курсовая. Контрольная работа По дисциплине Теплотехника

• Название: Контрольная работа По дисциплине Теплотехника
• Анкор: курсовая
• Дата: 20.04.2023
• Размер: 4.61 Mb.
• Имя файла: kurs_Egora2.rtf
• Тип: Контрольная работа; #1075947
• страница: 1 из 5

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего образования

Иркутский государственный Аграрный университет им. А.А.Ежевского


Контрольная работа

По дисциплине «Теплотехника»

Выполнил: Студент 3 курса

Энергетического факультета

Овчиников Р.И.

Проверил: Алтухов И.В.

Иркутск 2015


Содержание
Введение

1. 
   Расчет тепловых нагрузок животноводческого комплекса
   

1.1 Расчет теплового потока на отопление животноводческого комплекса

1.2 Расчет теплового потока на горячее водоснабжение животноводческого комплекса

1.3 Расчет теплового потока на технологические нужды

2. Расчет и выбор оборудования для отопления животноводческого комплекса

2.1 Расчет калориферов отопительно-вентиляционной системы

2.2 Подбор калорифера и вентилятора отопительно-вентиляционной установки для телятника на 200 голов

2.3 Расчет вентилятора отопительно-вентиляционной системы

2.4 Выбор и расчет отопительных приборов системы центрального водяного отопления

Список использованной литературы
Введение
Производство сельскохозяйственной продукции связано с большим потреблением топливно-энергетических ресурсов. Тепловая энергия расходуется на отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию, на обеспечение необходимых параметров микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях, хранилищах и сооружениях защищенного грунта, на сушку сельскохозяйственной продукции, приготовление кормов, получение искусственного холода и другие цели.

Рациональное использование тепловой энергии нетрадиционных и возобновляемых источников энергии, создание энергосберегающих экологически чистых технологий становится одной из главных задач энергетиков.

Целью работы является расширение и углубление теоретических знаний по дисциплине "Теплотехника", приобретение практических навыков по решению инженерных теплотехнических задач, а также опыта использования нормативной, справочной и учебной литературы.
ВАРИАНТ 6 /по последней цифре номера зачетной книжки/
Комплекс выращивания телок и нетелей на 550 голов

Основные помещения комплекса и их размеры:

1. Телятник на 160 голов – 1шт 18х48х2,7х5,8 м

2. телятник на 190 коров – 1шт 18х54х2,7х5,8 м

3. Здание ремонтного молодняка на 200 голов – 1 шт 21х76х2,7х5,8 м

4. Административно-бытовой блок – 1шт 16х18х3м

Коэффициент остекления животноводческих помещений 0,28

Средняя масса животных: телят - 90 кг

молодняка – 250 кг

Численность основных рабочих – 16 чел.

Подобрать калорифер и вентилятор отопительно-вентиляционной установки для здания ремонтного молодняка на 190 голов.

ВАРИАНТ 5 /по предпоследней цифре номера зачетной книжки/

Параметры теплоносителей:

Температура воды на горячее водоснабжение – 60⁰ С.

Давление пара, поступающего на технологические нужды, - 45 кПа.

Температура воды на отопление /поступающей в калорифер/ - 110⁰С.

Температура воды после отопления / на выходе калорифера/ - 75⁰ С.

Состав рабочей массы топлива, %

С^Р = 46,1 H^Р = 3,6

О^Р = 9,6 S^Р = 0,4

W^Р = 6,0 A^Р = 33,8

Коэффициент избытка воздуха α = 1,6

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
Ф_от= Ф_огр+ Ф_в+ Ф_исп+ Ф_инф+ Ф_к – Ф_ж – Ф_эл – Ф_{м. эл.}, Вт
где Ф_огр, Ф_в, Ф_исп, Ф_инф, Ф_к – 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;

Ф_ж, Ф_эл, Ф_м.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:
Ф_от= Ф_огр+ Ф_в+ Ф_исп+ Ф_инф+ Ф_ж, Вт_.
Таким образом, для определения мощности системы отопления необходимо для каждого животноводческого помещения определить все составляющие уравнения теплового баланса.

Тепловой поток, теряемый через ограждения - Ф_огр, 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.

Ф_огр=q_oV_н(t_в- t_н), Вт
где V_н- объем здания по наружному обмеру, м³;

t_в- расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_н – расчетная температура наружного воздуха, ⁰С.

