КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ Теплоснабжение поселка и теплицы. Курсовая работа по теплотехнике. Курсовая работа по теплотехнике теплоснабжение поселка и теплицы Т32К535Г12 Разработал студент 431 б группы

• Название: Курсовая работа по теплотехнике теплоснабжение поселка и теплицы Т32К535Г12 Разработал студент 431 б группы
• Анкор: КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ТЕПЛОТЕХНИКЕ Теплоснабжение поселка и теплицы
• Дата: 18.12.2022
• Размер: 265.5 Kb.
• Имя файла: Курсовая работа по теплотехнике.doc
• Тип: Курсовая; #851393
• страница: 1 из 4

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА.

Кафедра «ЭТСХП»

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО

ТЕПЛОТЕХНИКЕ

Теплоснабжение поселка и теплицы
Т32К535Г12

Разработал: студент 431 б группы

Зорин М. Ю.

Руководил: Новокрещенов Ю. В.

Ижевск 2007

Задание

Т 32 К 535 Г 12

Т – теплица

3 – Удмуртская республика, теплица ангарная, длина теплицы 20 м, ширина теплицы 6 м, высота теплицы 3 м, высота боковой стены 1,5 м, материал ограждения – стекло одинарное

2 – вид воздушного обогрева – водяные калориферы, вид приточной вентиляции – сосредоточенная

К – котельная

5 – мастерская + магазин

3 – количество жителей поселка 400 человек

5 – вид топлива – мазут, вид котельной – паровая, жесткость воды – 2,44 г*экв/I

Г – графическая часть

1 – тепловая схема котельной

2 – компоновка котельной

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1 Теплотехнический расчет теплиц 5

1.1 Расчет тепловой мощности систем отопления теплиц 5

1.2 Расчет систем шатрового и подпочвенного обогрева 7

1.3 Расчет калориферов воздушного отопления 10

1.4 Расчет систем вентиляции 12

1.4.1 Расчет воздуховодов для сосредоточенной раздачи воздуха 13

1.4.2 Расчет потерь давления 14

1.4.3 Выбор вентиляторов для приточной вентиляции 15

2 Расчет систем теплоснабжения 17

2.1 Расчет тепловой нагрузки котельной 17

2.2 Построение годового графика тепловой нагрузки 20

2.3 Подбор котлов 22

2.4 Составление и расчет тепловой схемы котельной 22

2.4.1 Расчет расхода теплоносителя в прямой и обратной

магистрали сети теплоснабжения 22

2.4.2 Составление тепловой схемы котельной 23

2.5 Компоновка котельной 26

2.6 Технико-экономические показатели работы котельной 27

3 Гидравлический и тепловой расчет сети теплоснабжения 28

3.1 Общие сведения о тепловых сетях 28

3.2 Гидравлический расчет тепловых сетей 30

3.3 Тепловой расчет сетей 31

Заключение 33

Список литературы 34
Введение
Энергетическое хозяйство является жизненно важной частью всего производства, а также одним из основных элементов системы энергосбережения всех областей производства, в том числе сельского хозяйства, и бытового сектора.

Производство сельскохозяйственной продукции связано с большим расходом топливно-энергетических ресурсов. Тепловая энергия используется на отопление и 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.

Эффективное решение проблемы энергосбережения в сельском хозяйстве возможно лишь при условии учета всех особенностей теплоснабжения, а также современных достижений в области энергосберегающих систем теплоснабжения. Проблема энергосбережения становится приоритетным направлением государственной политики. Одним из эффективных путей экономии в сельском хозяйстве дефицитного органического топлива является использование возобновляемых и вторичных энергетических ресурсов.

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

Целью курсовой работы является расширение и углубление теоретических знаний по дисциплине «Теплотехника», приобретение практических навыков по решению инженерных теплотехнических задач, ознакомление с теплоэнергетическими системами в сельском хозяйстве, а также приобретение опыта использования нормативной, справочной и учебной литературы.

1. 
   Теплотехнический расчет теплиц
   

1.1 Расчет тепловой мощности систем отопления теплицы
В инженерной практике задачу определения тепловой мощности системы отопления защищенного грунта сводят к «худшему» случаю: расчет ведут для ночного режима эксплуатации, соответствующего наиболее тяжелым температурным условиям. Уравнение теплового баланса в этом случае имеет вид

Ф_от = Ф_огр + Ф_в + Ф_гр, (1.1)
где Ф_огр – поток теплоты, теряемой через ограждения культивационного помещения, Вт;

Ф_в - поток теплоты, теряемой на естественную вентиляцию теплицы в зимний период из-за инфильтрации через неплотности притворов и остекления, Вт;

Ф_гр – поток теплоты, теряемой в окружающий грунт, Вт.
Поток теплоты, теряемой через ограждения рассчитывают по выражению

Ф_огр = kF(t_в - t_н), (1.2)
где k – коэффициент теплопередачи через светопрозрачное покрытие теплицы, Вт/(м^{2 . °}С);

F – площадь светопрозрачного ограждения, м²;

t_н – расчетная температура наружного воздуха, °С;

t_в – расчетная температура воздуха внутри культивационного сооружения, °С (табл. Б.3).
Значение k для стеклянных ограждений в функции скорости ветра находим по графику [5] (стр. 13).

