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: 4 из 5

2. Расчет и выбор оборудования для отопления животноводческого комплекса
Наибольшее распространение в животноводческих помещениях получили системы воздушного отопления, совмещенные с подачей свежего приточного воздуха. В этом случае для подогрева воздуха используются калориферные установки, включающие в себя калорифер, вентилятор и контрольно-регулирующую аппаратуру. Параметры воздуха и схемы его подачи в животноводческое помещение определяются количеством теплоты, необходимой для поддержания теплового баланса, а так же конструктивными особенностями помещения, технологией содержания животных и другими факторами, зависящими от конкретных условий. Максимальная температура воздуха, подаваемого системой воздушного отопления не должна превышать 70⁰С.

В составе отопительно-вентиляционной системы особое значение имеет теплоисточники. Их выбор производят с учетом следующих условий. Теплогенераторы используются при децентрализованном теплоснабжении мелких животноводческих ферм. Электрокалориферные установки – для создания микроклимата в помещениях для содержания молодняка. Водяные и паровые калориферы применяются при системах теплоснабжения от паровых или водогрейных котельных. Исходным данными для расчета и выбора тепло источника являются необходимая тепловая мощность и расход вентиляционного воздуха. Наибольшее применение в практике, благодаря компактности и высокой производительности, получили паровые и водяные калориферы.

В родильных отделениях и помещениях для содержания молодняка животных дополнительно к устройствам, служащим для нагрева приточного воздуха, применяются системы центрального водяного или парового отопления с различными нагревательными приборами. В административно-бытовых помещениях используют так же центральные системы отопления с нагревательными приборами.

Центральные системы отопления конструктивно выполняются так, что генератор теплоты располагается вне отапливаемых помещений, а в помещениях теплоноситель подается по системе трубопроводов. От одного генератора теплоты отапливаются все здания животноводческого комплекса.

Одним из основных преимуществ парового отопления является меньший расход по массе трубопроводов, чем в системе водяного отопления, а, следовательно, меньшие капиталовложения в систему отопления. Вторым преимуществом является то, что коэффициент теплопередачи отопительного прибора при паре больше этого коэффициента, чем при воде, что ведет к уменьшению площади поверхности прибора. Однако при паровой системе отопления имеет место слишком высокая температура поверхности нагревательных приборов (температура пара 120-130⁰С), что приводит к разгонке органической пыли, находящейся в помещениях. Кроме того невозможно плавное регулирование теплоотдачи отопительных приборов при изменении температуры окружающего воздуха. В помещениях животноводческих комплексов возможно применение системы парового отопления только при условии, что в них нет пылевыделения, а регулирование теплоотдачи отопительных приборов осуществляется периодическим отключением системы на определенное время.

В административно-бытовых помещениях допускается применение только систем водяного отопления, так как максимальная температура поверхности нагревательных приборов должна быть не выше 95⁰С.
2.1. Расчет калориферов отопительно-вентиляционной системы
2.1.1 Подбор калорифера и вентилятораотопительно-вентиляционной установки для ремонтного молодняка 200 голов.

Калориферы предназначены для нагрева воздуха в отопительно-вентиляционных системах. Во всех конструкциях калорифера сохраняется один принцип работы: воздух, нагнетаемый вентилятором, проходит через теплообменник, в котором нагревается за счет теплоты горячей воды или пара. Калориферы, в которых используется вода, обозначается КВ, а для пара – КП.

В настоящее время изготавливаются калориферы пяти моделей: самая малая (СМ), малая (М), средняя (С), большая (Б), самая большая (СБ). Каждая модель подразделяется на 12 номеров, которые определяют величину площади поверхности нагрева и присоединительные размеры.

По характеру движения теплоносителя калориферы могут быть одноходовыми (КВБ, КЗПП, К4ПП, КФСО, КФБО), в которых пар или горячая вода движется сразу по всем трубкам в одном направлении, и многоходовые (КВС-П, КВБ-П, К3ВП, К4ВП), в которых горячая вода неоднократно изменяет направление движения. Одноходовые калориферы имеют диагональное, а многоходовые - одностороннее присоединение штуцеров.

Для увеличения площади поверхности нагрева на трубки калорифера надевают тонкие стальные пластины или навивают стальную ленту. Изготовленные таким образом калориферы называют пластинчатыми (КВБ, К3ПП, К4ПП и др.) или спиральнонавивными (КФСО, КФБО).