Удельная отопительная характеристика q_oопределяется с учетом размеров и особенностей здания
q₀= 1, 06 , Вт/м^{2 0}С
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
Р_св-отк.= Р₁ = (18+48)*2=132 м

Р_св-оп.= Р₂ = (18+54)*2=144 м

Р_суп.= Р₃ = (21+76)*2=194 м

Р_адм.. = Р₄ = (16+18)*2= 68 м
Определение площади помещений
S_св-отк.= S₁ = 18*48 =864 м²

S_св-оп.= S₂ = 18*54 =972 м²

S_суп.= S₃ = 18*76 =1368 м²

S_адм.. = S₄ = 16*18 = 288 м²

Определение объема здания по наружному обмеру
V_{н.св.отк. =}V_н1 = 864*((2, 7+5, 8)/2)*1=7344 м³

V_{н.св.оп. =}V_н2 = 972*((2, 7+5, 8)/2)*1=4131 м³

V_{н.суп. =} V_н3 = 1368*((2, 7+5, 8)/2)*1=5814 м³

V_{н.адм. =}V_н4 = 288*3=864 м³
К_ст, К_о, К_пт, К_пл – 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 ⁰C t_н=-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 К_ст=1, 2

для остекления К_о=3, 0

для перекрытия К_пт=1, 0

для пола К_пл=0, 25

Определение удельной отопительной характеристики, Вт/м³*К

Для телятнике:

1672,7

Для телятнике:



0.4435

Для ремонтного молодняка:

=

7.5785

Для административно-бытовых блоков:



Определение теплового потока, теряемого через ограждения, Вт

Для телятнике:

Ф_огр1=q_o1V_н1(t_в1- t_н)=1672,7*7344*(20-(-38))= 712489,4 Вт

Для телятнике:

Ф_огр2=q_o2V_н2(t_в2- t_н)=0,4435*4131*(20-(-38))=106261, 71 Вт

Для ремонтного молодняка:

Ф_огр3=q_o3V_н3(t_в3- t_н)=7,5785 *5814*(12-(-38))= 2203069,95 Вт

Для административно-бытовых блоков:

Ф_огр4=q_o4V_н4(t_в4- t_н)=0,7644 *864*(18-(-38))=36984,73 Вт

Суммарные потери, Вт

Ф_огр=Ф_огр1+Ф_огр2+Ф_огр3+Ф<sub>огр4

712489,4+106261,71+2203069,95+36984,73= 3058805,79 Вт</sub>

Ф_в= 0, 278L_р с (t_в- t_н), Вт

Где L_р – 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;

К_t- 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 с_тел1.=60, 8

Телятник с_тел2.=60, 8

Ремонтного молодняка с_мол=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

L = 4512,98

В в телятнике

L

в здании ремонтного молодняка

L

Суммарный часовой объем приточного воздуха, м³/ч

L =L ₁+L ₂+L ₃

L = 4512,98 + 8521,97 + 7524,74 = 20559,69 м³/ч

Содержание углекислого газа приточного воздуха, необходимого для растворения водяных паров, определяется следующим образом
L_w= , м³/ч
где W- масса влаги, выделяющейся в помещении за час, г/ч;

d_в иd_н – влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг сухого воздуха,

p-плотность воздуха, кг/м³.

Масса влаги, выделяющейся в помещении за час, г/ч

Телятник W_к1=195

Телятник W_к2=195

Ремонтный молодняк W_к3=261

Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг сух. Воздуха

Влагосодержание воздуха в Телятнике при относительной влажности 60% d_v1=9, 3

Влагосодержание воздуха в телятнике при относительной влажности 60% d_v2=9, 3

Влагосодержание воздуха в телятнике ремонтного молодняка при относительной влажности 60% d_v3=5, 8

г) влагосодержание наружного воздуха при относительной влажности 70%

d_п=0, 4

Суммарные влаговыделения определяются по формуле:
W=W_ж+ W_исп, г/ч
где W_ж- масса влаги, выделяемой животными за час, г/ч;

W_исп- масса влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей помещения (пол, подстилка, поилки), г/ч.

Количество влаги, испаряемой со смоченных поверхностей
W_исп=ξW_ж
Где ξ – коэффициент, равный отношению количества влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей, к количеству влаги, выделяемой животными, в зависимости от условий их содержания

Влага, выделяемая животными, равна
W_ж=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

W_ж1=160*1*195*1, 7=53040 г/ч

Телятник

W_ж2=190*1*195*1, 7=62985 г/ч

Ремонтный молодняк

W_ж3=200*1*261*1, 7=88740 г/ч

Суммарная влага, выделяемая животными

W_ж=53040 + 62985 + 88740 = 204765 г/ч

Количество влаги, испаряемой со смоченных поверхностей
W_исп.= ξW_ж, г/ч
где ξ- коэффициент, равный отношению количества влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей, к количеству влаги, выделяемой животными, в зависимости от условий их содержания ξ=0, 1
W_исп.1= ξW_ж=0, 1*53040=5304 г/ч

W_исп.2= ξW_ж=0, 1* 62985=6298 г/ч

W_исп.3= ξW_ж=0, 1*88740=8874 г/ч
Суммарное количество влаги, испаряемой со смоченных поверхностей

W_исп.= 5304 + 6298 + 8874 = 20476 г/ч

Суммарные влаговыделения определяются
W=W_ж+ W_исп

W =204765 +20476 = 225241 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

ρ_п= кг/м³

плотность воздуха в помещении

ρ= кг/м³

Содержание углекислого газа приточного воздуха, необходимого для растворения водяных паров, м³/ч

Для телятника



Для телятника


Для ремонтного молодняка


Суммарное содержание углекислого газа приточного воздуха

∑L_w = 4475,2 + 5314,4 + 12340,4 = 22130 м³/ч

Для определения минимального нормативного воздухообмена, приходящегося на 100 кг живой массы животных, можно воспользоваться выражением:
L_мин= , м³/ч
где - минимальный воздухообмен на 100 кг массы животного, м³/ч,

m- расчетная масса животных, кг,

n-количество животных.