V = 4,8 м/с, k = 8,5 Вт/(м^{2 .} °С)

t_в = 15 °С приложение Б.3 [5]

t_н = - 32 °С для Ижевска






Рисунок 1.1 - Схематическое изображение теплицы

Н = 3 м, h = 1,5 м, а = 6 м, b = 20 м

С = √(Н - h)² + (A*1/2)² = √(3 – 1,5)² + (1/2*6)² = 3,4 (м)

S_торца = А*h + ½*А*(Н - h) = 6*1,5 + ½*6*1,5 = 13,5 (м²)

F = 2*S_торца + 2ВС + 2Вh = 2*13,5 + 40*3,4 + 40*1,5 = 223 (м²)

Ф_огр = 8,5*223*(15+32) = 89088,5 (Вт)

Поток теплоты, расходуемый на естественную вентиляцию (для теплиц)

Ф_в = 0,15Ф_огр (1.3)

Ф_в = 0,15*89088,5 = 13363,3 (Вт)

Поток теплоты в грунт

Ф_гр = ∑F_i*(λ_i/δ_i)*(t_в.гр - t_н.гр), (1.4)

где F_i, λ_i, δ_i – площадь, м², теплопроводность, Вт/(м ^{. °}С), толщина, м, отдельных участков культивационного сооружения, соприкасающихся с окружающим грунтом;

t_в.гр - температура грунта внутри культивационного сооружения на глубине расположения нагревательных труб, принимают равной 18 °С;

t_н.гр – температура наружного грунта, принимают равной -5…10 °С.

b

f


Рисунок 1.2 - Наружный Рисунок 1.3 - Сечение

периметр фундамента фундамента теплицы
F^′ = 2b(d + f) = 2*20*1 = 40 (м²)

F″ = 2(ad + (a – 2f)f) = 2(3 + 2,5) = 11 (м²)

F_i = F^′ + F″ = 40 + 11 = 51 (м²)

λ_i = 0,77 (Вт/(м ^{. °}С)), δ_i = 0,5 (м) – для кирпича [5] таблица Б.13

t_в.гр = 18°С, t_н.гр = 5°С
Ф_гр = 51* 0,385*23 = 1021 (Вт)

Ф_от = Ф_огр + Ф_в + Ф_гр = 89088,5 + 7490,6 + 1021 = 103472,8 (Вт)

Найденное по формуле (1.1) значение расчетной тепловой мощности системы отопления Ф_от делят между системами обогрева почвы Ф_п и шатра Ф_ш теплицы в определенном соотношении [5] (стр. 14 таблица 1.1.).

k_огр = F_огр/F_и , (1.5)

где F_огр – общая площадь поверхности ограждения, м²;

F_и - площадь грунта внутри культивационного сооружения (инвентарная площадь), м².

F_и = а*b = 6*20 = 120 (м²)

k_огр = F_огр/F_и = 223/120 = 1,85

по [5] находим, что при t_н = -32°С и при k_огр = 1,85

Ф_п/Ф_ш = 0,5 – получили уравнение, решим его относительно Ф_п и Ф_ш

Ф_от = Ф_ш*0,5 + Ф_ш, т.к. Ф_п = 0,5Ф_ш

Ф_ш = Ф_от/1,5 = 103472,8/1,5 = 68981,9 (Вт)

Ф_п = 0,5Ф_ш = 0,5*68981,9 = 34490,9 (Вт)
1.2 Расчет систем шатрового и подпочвенного обогрева
При комбинированной системе обогрева Ф_ш распределяют между системами воздушного Ф_в.о и водяного (трубного) Ф_тр обогрева. Для ангарных теплиц мощность воздушного обогрева составляет – 25…45% от общего расхода теплоты на обогрев шатра сооружения

Ф_в.о = 0,3Ф_ш = 0,3*68981,9 = 20694,56 (Вт)

Ф_тр = 0,7Ф_ш = 0,7*68981,9 = 48278,31 (Вт)

Требуемую площадь поверхности F_тр , экм, отопительных приборов водяного обогрева рассчитываем по формуле
F_тр =Ф_тр/q_э , (1.6)

где q_э – плотность теплового потока, Вт/экм.

