Расчет эн-я хоз. контрольная работа. 1 Расчет параметров систем обеспечения температурновлажностного режима животноводчеcкого помещения 3
 Скачать 57.95 Kb.
|
Содержание1 Расчет параметров систем обеспечения температурно-влажностного режима животноводчеcкого помещения 3 1.1 Формирование исходных данных по расчету системы обеспечения температурно-влажностного режима помещений 3 1.2 Характеристики молочно-товарной фермы 3 2 Определение установленной мощности и расхода энергии системами отопления и горячего водоснабжения 5 2.1.Уравнение теплового баланса животноводческого помещений 5 2.2 Расчет теплопотерь через ограждения 5 2.3 Расчет теплопотерь на испарение со смоченных поверхностей 8 2.4 Расчет теплопотерь на подогрев приточного воздуха 8 2.4.1 Расчет по предельной концентрации углекислого газа. 8 2.4.2 Расчет по предельной концентрации паров воды 9 2.4.3 Проверка расчета подачи воздуха. 10 2.4.4 Расчет величины инфильтрующегося воздуха 10 2.5 Определение мощности калориферов для подогрева подаваемого воздуха 11 2.6 Расчет объемов потребления энергии системами обеспечения нормируемого температурно-влажностного режима помещений 11 2.7 Расчет параметров температурно-влажностного режима вспомогательных помещений 12 2.8 Подбор вентилятора и выбор мощности электродвигателя 15 Литература 17 1 Расчет параметров систем обеспечения температурно-влажностного режима животноводчеcкого помещения1.1 Формирование исходных данных по расчету системы обеспечения температурно-влажностного режима помещенийРасчет производится для молочно-товарной фермы с привязным содержанием на 100 дойных коров. Средняя масса коровы 500 кг. Уровень лактации 10 л. По табл П2.1 находим расчетную температуру наружного воздуха для системы обеспечения температурно-влажностного режима помещений. Расчетная зимняя температура наружного воздуха для расчета теплопотерь через ограждающие конструкции пр инимаем tн=-30°С, расчетная наружная температура для систем вентиляции принимаем равной tн.в. = -30°С, расчетная температура внутри помещения tв =10°С. (Табл. П2.1). Здание запроектировано одноэтажным, прямоугольной формы с размерами в плане 40*18 м, высота 3,5 м, окна 22 шт. размером 1.3*1.0 м. Расчетные параметры температуры и влажности воздуха: - наружного воздуха -40°С; - внутреннего воздуха +10°С; - относительная влажность внутреннего воздуха расчетная -75% 1.2 Характеристики молочно-товарной фермыНаружные стены толщиной в два кирпича, оштукатуренных изнутри. Пол бетонный с деревянными щитами: - шлаковая подготовка δ = 0,1 м;λ =0,29 Вт/м°С; - бетонное основание δ = 0,6 м; λ = 1,45 Вт/м°С; - деревянные скаты δ = 0,037 м; λ =0,17 Вт/м°С; - ширина пола 39 м; длина 17 м. Высота до низа выступающих конструкций 3,2 м. Каркас полный железобетонный. Фундаменты под капитальные внутренние стены ленточные из сборных бетонных блоков, а под колонны – из сборных железобетонных башмаков по ГОСТ 24022-80. Стены кирпичные (два кирпича, оштукатурены). Гидроизоляция стен из слоя цементного раствора состава 1:2, толщиной 20 мм. Цемент марки 400. Для защиты здания от поверхностных вод вдоль наружных стен устраивается асфальтовая отмостка по щебеночному основанию. Кровля из асбестоцементных листов с уклоном 15°: асбоцементные листы (δ = 0,01 м, λ = 0,49 Вт/м°С); пароизоляция (битум) (δ = 0,02 м, λ = 0,27 Вт/м°С); маты минераловатные (δ = 0,07 м, λ = 0,07 Вт/м°С); железобетонные плиты (δ = 0,15 м, λ = 1,98 Вт/м°С). Полы цементные и деревянные. Окна – деревянные, с расстоянием между стеклами 10 см (рамы двойные). Количество окон с размерами 1,3*1,0 м – 22 шт. Ворота – 4 шт. с размерами 2,6*2,7 м. Дверной блок Д1 – 5 шт. с размерами 1,20*2,08 м. Заделки в керамзитобетонных панелях оштукатур иваются, внутренние стены и пере городки выполняются с расшовкой швов. Внутренние стены и потолки белятся известью за два раза с 5% гидрофаб изирующим раствором из кремнийорганических продуктов. Окна, двери и ворота деревянные. Окрашиваются масляной краской. Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций зданий следует производить в соответствии с СП 50.13330 , при этом коэффициент тепло отдачи внутренней поверхности ограждений следует принимать: для стен п омещений, где заполнение животными составляет более 80 кг живой массы на 1 м площади пола – 12 Вт/(м·°С) [10 ккал/(м·ч·°С)]; для стен помещений, где заполнение животными составляет 80 кг и менее живой массы на 1 м пола, и для потолков (чердачных перекрытий или покрытий) всех животн оводческих и птицеводческих зданий – 8,7 Вт/(м·°С) [(7,5 ккал/(м·ч·°С)]. 2 Определение установленной мощности и расхода энергии системами отопления и горячего водоснабжения2.1.Уравнение теплового баланса животноводческого помещенийУравнение теплового баланса для животноводческого помещения выглядит таким образом  где  – мощность системы обеспечения требуемого температурновлажностного режима помещений, Вт; – теплота, необходимая на подогрев приточного воздуха, Вт; – теплопотери через ограждающие конструкции, Вт ; – тепловыделения от животных, Вт.Расчет теплопоступлений от животных  n – поголовье животных (100 коров); qсв= 724 ккал/ч – свободные тепловыделения коров по нормам, табл П1;  – температурный коэффициент по нормам, табл 1. кВт.Таблица 1 – Поправочные коэффициенты для коррекции выделений свободного тепла и влаги животных
2.2 Расчет теплопотерь через огражденияТеплопотери через ограждения обпределяются по формуле   где  – теплопотери через стены, пол, потолок, окна и двери;Fст, Fп, Fок, Fзонi, Fдв – площади наружных стен, потолка, окон, пола и дверей; Rст, Rп, Rок, Rзонi, Rдв – сопротивление теплопередаче элементов ограждающих конструкций;  – расчетная температура внутреннего и наружного воздуха по СНиП, табл. П2 и табл.П3.  м2.Определяем минимально допустимое сопротивление стен теплопередаче из условия не выпадения конденсата на их поверхностях  где  +10°С,  °С,  °С,  Вт/м2·°С. °С·Вт/м2.Для наружных стен толщиной в два кирпича, оштукатуренных изнутри Для наружных стен толщиной в два кирпича, оштукатуренных изнутри: λк =0,81 Вт/м°С, δк = 0,51 м; λшт =0,93 Вт/м°С, δшт = 0,015 м; Rв = 0,115 °С·Вт/м2. Подставив числовые значения, получим:  °С·Вт/м2.Как видно из расчета, сопротивление теплопередаче стен удовлетворяет условию не выпадения конденсата на с тенах при внутренних параметрах воздуха: +10°С, φв = 75%.Выбираем стены из керамзитобетонных панелей, толщиной 500 мм, с сопротивлением теплопередаче 1,86 °С·м2/Вт, табл П4. Сопротивление теплопередаче двойных окон: Rок = 0,345 °С·Вт/м2. Сопротивление теплопередаче ворот и дверей: Rдв = 0,58 °С·Вт/м2. Сопротивление теплопередаче через бетонный пол с деревянными щитами: - шлаковая подготовка δ = 0,1 м;λ =0,29 Вт/м°С; - бетонное основание δ = 0,6 м; λ = 1,45 Вт/м°С; - деревянные скаты δ = 0,037 м; λ =0,17 Вт/м°С; - ширина пола 39 м; длина 17 м. Разделив площадь пола на двухметровые зоны, параллельные наружной стене, получим три зоны шириной по два метра и одну шириной 5 м.(рисунок 1).  Рисунок 1 – Разбивка пола на зоны Потерями теплоты через внутренние торцовые стены пренебрегаем. Сопротивление теплопередаче для каждой зоны определяем по формуле:  .