В условное обозначение калорифера входит наименование типа, модели, номера калорифера и тип конструкции оребрения. Например, КВС10-П – калорифер пластинчатый, для воды, средней модели, №10.

В отопительно-вентиляционных системах животноводческих помещений обычно используются калориферы КВС-П и КВБ-П, предназначенные для работы с использованием горячей воды.
Таблица 2.1 - Технические данные водяных калориферов КВС-П и КВБ-П

Номер калорифера	Площадь поверхности нагрева, м2		Площадь живого сечения, м2
	КВС-П	КВБ-П	По воздуху	По теплоносителю
				КВС-П	КВБ-П
6	11, 4	15, 14	0, 1392	0, 00116	0, 00154
7	14, 6	18, 81	0, 1720	0, 00116	0, 00154
8	16, 92	22, 44	0, 2048	0, 00116	0, 00154
9	19, 56	26, 0	0, 2376	0, 00116	0, 00154
10	25, 08	33, 34	0, 3033	0, 00116	0, 00154
11	72, 0	95, 63	0, 8665	0, 00232	0, 00308
12	108, 0	143, 5	1, 2985	0, 00347	0, 00462

При использовании в качестве теплоносителя водяного пара применяются калориферы КПС-П и КВБ-П. Это одноходовые калориферы по теплоносителю, их техническая характеристика приведена в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Технические данные паровых калориферов КПС-П и КПЕ-П

Номер калорифера	Площадь поверхности нагрева, м2		Площадь живого сечения, м2
	КПС-П	КПБ-П		По воздуху	По теплоносителю
					КПС-П	КПБ-П
6	11, 4	15, 14		0, 267	0, 00523	0, 00697
7	14, 16	18, 81		0, 329	0, 00523	0, 00697
8	16, 92	22, 44		0, 392	0, 00523	0, 00697
9	19, 56	26, 0		0, 455	0, 00523	0, 00697
10	25, 08	33, 34		0, 581	0, 00523	0, 00697
11	72, 0	95, 63		1, 65	0, 0105	0, 01394
12	108, 0	143, 5		2, 49	0, 01568	0, 02091

Технические данные для других моделей калориферов приводятся в специальной справочной литературе.

В зависимости от требуемого количества теплоты и условий работы калориферной установки подбирается модель, номер и количество калориферов. По отношению, проходящего через калориферы воздуха, они могут устанавливаться параллельно или последовательно. Для нагрева значительных объемов воздуха при небольшом перепаде температур применяется параллельная установка калориферов. Когда необходимо нагреть воздух на 40 градусов и больше, калориферы устанавливаются последовательно. Присоединение калориферов к водяным тепловым сетям также осуществляется по параллельной или последовательной схемам, а к паровым – только по параллельной схеме.

Расчет и подбор калориферов производится в следующей последовательности. Расчетная тепловая мощность калориферной установки в тех животноводческих помещениях, где система отопления совмещена с системой вентиляции, принимается равной тепловому потоку на отопление данного помещения, определенному из уравнения теплового баланса
, Вт
Для тех помещений, в которых используется центральное водяное отопление, тепловая мощность калориферной установки принимается равной тепловому потоку, идущему на нагрев приточного воздуха
, Вт
Подбираем калорифер и вентилятор отопительно-вентиляционной установки для телятника на 200 голов, Вт


Теплоемкость воздуха, кДж/(кг*К)

с=1, 0

Конечная температура подогретого воздуха на выходе из калориферной установки
⁰С
где, р- расчётная плотность воздуха, кг/м³;

с- удельная изобарная теплоёмкость, кДж/кг⁰С;

L_p – расчетный объем приточного воздуха, м³/ч;

t_н – начальная температура воздуха на входе калорифера.

L_p=L_w3=6971, 07



Расчетная площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха
, м²
где ( - расчетная массовая скорость воздуха, кг/с .

Под массовой скоростью понимают массу воздуха, проходящего за 1 с. через 1м² площади живого сечения калорифера. С увеличением массовой скорости повышается коэффициент теплопередачи калорифера, но возрастает и сопротивление прохода воздуха. По экономическим соображениям массовая скорость воздуха принимается для водяных калориферов 7….10 кг/с , для паровых – 3….7 кг/с (vp)^р=7.



Исходя из расчетной площади живого сечения калорифера по техническим данным (табл.2.1. и 2.2), подбирают модель и номер калорифера с площадью живого сечения по воздуху близкой к расчетной. При параллельной установке нескольких калориферов учитывается их суммарная площадь живого сечения.

