1. Расчет тепловых нагрузок животноводческого комплекса
 Скачать 33.9 Kb.
|
|
ВАРИАНТ 5 Комплекс по производству молока на 400 голов привязного содержания Основные помещения комплекса и их размеры: 1. Коровник на 200 голов – 2 шт. 27х57х3,4х5,9 м 2. Родильное отделение на 104 коров – 1 шт. 21х57х3,4х5,9 м 3. Телятник на 120 голов – 1 шт. 21х63х3х3,9 м 4. Блок бытовых помещений – 1 шт. 18х20х3 м Коэффициент остекления животноводческих помещений 0,22 Средняя масса животных: коров – 500 кг телят – 120 кг Среднесуточный удой 12 кг Численность основных рабочих 28 чел. Подобрать калорифер и вентилятор отопительно-вентиляционной установки для телятника на 120 голов. Параметры теплоносителей: Температура воды на горячее водоснабжение - 550 С. Давление пара, поступающего на технологические нужды, - 35 кПа. Температура воды на отопление /поступающей в калорифер/ - 1100С. Температура воды после отопления / на выходе калорифера/ - 800 С. Состав рабочей массы топлива, % СР = 67, 9 HР = 4, 7 ОР = 8, 8 SР = 0, 6 WР = 80, 0 AР = 9, 2 Коэффициент избытка воздуха б = 1, 40 1. Расчет тепловых нагрузок животноводческого комплекса В соответствии с назначением потребителей теплоты, тепловые нагрузки могут быть разделены по видам: на отопительно-вентиляционные, горячее водоснабжение и технологические. Основную долю из них составляет отопительно-вентиляционное теплопотребление. Животноводческие комплексы, как объекты теплопотребления, имеют сезонные и круглогодичные тепловые нагрузки. К сезонным тепловым нагрузкам относят расход теплоты на создание условий микроклимата, то есть на отопление и вентиляцию помещений. Величина этих нагрузок определяется атмосферным условием (температурой наружного воздуха, его влажностью и скоростью ветра). Потребление теплоты в течение суток практически не изменяется, что объясняется теплоустойчивостью помещений. К круглогодичным тепловымнагрузкам относятся системы горячего водоснабжения и технологическое оборудование (кормозапарники, пастеризаторы и др.). Они характеризуются практически постоянным потреблением теплоты в течение года, расход теплоты в течение суток значительно колеблется, что объясняется особенностями технологических процессов в животноводстве (периодичность запаривания кормов, доение коров, уборки помещений и др.). 1.1 Расчет теплового потока на отопление животноводческого комплекса тепловой животноводческий водоснабжение калорифер Тепловой поток на отопление животноводческого комплекса складывается из потока теплоты на отопление всех животноводческих помещений и блока бытовых помещений. Тепловой поток системы отопления каждого животноводческого помещения определяется на основании уравнения теплового баланса Фот= Фогр+ Фв+ Фисп+ Финф+ Фк - Фж - Фэл - Фм. эл., Вт где Фогр, Фв, Фисп, Финф, Фк - тепловые потоки, теряемые помещением соответственно через наружные ограждения, на нагрев приточного воздуха, на испарения влаги в помещении, нагрев инфильтрующегося воздуха и поступающих извне кормов, Вт; Фж, Фэл, Фм.эл - тепловые потоки, поступающие в помещение соответственно от животных, электрооборудования и освещения, средств местного электрообогрева. Для практических расчетов с небольшой погрешностью можно принять, что поступление теплоты от электрооборудования и искусственного освещения, потери теплоты на нагрев в поступающих извне кормах компенсируются. Тогда уравнение теплового баланса запишется в следующем виде: Фот= Фогр+ Фв+ Фисп+ Финф+ Фж, Вт. Таким образом, для определения мощности системы отопления необходимо для каждого животноводческого помещения определить все составляющие уравнения теплового баланса. Тепловой поток, теряемый через ограждения - Фогр, учитывает потери теплоты через все наружные ограждения (стены, окна, ворота, перекрытие) за исключением пола, так как можно считать, что поступления теплоты от подстилки компенсирует теплопотери через пол. В целом это есть поток теплоты, теряемый 1м3 наружного объема здания в единицу времени при разности температур внутреннего и наружного воздуха 10. Фогр=qoVн(tв- tн), Вт где Vн- объем здания по наружному обмеру, м3; tв- расчетная температура внутреннего воздуха, 0С; tн - расчетная температура наружного воздуха, 0С. Удельная отопительная характеристика qoопределяется с учетом размеров и особенностей здания q0= 1, 06, Вт/м2 0С где Р - периметр здания, м; S - площадь здания в плане, м2; о- коэффициент остекления (отношение площади остекления к площади наружных стен); h- высота наружных стен, м; Определение периметра помещений Рсв-отк.