Подставив числовые значения, получим: - для зоны I  °С·Вт/м2.- для зоны II  °С·Вт/м2.- для зоны III  °С·Вт/м2.Теплопотери через ограждения составят:   кВт.2.3 Расчет теплопотерь на испарение со смоченных поверхностейТеплопотери на испарение определяются по формуле  .где  г/ч·м2 – интенсивность испарения при tв = +10°C и φв = 75%;Fсм = 300 м2 – площадь смоченных поверхностей; F = 520 м2 – площадь открытых поверхностей навозных каналов. Тогда  кВт.2.4 Расчет теплопотерь на подогрев приточного воздухаТепло на подогрев приточного воздуха определяем по выражению:  .Расчет проводим для двух случаев: - по предельной концентрации углекислого газа; - по предельной концентрации паров воды. 2.4.1 Расчет по предельной концентрации углекислого газа.Часовой объем приточного воздуха (м3/ч), необходимый для понижения концентрации углекислоты, вычисляют по формуле:  где: с – количество СО2, выделяемое одним животным, табл. П1, л/ч.; n – число животных в помещении, гол; с1 – предельно допустимая концентрация СО 2 в воздухе помещения, л/м3; с2 – концентрация СО2 в наружном воздухе, л/м3. Принимаем с = 142 л / ч., с1 = 2,5 л/м3, для сельской местности с2 = 0,3 ... 0,4 л/м3, принимаем с2 = 0,3 л/м3 , n = 100 голов.  м3/ч.2.4.2 Расчет по предельной концентрации паров водыРасчет требуемого воздухообмена по предельной концентрации водяных паров  Gв – количество приточного воздуха, кг/ч. ωисп – количество влаги испаряемой со открытых поверхностей, г/ч; ωж – влаговыделения животных, г/ч; dв = 9,4 г/кг – влагосодержание внутреннего воздуха.   г/ч.  г/ч.Влагосодержание наружного воздуха при расчетной температуре для систем вентиляции tв определяем по I-d диаграмме, рис П.1 или по корреляционной зависимости. Влагосодержание наружного воздуха для областей Западной Сибири в диапазоне температуры -4…-50°С, соответствующему отопительному периоду для молочнотоварных ферм зоны, может быть определено по следующей формуле:  мБ.В инженерных расчетах абсолютную влажность воздуха выражают в г/м2, следовательно, формула примет вид:  , г/м2.Тогда  кг/ч.2.4.3 Проверка расчета подачи воздуха.Проверяют по кратности воздухообмена:  где Q – расчетный воздухообмен, м3/ ч.; VП – объем помещения, м3.  м3.Q = 9429 м3/ ч. К=9429/2520= 3,74. что соответствует нормам для животноводческих помещений в холодный период года (К = 2,5…5) для условий Западной Сибири. Следовательно, расчет произведен верно. Мощность, необходимая на подогрев приточного воздуха:  кВт.Определяем дефицит тепла: Qд = 118 + 47 + 7 – 84,2 = 87,8 кВт. 2.4.4 Расчет величины инфильтрующегося воздухаКоличество воздуха, инфильтрующегося в животноводческое помещение через неплотности окон, ворот, дверей определяем как:  Принимаем: α = 0,5 – для окон с деревянными двойными переплетами; α = 2 – для ворот. Определяем длину щелей притворов: - периметр окон составляет: l1 =(1,3+1,0+1,3+1,0) ·22 = 101,2 м. - периметр дверей составляет: l2 = (1,22+2,08+1,22+2,08)·5 = 33,0 м. - периметр ворот составляет: l3=(2,6+2,7+2,6+2,7)·4 = 21,2 м. Количество воздуха, инфильтрующегося через притворы при скорости ветра 3 м/с, при этом Gщ = 11,2 кг/ч·м: - через окна Gинф.1 = 0,5·11,2·101,2 =566,7 кг/ч; - через двери Gинф.1 = 0,5·11,2·33,0 =184,8 кг/ч; - через ворота Gинф.1 = 0,5·11,2·21,2 =118,7 кг/ч. Общее количество инфильтрующегося воздуха: Gинф = 566,7+184,8+118,7=870,2 кг/ч. 2.5 Определение мощности калориферов для подогрева подаваемого воздухаКоличество воздуха, которое должно подаваться в помещение приточной вентиляцией: Gпрв = Gв –Gинф = 9429 – 870,2 = 8558,8 кг/ч. Таким образом, исходными данными для выбора отопительно-вентиляционного оборудования являются мощность калориферов  кВт и расход воздуха Gпрв = 8558,8 кг/ч.