Подбор модели и номера калорифера с площадью живого сечения по воздуху близкой к расчетной (КВБ-П-9), для которого площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха, м²

f₀=0, 2376

площадь поверхности нагрева, м²

А=26

Площадь живого сечения по воде, м²

f_тр=0, 00154

количество калориферов, установленных параллельно

т=1

По действительной площади живого сечения калорифера определяется действительная массовая скорость воздуха
, кг/с
где m – количество калориферов, установленных параллельно.



Для водяных калориферов определяется скорость горячей воды в трубках калорифера:

, м/с
где с_в- удельная массовая теплоемкость воды (с_в = 4, 2 кДж/кг⁰С);

- плотность воды при ее средней температуре, кг/м³;

t_г- температура воды на входе в калорифер, ⁰С;

t_о- температура воды на выходе из калорифера, ⁰С;

- площадь живого сечения трубок калорифера по теплоносителю, м² (см. табл. 2.1).



Коэффициент теплопередачи калорифера определяется с учетом принятой модели, значения массовой скорости воздуха, виде теплоносителя и скорости воды. Расчет производится по эмпирическим зависимостям, полученным на основании обобщения опытных данных (см. табл. 2.3).

k=19, 7(υρ)^{0, 32} ω^{0, 13}=19, 7*(8, 15)^{0, 32} *0, 59^{0, 13} =75

Фактический тепловой поток, передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху:
Вт
где к- коэффициент теплопередачи, Вт/м²⁰С;

F-площадь поверхности нагрева одного калорифера, м² (табл. 2.1, 2.2);

- средняя температура теплоносителя в калорифере, ⁰С;

- средняя температура воздуха в калорифере, ⁰С.



Если в качестве теплоносителя используется вода, то , ⁰С

Если теплоносителем является пар с избыточным давлением менее 30 кПа, то среднюю температуру допускается принять равной 100⁰С. При избыточном давлении более 30 кПа средняя температура принимается равной температуре насыщения при соответствующем давлении (приложение Е).

В том случае, если фактический тепловой поток калориферной установки меньше чем это требуется по расчету, то принимается последовательная установка калориферов той же модели и того же номера. Количество последовательно установленных калориферов:
n=
округляется до целого значения в большую сторону.

n_k=

Общий тепловой поток калориферной установки равен

Ф_к.у.= , Вт

Ф_к.у.=

Запас калориферной установки по тепловой мощности Δ:
Δ=
Δ=

Аэродинамическое сопротивление одного ряда последовательно установленных калориферов определяется по эмпирическим зависимостям (табл. 2.3.). При последовательной установке нескольких одинаковых калориферов их аэродинамическое сопротивление равно.
Р_к.у.=nР, Па
Где Р- аэродинамическое сопротивление одного ряда калориферов, Па.

Р_к.у.=4* 2, 75(υρ)^{4, 65}= 4*2, 75*(8, 15)^{4, 65}=4*2, 75*3298, 8=51792
Таблица 2.3 - Расчетные зависимости для коэффициента теплопередачи и аэродинамического сопротивления калориферов

Марка Калорифера	Коэффициент теплопередачи, Вт/м20С		Сопротивление одного ряда калорифера, Па
	Пар	Вода
КВБ	17, 75(υρ)0, 354	17, 75(υρ)0, 343ω0, 149		1, 485(υρ)1, 69
КЗПП	14, 1(υρ)0, 366	12, 9(υρ)0, 393 ω0, 108		1, 2(υρ)1, 76
К4ПП	11, 6(υρ)0, 62	10, 5(υρ)0, 446 ω0, 034		1, 72(υρ)4, 75
КФСО	18, 55(υρ)0, 49	16, 55(υρ)0, 501 ω0, 122		3, 29(υρ)2, 01
КФБО	16, 5(υρ)0, 455	14, 75(υρ)0, 517 ω0, 138		4, 23(υρ)4, 94
КВС-П	-	20, 8(υρ)0, 32 ω0, 13		2, 16(υρ)4, 62
КВБ-П	-	19, 7(υρ)0, 32 ω0, 13		2, 75(υρ)4, 65
КЗВП	-	12, 9(υρ)0, 395 ω0, 106		1, 2(υρ)1, 76
К4ВП	-	10, 5(υρ)0, 446 ω0, 34		1, 72(υρ)1, 75