= Р1 = (18+36)*2=108 м Рсв-оп.= Р2 = (18+54)*2=144 м Рсуп.= Р3 = (12+76)*2=176 м Радм.. = Р4 = (16+20)*2= 72 м Определение площади помещений Sсв-отк.= S1 = 18*36 =648 м2 Sсв-оп.= S2 = 18*54 =972 м2 Sсуп.= S3 = 18*76 =1368 м2 Sадм.. = S4 = 16*20 = 320 м2 Определение объема здания по наружному обмеру Vн.св.отк. =Vн1 = 648*((2, 7+5, 8)/2)*2=5508 м3 Vн.св.оп. =Vн2 = 972*((2, 7+5, 8)/2)*1=4131 м3 Vн.суп. = Vн3 = 1368*((2, 7+5, 8)/2)*4=23256 м3 Vн.адм. =Vн4 = 320*3=960 м3 Кст, Ко, Кпт, Кпл - коэффициент теплопередачи соответственно наружных стен, остекления, перекрытия и пола. Расчетная зимняя температура наружного воздуха (средняя температура наиболее холодной пятидневки) зависит от климатических особенностей местности и для Иркутска и Читы принимается равной -380С. Температура, наружного воздуха ?C tн=-38 в телятнике t1=3 в телятнике t2=10 в здании ремонтного молодняка t3=12 в блоке бытовых помещений t4=18 Коэффициенты теплопередачи, Вт/м2*К для наружных стен Кст=1, 2 для остекления Ко=3, 0 для перекрытия Кпт=1, 0 для пола Кпл=0, 25 Определение удельной отопительной характеристики, Вт/м3*К Для телятнике: q01= 1, 06 Вт/м2 0С Для телятнике: q02= 1, 06 Вт/м2 0С Для ремонтного молодняка: q03= 1, 06 Вт/м2 0С Для административно-бытовых блоков: q04=1, 163*((1+2*со)*F4с+S4)/V4; F4c = 72*3 = 216 q04 = 1, 163*((1+2*0, 22)*216+320)/960=0, 7644 Вт/м2 0С Определение теплового потока, теряемого через ограждения, Вт Для телятнике: Фогр1=qo1Vн1(tв1- tн)=0, 65854*5508*(20-(-38))=210367, 04 Вт Для телятнике: Фогр2=qo2Vн2(tв2- tн)=0, 4435*4131*(20-(-38))=106261, 71 Вт Для ремонтного молодняка: Фогр3=qo3Vн3(tв3- tн)=0, 4005*23256*(12-(-38))=465701, 4 Вт Для административно-бытовых блоков: Фогр4=qo4Vн4(tв4- tн)=0, 7644*960*(18-(-38))=41094, 14 Вт Суммарные потери, Вт Фогр=Фогр1+Фогр2+Фогр3+Фогр4 210367, 04+106261, 71+465701, 4+41094, 14=823424, 29 Вт Тепловой поток, расходуемый на нагрев приточного воздуха, определяется по следующему выражению Фв= 0, 278Lрс (tв- tн), Вт гдеLр - расчетный объем приточного воздуха, м3/ч; - плотность воздуха при расчетной температуре внутри помещения, кг/м3; с- удельная изобарная теплоемкость воздуха равная 1 кДж/кг0С. Объем приточного воздуха определяется из расчета растворения углекислоты до допустимой концентрации и предельно допустимого содержания водяных паров. При таком воздухообмене происходит поглощение и других вредных выделений (аммиака, сероводорода, пыли), содержащихся в помещении в значительно меньших количествах. Часовой объем приточного воздуха, необходимого для понижения концентрации углекислого газа, вычисляют по формуле L= , м3/ч где с- количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч; n- количество животных в помещении; Кt- коэффициент, учитывающий изменение выделения углекислоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения; с1- предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе помещения л/м3; с2- концентрация углекислого газа в свежем приточном воздухе. Выделение углекислого газа одним животным, л/ч Телятник стел1.=60, 8 Телятник стел2.