Выбираем предварительно (табл. 5,принимая в расчет неучтенные потери тепловой энергии ) два калорифера СФОЦ-60.0/05-И1 по 60 кВт. 2.6 Расчет объемов потребления энергии системами обеспечения нормируемого температурно-влажностного режима помещенийОпределяем граничную температуру наружного воздуха, при которой во зникает необходимость в обогреве помещения:  Определяем среднюю наружную температуру отопительного периода:  °С.Годовой расход тепловой энергии на создание искусственного микроклимата:  где  – тепловая нагрузка при средней наружной температуре tн.ср. – среднестатистическая продолжительность отопительного периода в году (Томская область).  кВтСледовательно, годовой расход тепловой энергии на подогрев воздуха составит:  кВт·ч.Установленная мощность электродвигателей на привод приточных и вытяжных вентиляторов составит: 2 установки по 2,2 кВт, расход энергии на привод вентиляторов составит  кВт·ч.Суммарное потребление электроэнергии вентиляционно-отопительными установками будет Э = Эт + Эп = 73433 + 8686 = 82119 кВт·ч. 2.7 Расчет параметров температурно-влажностного режима вспомогательных помещенийТепловую нагрузку на отопление молочного блока рассчитываем по выше описанной методике, подставляя в формулы размеры и параметры, соответствующие помещению молочного блока. Площадь наружных стен Fст = (21·3,2)·2 – (1,3·1,0)·7 = 125,3 м2. Сопротивление теплопередаче стены Rст = 1,86°С·Вт/м2. Площадь потока Fп = 12·21 = 252 м2. Сопротивление теплопередаче перекрытия Rст = 2,5°С·Вт/м2. Площади участков пола после разделения на двухметровые зоны F1 = 116 м2, F1 = 56 м2, F1 = 84 м2. Сопротивление теплопередаче двухметровых зон пола R1зон = 2,58°С·Вт/м2, R2зон = 4,73°С·Вт/м2, R3зон = 9,03°С·Вт/м2. Сопротивление теплопередаче двойных окон Rок = 0,345°С·Вт/м2. Температура, влажность и влагосодержание внутреннего воздуха tв = 15°С, φв = 85%, dв = 9 г/кг. Температура, влажность и влагосодержание наружного воздуха tн = -40°С, φв = 85%, dв = 0,2 г/кг. Тогда, потери тепла через ограждающие конструкции молочного блока будут равны:  кВт.Определяем необходимый воздухообмен молочного блока:  Количество влаги испаряющейся со смоченных поверхностей двух моечных:  где  – площадь смоченной поверхности двух моечных м2. = 75 г/ч·м2 – удельные влагопоступления.Тогда  м3/ч.Определяем мощность нагревателя для подогрева приточного воздуха:  кВт.Определяем мощность системы обеспечения искусственного микроклимата молочного блока:  кВт.Для систем отопления помещений без значительных внутренних тепл овыделений продолжительность и средняя температура отопительного периода определяется по СНиП П-А.6–72. Для Томской области продолжительность отопительного периода для в спомогательных помещений – 216 дней по 24 ч: Тот = 5184 ч, средняя температура tн.ср. = −8,4°С. Определяем тепловую нагрузку при средней наружной температуре:  кВт.