Плотность теплового потока принимают в зависимости от разности температур (t_тр – t_в), где t_тр – средняя температура теплоносителя в трубе.

t_тр = 95°С => t_тр – t_в = 95 – 15 = 80 °С => q^’ _э = 670 (Вт/экм)

Значение q^’ _э уменьшаем на 10 %
q_э = q^’ _э – 0,1 q^’ _э = 670 - 67 = 603 (Вт/экм)
F_тр =48287,31/603 = 80,1 (экм)

Необходимая длина греющих труб, м

l = F_тр/а_э, (1.7)

где а_э – площадь нагревательной поверхности 1 м трубы, экм/м.

Значение а_э определяют в зависимости от условного прохода трубы

d_у = 32 => а_э = 0,24 (экм/м)

l = F_тр/а_э = 80,1/0,24 = 334 (м)

Действительная площадь поверхности труб, м²

F = π *d_н * l , (1.8)

где d_н – наружный диаметр трубы, м (табл. Б.15), d_н = 42,3 (мм)

F = π *d_н * l = 3,14*42,3*334 = 44317,4 (м²)

Для подпочвенного водяного обогрева используют трубы одного диаметра, уложенные на определенной глубине с постоянным шагом. Тепловой поток, поступающий на обогрев почвы от 1 м трубы, Вт/м, определяем по формуле

1,5 π λ_n (t_тр – t_nn)


2s 2πh

πd_н s

sh
q = , (1.9)

ln
где λ_n – теплопроводность увлажненной почвы, Вт/(м °С), λ_n = 0,8…2,0 Вт/(м °С); t_тр – средняя температура теплоносителя в трубе, °С; t_nn – температура поверхности почвы, °С, t_nn = 15…18 °С; s – шаг между трубами, м; h – глубина заложения труб, м; d_н – наружный диаметр трубы, м.

t_тр = 95°С, t_nn = 18 °С, s = 0,4 м, h = 0,4 м.

Гиперболический синус sh z = (е^z – е^-z)/2, где z = 2 π h/s.

Sh 2πh/s = (е^6,28 – е^-6,28)/2 = 267

q = 725,34/7,44 = 97,5 (Вт/м)

Необходимая длина l_n (м) труб подпочвенного обогрева

l_n = Ф_п/q (1.10)

l_n = 34490,9/97,5 = 354 (м)

Необходимое число n труб подпочвенного обогрева

n = l_n/ l_о , (1.11)

где l_о – длина одной трубы, м.
n = 354/20 = 18 (шт)
Стационарное распределение температур в почве, создаваемое системой подпочвенного обогрева

ln

t_x,y = t_nn + (q/3πλ_n)
ch(2π/s(h + y)) – cos (2πx/s) (1.12)

ch(2π/s(h - y)) – cos (2πx/s)
где х и у – координаты выбранной точки. Ось х совпадает с поверхностью почвы и направлена горизонтально, ось у перпендикулярна к поверхности почвы и проходит через центр одной из труб.

Гиперболический косинус ch z = (е^z + e^-z)/2, где z = 2π/s (h + y) в числителе; z = 2π/s (h - y) в знаменателе.

Максимальная температура наблюдается в зоне над трубами внизу корнеобитаемого слоя, поэтому при ее расчете принимают х = 0, у = 0,2.

z₁ = 2π/s (h + y) = (2*3,14/0,4)*(0,4 + 0,2) = 9,42

z₂ = 2π/s (h + y) = (2*3,14/0,4)*(0,4 - 0,2) = 3,14

ch z₁ = (е^z + e^-z)/2 = (е^9,42 + e^-9,42)/2 = 6166

ch z₂ = (е^z + e^-z)/2 = (е^3,14 + e^-3,14)/2 = 12

cos (2πx/s) = cos (2*3,14*0/0,4) = 1


ln

t_x,y = 18 + (97,5/3*3,14*2)

= 50,76 (°С)
(6166 – 1)

(12 – 1)


1.3 Расчет калориферов воздушного отопления
Для воздушного отопления и вентиляции теплиц применяются калориферы. По виду теплоносителя они подразделяются на паровые, водяные и электрические.

Наибольшее применение в практике благодаря экономичности, компактности и высокой производительности получили водяные и паровые калориферы. Они представляют собой два коллектора, соединенных между собой пакетом стальных трубок, расположенных в несколько рядов по ходу движения воздуха. В верхнем коллекторе расположен входной штуцер для теплоносителя, в нижнем - выходной.

Вычислим площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха

ƒ_р = (Lρ)/3600(υρ)_p, (1.13)

где ƒ_р – площадь живого сечения калорифера,м²; (υρ)_p – расчетная массовая скорость воздуха, кг/(с*м²).