=60, 8 Ремонтного молодняка смол=81, 8 Предельно допустимая концентрация углекислого газа в помещениях для коров 2, 5, л/м3 с1= 2, 5 концентрация углекислого газа в свежем приточном воздухе, л/м3 с2=0, 06 Часовой объем приточного воздуха, необходимого для понижения концентрации углекислого газа, м3/ч В в телятнике L1= м3/ч В в телятнике L2= м3/ч в здании ремонтного молодняка L3= м3/ч Суммарный часовой объем приточного воздуха, м3/ч L=L1+L2+L3 L=6769, 48+4512, 98+7524, 74=18807, 2 м3/ч Содержание углекислого газа приточного воздуха, необходимого для растворения водяных паров, определяется следующим образом Lw= , м3/ч где W- масса влаги, выделяющейся в помещении за час, г/ч; dв иdн - влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг сухого воздуха, p-плотность воздуха, кг/м3. Масса влаги, выделяющейся в помещении за час, г/ч Телятник Wк1=195 Телятник Wк2=195 Ремонтный молодняк Wк3=261 Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг сух. Воздуха Влагосодержание воздуха в Телятнике при относительной влажности 60% dv1=9, 3 Влагосодержание воздуха в телятнике при относительной влажности 60% dv2=9, 3 Влагосодержание воздуха в телятнике ремонтного молодняка при относительной влажности 60% dv3=5, 8 г) влагосодержание наружного воздуха при относительной влажности 70% dп=0, 4 Суммарные влаговыделения определяются по формуле: W=Wж+ Wисп, г/ч где Wж- масса влаги, выделяемой животными за час, г/ч; Wисп- масса влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей помещения (пол, подстилка, поилки), г/ч. Количество влаги, испаряемой со смоченных поверхностей Wисп=оWж Где о - коэффициент, равный отношению количества влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей, к количеству влаги, выделяемой животными, в зависимости от условий их содержания Влага, выделяемая животными, равна Wж=WnК/t, г/ч где W -выделение водяных паров одним животным, г/ч; n-количество животных в помещении; К/t - коэффициент, учитывающий изменение выделения животными водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения. К/t. = 1, 7 Телятник Wж1=120*2*195*1, 7=79560г/ч Телятник Wж2=160*1*195*1, 7=53040 г/ч Ремонтный молодняк Wж3=200*4*261*1, 7=354960 г/ч Суммарная влага, выделяемая животными Wж=79560+53040+354960=487560 г/ч Количество влаги, испаряемой со смоченных поверхностей Wисп.= оWж, г/ч где о- коэффициент, равный отношению количества влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей, к количеству влаги, выделяемой животными, в зависимости от условий их содержания о=0, 1 Wисп.1= оWж=0, 1*79560=7956 г/ч Wисп.2= оWж=0, 1*53040=5304 г/ч Wисп.3= оWж=0, 1*354960=35496 г/ч Суммарное количество влаги, испаряемой со смоченных поверхностей Wисп.=7956+5304+35496=48756 г/ч Суммарные влаговыделения определяются W=Wж+ Wисп W =487560+48756 = 536316, г/ч Плотность воздуха зависит не только от его температуры, но и от барометрического давления местности и определяется , кг/м3 где Р - расчетное барометрическое давление в данной местности, кПа; (для Иркутска 95, 2 кПа); t - температура воздуха, 0С. плотность наружного воздуха сп= кг/м3 плотность воздуха в помещении с= кг/м3 Содержание углекислого газа приточного воздуха, необходимого для растворения водяных паров, м3/ч Для телятника Lw1= м3/ч Для телятника Lw2= м3/ч Для ремонтного молодняка Lw3= м3/ч Суммарное содержание углекислого газа приточного воздуха ?Lw =6739, 2+4492, 8+30067, 2=41299, 2 м3/ч Для определения минимального нормативного воздухообмена, приходящегося на 100 кг живой массы животных, можно воспользоваться выражением: Lмин= , м3/ч где - минимальный воздухообмен на 100 кг массы животного, м3/ч, m- расчетная масса животных, кг, n-количество животных. Lмин= Минимальный нормативный воздухообмен вычисляется для проверки правильности определения объемов приточного воздуха, выполненных ранее. Расчетный воздухообмен помещения принимается по наибольшему из L, Lw или Lмин. L=Lмин=52280 м3/ч Тепловой поток, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей помещения, определяется Фисп=0, 278rWисп, Вт r-скрытая теплота испарения воды (r=2, 49кДж/г) Фисп1=0, 278rWисп=0, 278*2, 49*7956=5507, 3 Фисп2=0, 278rWисп=0, 278*2, 49*5304=3671, 5 Фисп3=0, 278rWисп=0, 278*2, 49*35496=24492, 24 Суммарный тепловой поток, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей помещения Фисп=5507, 3+3671, 5+24492, 24=33671, 04 Вт Тепловой поток, расходуемый на нагрев приточного воздуха, определяется по следующему выражению Фв= 0, 278Lрс (tв- tн) В телятниках Фв1=0, 278Lw1с(tв1-tн)=0, 278*6739, 2*1, 139*1* (20-(-38))=123766, 99 В телятниках Фв2=0, 278Lw2с (tв2- tн)=0, 278*4492, 8*1, 139*1*(20-(-38))=82511, 33 В телятнике ремонтного молодняка Фв3=0, 278Lw3с(tв3-tн)=0, 278*30067, 2*1, 139*1*(12-(-38))=476026, 91 Суммарный тепловой поток, расходуемый на нагрев приточного воздуха, Вт Фв=Фв1+Фв2+Фв3=123766, 99+82511, 33+476026, 91=682305, 23 Тепловой поток, расходуемый на нагрев инфильтрующегося воздуха, определяется с учетом его поступления через неплотности в ограждениях (особенно через световые проемы), при открывании ворот и дверей, а также возможного превышения расхода приточного воздуха над расходом удаляемого. Рекомендуется принимать теплопотери на инфильтрацию в размере 30% теплопотерь через ограждения конструкции. Таким образом Финф=0, 3 Фогр, Вт Финф1=0, 3 Фогр1=0, 3*210367, 04 =63110, 11 Финф2=0, 3 Фогр2=0, 3*106261, 71=31878, 51 Финф3=0, 3 Фогр3=0, 3*465701, 4=139710, 42 ?Финф=63110, 1+31878, 51+139710, 42=234699, 04 Тепловой поток, выделяемый животными, складывается из скрытых тепловыделений и свободных (явных) тепловыделений. Скрытые тепловыделения, будучи связаны с процессами влагообмена животных с окружающей средой, приводят к увеличению содержания водяных паров внутри помещения. При этом температура внутри помещения не изменяется. Такие тепловыделения характеризуют тепловыделения животных, но не относятся к теплопоступлениям в помещение и не входят в его тепловой баланс. Свободные тепловыделения расходуются непосредственно на нагревание воздуха внутри помещения. Они представляют собой теплопоступления в помещения и определяются по выражению: Фж= qn К//t, Вт где q - поток свободной теплоты, выделяемой одним животным, Вт; n - количество животных в помещении, К//t - коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животным теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения. Поток свободной теплоты от животных, Вт Телята q1=340 Телята q2=340 Ремонтный молодняк q3=456 Коэффициент свободных выделений К1=0, 63; К2=0, 63; К3=0, 95 Тепловой поток, выделяемый животными, Вт Телята Фж1=340*120*2*0, 63=51408 Вт Телята Фж2=340*160*0, 63=34272 Вт Ремонтный молодняк Фж3=456*200*4*0, 95=346560 Вт Суммарный тепловой поток, выделяемый животными, Вт Фж=Фж1+Фж2+Фж3=51408+34272+346560=432240 Вт После определения каждой составляющей теплового баланса определяется общий тепловой поток, необходимый для отопления данного животноводческого помещения. По такой же методике рассчитывается тепловой поток на отопления всех других животноводческих помещений. Определение суммарного теплового потока на отопление всего животноводческого комплекса, Вт Фот=Фогр+Фв+Фисп+Финф+Фж =823424, 29+682305, 23+33671, 04 +234699, 04+432240=2206339, 6 Фот =2, 206339*106 Телятник Фот1=210367, 04 +123766, 99+5507, 3+63110, 11+51408= 454159, 44 Телятник Фот2=106261, 71+82511, 33+3671, 5+31878, 51+34272=258595, 05 Здание ремонтного молодняка Фот3=465701, 4 +476026, 91+24492, 24+139710, 42+346560=1452490, 97 В блоке бытовых помещений Фот4=41094, 14 Тепловой поток, расходуемый на отопление блока административно-бытовых помещений, определяется по удельной тепловой характеристике, которая учитывает расход теплоты и на его вентиляцию: Фбот= qтVбн (tбв- tн)а, Вт где qт- удельная теплота характеристика здания, Вт/м3 0С; Vбн- объем здания по наружному обмеру, м3; tбв- расчетная температура воздуха внутри административно-бытового блока, 0С; а - поправочный коэффициент, учитывающий влияние разности расчетных температур воздуха на значение тепловой характеристики. Фбот= qтVбн (tбв- tн)а=0, 809*960*(18-(-38)*0, 93=40447, 41 Вт Для административно-бытовых зданий удельная тепловая характеристика определяется qт= 1, 163, Вт / м3. 0С, qт= 1, 163 где - коэффициент остекления административно-бытового блока; Fбст- площадь поверхности наружных стен, м2; Sб - площадь здания в плане, м2. Расчетная температура воздуха внутри административно-бытового блока принимается равной 180С. Поправочный коэффициент а определяется по формуле а= 0, 54+ а= 0, 54+ Результаты расчета теплового потока на отопления всего животноводческого комплекса сводятся в таблицу 1.3.
После этого определяется суммарный тепловой поток на отопление всего животноводческого комплекса =7, 015*106Вт |