Годовой расход энергии на обогрев и вентиляцию молочного блока составит: ЭМ = 12,6·5184=65318 кВт·ч. Расход на горячее водоснабжение (ГВС) определяем исходя из норм п отребления по упрощенной методике. В помещении установлен водонагреватель-термос ВЭТ -400 с установленной мощностью 10,5 кВт. Суточное потребление горячей воды принято в размере 800 литров. Суточный расход на ГВС составит 165 кВт·ч, годовой 35000 кВт·ч. Суммарное потребление энергии на для обеспечения нормируемого те мпераурно-влажностного режима основного, вспомогательного блока и ГВС (без учета электроприводу вентиляционных установок составит) Агод =73433 + 65318 + 35000 = 173751 кВт·час. 2.8 Подбор вентилятора и выбор мощности электродвигателяКоличество воздуха, которое должно подаваться в помещение приточной вентиляцией: Gпрв = Gв – Gинф = 9429 – 870,2 = 8558,8 кг/ч. Принимаем к установке два калорифера типа СФО 60 расположенные в вентиляционных камерах по торцам помещений. Каждая электрифицированная вентиляционная установка работает на свой воздуховод. Диаметр воздуховода принимаем 500 мм. Для отопления молочного блока устанавливаем один блок СФОЦ-16. Находим расчетное полное давление, которое должен развивать вентилятор:  где 1,1 – запас давления на непредвиденные сопротивления;  – потери давления на трение в местных сопротивлениях в наиболее протяжен ветви вентиляционной сети, Па; – потеря давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па;ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;  – динамическое давление потока воздуха, Па;v – скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с; ρ – плотность воздуха, кг/м3;  – динамическое давление на выходе из сети, Па;Рк – сопротивление калориферов, Па; l – длина участка воздуховода, м. По справочным данным определяем следующие показатели одной ветви вентиляционной сети (приято количество воздуховодов – по одному на каждое ВОУ): - удельная потеря давления на трение: R1 = 3,5 Па/м. - динамическое давление потока воздуха:  Па (при ρ = 1,2 кг/м3, табл. П5). Фактическая плотность приточного воздуха, температура которого 4°С, ρ = 1,245 кг/м3.Поэтому:  Па.Вычислим значение Rl: Rl·l1 =3,6·60=108 Па. Определим коэффициенты местных сопротивлений Участок 1: вход в жалюзийную решетку с поворотом потока – ξ = 2; диффузор у вентилятора – ξ = 0,15; отвод 90° круглого сечения (R/d = 2 ) – ξ = 0,15; внезапное сужение сечения F2/F1 = 0,96 – ξ = 0,1; Отсюда Σξ=2,4. Определим потерю давления в местных сопротивлениях участка воздух овода по формуле: Z = Σξ·Рд. Z1 = 2,4·58,9=141 Па. Определим суммарные потери давления Rl+Z по участкам и для всей рассчитываемой ветви вентиляционной сети (Σ(Rl+Z)) Расчетные данные заносим в таблицу 2. Таблица 2 – Расчет системы вентиляции
Вычислим динамическое давление на выходе из сети для скорости v=6 м/с.  Па.Сопротивление калорифера СФО-60/05Рк=120 Па. Находим полное давление, которое должен развивать вентилятор:  Па. м3/ч, Рв =704 Па, v = 7,4 м/с.Выбираем вентилятор марки Ц4-70 №6, η = 0,78. Мощность двигателя, кВт:  .где ηn – КПД передачи, для клиноременной передачи ηn = 0,95.  кВт.Литература1. Гордеев А.С., Огородников Д.Д., Юдаев И.В. Энергосбережение в сельском хозяйстве: Учебное пособие/ А.С. Гордеев, Д.Д. Огородников, И.В Юдаев. – СПб.: Издательство "Лань", 2014, – 400 с. 2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М.: ИНФРА-М, 2017, – 262 с. 3. СП 131.13330.2011. Строительные нормы и правила Российской Федерации. Строительная климатология. 4. Воронин С.М. Энергосбережение : учебное пособие / С.М. Воронин, А.Э. Калинин. - Зерноград, 2008. - 257 с. 5. Ковалев, В.В., Волкова, О.Н. Анализ хозяйственной деятельности предприятия: учебник. - М.: ТК Велби, 2006. - 424 с. 6. Пчелкин, Ю.Н. Методические рекомендации по расчету теплопотребления на обеспечения микроклимата животноводческих помещений/ Ю.Н. Пчелкин. – Запорожье,1979. – 29 с. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||