Минимальный нормативный воздухообмен вычисляется для проверки правильности определения объемов приточного воздуха, выполненных ранее.

Расчетный воздухообмен помещения принимается по наибольшему из L , L_w или L_мин.

L=L_мин=17745 м³/ч

Тепловой поток, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей помещения, определяется
Ф_исп=0, 278rW_исп, Вт
r-скрытая теплота испарения воды (r=2, 49кДж/г)
Ф_исп1=0, 278rW_исп=0, 278*2, 49*5304=3671,5

Ф_исп2=0, 278rW_исп=0, 278*2, 49*6298=4359,6

Ф_исп3=0, 278rW_исп=0, 278*2, 49*8874=6142,76

Суммарный тепловой поток, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей помещения

Ф_исп= 3671,5 + 4359,6 + 6142,76 = 14173,86 Вт

Тепловой поток, расходуемый на нагрев приточного воздуха, определяется по следующему выражению

Ф_в= 0, 278L_р с (t_в- t_н)

В телятниках

Ф_в1=0, 278L_w1 с(t_в1-t_н)=0, 278* 4475,2*1,139*1*(20-(-38)= 82188,10

В телятниках

Ф_в2=0, 278L_w2 с (t_в2- t_н)=0, 278*4492, 8*1, 139*1*(20-(-38))=1741,54

В телятнике ремонтного молодняка

Ф_в3=0,278L_w3 с(t_в3-t_н)=0,278*12340,4*1,139*1*(12-(-38))=195374,45 Суммарный тепловой поток, расходуемый на нагрев приточного воздуха, Вт
Ф_в=Ф_в1+Ф_в2+Ф_в3=82188,10+1741,54+195374,45= 279304,09
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
Ф_инф=0, 3 Ф_огр, Вт

Ф_инф1=0, 3 Ф_огр1=0, 3*210367, 04 =63110, 11

Ф_инф2=0, 3 Ф_огр2=0, 3*106261, 71=31878, 51

Ф_инф3=0, 3 Ф_огр3=0, 3*465701, 4=139710, 42

∑Ф_инф=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:
Ф_ж= 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

Ф_ж1=340*120*2*0, 63=51408 Вт

Телята

Ф_ж2=340*160*0, 63=34272 Вт

Ремонтный молодняк

Ф_ж3=456*200*4*0, 95=346560 Вт

Суммарный тепловой поток, выделяемый животными, Вт

Ф_ж=Ф_ж1+Ф_ж2+Ф_ж3=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
Ф_от=Ф_огр+Ф_в+Ф_исп+Ф_инф+Ф_ж =823424,29+279304,09+ 14173,86 + 234699, 04+432240= 1783841,28
Ф_от =1783841,28 *10⁶

Телятник

Ф_от1=210367, 04 +123766, 99+5507, 3+63110, 11+51408=

454159, 44

Телятник

Ф_от2=106261, 71+82511, 33+3671, 5+31878, 51+34272=258595, 05

Здание ремонтного молодняка

Ф_от3=465701, 4 +476026, 91+24492, 24+139710, 42+346560=1452490, 97

В блоке бытовых помещений

Ф_от4=41094, 14

Тепловой поток, расходуемый на отопление блока административно-бытовых помещений, определяется по удельной тепловой характеристике, которая учитывает расход теплоты и на его вентиляцию:
Ф^б_от= q_тV^б_н (t^б_в- t_н)а, Вт
где q_т- удельная теплота характеристика здания, Вт/м^{3 0}С;

V^б_н- объем здания по наружному обмеру, м³;

t^б_в- расчетная температура воздуха внутри административно-бытового блока, ⁰С;

а – поправочный коэффициент, учитывающий влияние разности расчетных температур воздуха на значение тепловой характеристики.
Ф^б_от= q_тV^б_н (t^б_в- t_н)а=0, 809*960*(18-(-38)*0, 93=40447, 41 Вт
Для административно-бытовых зданий удельная тепловая характеристика определяется
q_т= 1, 163 , Вт / м^{3. 0}С,

q_т= 1, 163
где - коэффициент остекления административно-бытового блока;

F^б_ст– площадь поверхности наружных стен, м²; S^б – 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.

Помещение комплекса	Составляющие уравнения теплового баланса помещения						Тепловой поток на отопление Фот, кВт		Количество помещений	Тепловой поток на отопление однотипных помещений
	Фогр, кВт	Фв, кВт	Фисп, кВт	Финф, кВт	Фж, кВт
Телятник	823	682	33	234	432	454		2		908
Телятник	106	82	3	31	34	258		1		258
Здание ремонтного молодняка	465	476	24	139	346	1452		4		5808
Бытовые помещения	41	-	-	-	-	41		1		41
Сумма	1435	1240	60	404	812	2205				7015

После этого определяется суммарный тепловой поток на отопление всего животноводческого комплекса =7, 015*10⁶Вт