С увеличением массовой скорости повышается коэффициент теплопередачи калорифера, но одновременно возрастает и сопротивление проходу воздуха, что приводит к увеличению расхода электроэнергии на привод вентилятора калориферной установки. По экономическим соображениям массовую скорость (υρ)_p принимают в пределах 4…12 кг/(с*м²).

L = 3,6*Ф_от/(4,9*(t_г - t_о)) = 3,6*103472,8/(4,9*(95 - 70)) = 3040,8 (м³/ч)

ƒ_р = (3040,8*1,2)/(3600*4) = 0,253

По табличным данным (табл. Б.18) выбираем калорифер КФБО7, ƒ = 0,271 (м²), площадь поверхности нагрева 40,06 (м²), площадь живого сечения по теплоносителю 0,0163 (м²), масса 152,2 (кг).

Для выбранного калорифера вычисляем действительную массовую скорость воздуха

(υρ)_p = (Lρ)/3600 ƒ , (1.14)

где ƒ – действительное живое сечение калорифера, м².

(υρ)_p = (3040,8*1,2)/3600*0,271 = 3,74 (кг/(с*м²))

Скорость воды в трубках калорифера определяем по выражению

ω = Ф_от/(10³* ρ_в*С_в(t_г - t_о)*ƒ_тр), (1.15)

где Ф_от – тепловая мощность системы отопления, Вт; ρ_в – плотность воды, принимаемая равной 1000 кг/м ³ ; С_в – удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг*°С); t_г и t_о - температура воды на входе в калорифер и выходе из него, °С; ƒ_тр – площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м².

t_г = 95°С, t_о = 70°С

ω = 103472,8/(10³* 1000*4,19*25*0,0163) = 0,06

Определяем коэффициент теплопередачи k, Вт/(м² *^оС), для выбранной модели калорифера в зависимости от скорости теплоносителя и массовой скорости нагреваемого воздуха (табл. Б.21).

k = 14,80(υ_р)^0,517ω^0,133 (1.16)

k = 14,80*3,74^0,5170,06^0,133 = 19,6 (Вт/м²*°С)

Определяем действительный поток теплоты, Вт, передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху

Ф_к = k F(t^’_ср - t_ср), (1.17)

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/м²*°С; F – площадь поверхности нагрева калорифера, м²; t^’_ср – средняя температура теплоносителя, °С; t_ср – температура нагреваемого воздуха, °С.

t^’_ср = (t_г + t_о)/2 = (95 +70)/2 = 82,5 °С

t_ср = (t_к + t_н)/2

t_к = t_в – 8 °С = 15 – 8 = 7 °С

t_ср = (7 – 32)/2 = - 12,5 °С

Для калорифера КФБО 7 F = 40,06 (м²)

Ф_к = k F(t^’_ср - t_ср) = 19,6*40,06*(82,5 + 12,5) = 62084 (Вт)

Необходимо установить последовательно два калорифера.

Ф_к.у = 2* Ф_к = 2*62084 = 124168 (Вт)

Ф_к.у = 1,2Ф_от (1.18)

Аэродинамическое сопротивление калорифера проходу воздуха ∆р_к, (в Паскалях) в функции массовой скорости находим по справочной таблице Б.21. При последовательной установке двух калориферов сопротивление проходу воздуха равно

∆р_к = n*∆_к (1.19)

∆р_к = n*4,22(υ_р)^1,94 = 2* 4,22*3,74^1,94 = 109,1 (Па)

1.4 Расчет систем вентиляции
Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающий расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и производственных зданий.

Вентиляционная система – это совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха.

По назначению системы вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные, обеспечивающие общеобменную и местную вентиляцию.

Системы вентиляции, подающие воздух в помещение, называют приточными, а удаляющие загрязненный воздух из помещения – вытяжными.

Наиболее эффективны принудительные (механические) системы вентиляции, в которых воздух приводится в движение при помощи вентиляторов, работающих в режиме нагнетания (приточные системы) или разрежения (вытяжные системы).

По характеру распределения приточного воздуха различают механические системы вентиляции с рассредоточенной и сосредоточенной подачей. В первом случае воздух подают в помещение с помощью воздуховодов, равномерно размещенных внутри помещения и снабженных отверстиями; во втором – воздух нагнетают в помещение в виде струй.
1.4.1 Расчет воздуховодов для сосредоточенной раздачи воздуха
Минимальное число воздушных струй m, при параллельном выпуске воздуха зависит от отношения ширины помещения А к высоте Н. При А/Н ≤ 4 – один выпуск, при А/Н > 4 – два выпуска.

6/3 = 2 ≤ 4, следовательно, число воздушных струй m = 1

Дальнобойность струи воздуха

l