловыделения. На основе теории теплопередачи найдем коэффициенты теплопередачи и тепловые потери через отдельные виды ограждений, затем остальные составляющие уравнения теплового баланса и определим необходимую мощность отопительных приборов.

Уравнение теплового баланса животноводческого помещения:

Вт, (6)

Где QСО - мощность системы отопления, Вт;

- теплота, теряемая через ограждающие конструкции помещения, Вт;

QИ - теплота, затраченная на испарение влаги, Вт;

QЖ - теплота, выделяемая животными, Вт.

а) Теплоту, теряемую через ограждающие конструкции, определяем как сумму потерь теплоты через отдельные виды ограждения (стены, окна, пол, потолок).

Потери через окна, двери, стены и потолок найдем из выражения:

Вт, (7)

Где k - коэффициент теплопередачи через соответствующий вид ограждения, Вт/м2·К;

F - площадь ограждения, м2;

tВ и tН - внутренняя и наружная температура воздуха, 0С.

Тепловое сопротивление стен и потолка определяется выражением:

Вт/м2·К, (8)

Где RВ - тепловое сопротивление внутренней поверхности ограждения. Для животноводческих помещений Rв=0,155 м2·К/Вт;

RН - тепловое сопротивление наружной поверхности. Для наружных стен и бесчердачного покрытия RН=0,043 м2К/Вт;

δ - толщина теплопередающей поверхности, м;

λ - коэффициент теплопроводности, Вт/м·К.

Потери через пол найдем из выражения:

Вт, (9)

Где Rn - сопротивление теплопередачи каждой зоны неутепленных полов, м2К/Вт. (I зоны Rn=2,15 м2К/Вт, II зоны Rn=4,3 м2К/Вт, III зоны Rn=8,6 м2К/Вт, IV зоны Rn=14,2 м2К/Вт).

F - площадь каждой зоны, м2.

tВ и tН - внутренняя и наружная температура воздуха, 0С.

Тепловые потери через потолочное перекрытие

По формуле (8) рассчитываем тепловое сопротивление потолка:

м2К/Вт.

Теперь рассчитаем требуемое тепловое сопротивление для потолка:

м2К/Вт

- нормированный перепад температур. Для потолка 0С

Значит требуется слой утеплителя

Рассчитаем необходимое тепловое сопротивление утеплителя:

м2К/Вт

В качестве утеплителя выберем минераловатные плиты. Рассчитаем толщину слоя утеплителя:

м2

Где

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи для потолка:

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:

Вт/м2, (10)

Где k - рассчитанный коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия;

tВ и tН - внутренняя и наружная температура воздуха, 0С.

Вт/м.

Температура внутренней поверхности перекрытия округляется из выражения:

0С, (11)

Где qn - удельный тепловой поток через потолочное перекрытие;

RВ - тепловое сопротивление внутренней поверхности перекрытия.

0С.

Температура tn выше точки росы округляемой по i-d диаграмме для параметров воздуха внутри помещения (tp= 5 C), следовательно, образования конденсата на перекрытии не будет.

Площадь потолка:

Fпотолка=78·21=1638 м2.

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через потолок:

Вт.

Тепловые потери через стены

Кирпич пористый: δ=0,52 м, λ=0,64 Вт/м·К, штукатурка цементная: δ=0,02 м, λ=1,1 Вт/м·К.

По формуле (8) рассчитываем тепловое сопротивление стен:

м2К/Вт.

Теперь рассчитаем требуемое тепловое сопротивление для потолка:

м2К/Вт

- нормированный перепад температур. Для потолка 0С

Значит требуется слой утеплителя

Рассчитаем необходимое тепловое сопротивление утеплителя:

м2К/Вт

В качестве утеплителя выберем минераловатные плиты. Рассчитаем толщину слоя утеплителя:

м2

Где

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи для потолка:

Вт/м2·К

Площадь стен: Fстен = 78·4·2 - 12 = 612 м2.

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через стены:

Вт

3). Тепловые потери через окна

Площадь окон: Fокон=0,15·612=91,8 м2.

Коэффициент теплопередачи через одинарные окна согласно справочным данным примем k = 5,8 Вт/м2·К

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через окна:

Вт.

4) Рассчитываем теплоту теряемую через двери коэффициент теплопередачи через двери (одинарные): Вт/м2·К

Теплота, теряемая через двери:

Вт

5). Тепловые потери через пол

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

Рис. 2

Площадь зон:

I зоны F=312 м2;

II зоны F=312 м2;

III зоны F=312 м2;

IV зоны F=702 м2.

По формуле (9) рассчитываем теплоту, теряемую в каждой зоне пола: