Технологический процесс на птицефабрике

 

3.1. Расчет и выбор электросилового  оборудования

3.1.1 Сокращённый расчёт отопительно-вентиляционной системы

Для поддержания в помещениях чистого и качественного состава воздуха при минимально содержании болезнетворных микробов внутри помещений необходимо обеспечить постоянный обмен воздуха с помощью приточно - вытяжной вентиляции, периодически облучать птиц ультрафиолетовыми лучами , гарантируя в сутки дозу УФ облучения в 40-50 мэр . Для обогащения воздуха отрицательный аэрионами в систему приточно-вытяжной вентиляции включается аэрионизционное устройство. Исходными данными для выбора типа и потребного количества вентиляторов являются: Lв - часовой расход воздуха, м³/час Нр - расчетный напор вентилятора, Н/м² или Па.

В виду того, что в результат жизнедеятельности организмов птиц в помещении птичника накапливается, большое количество избыточной влаги, углекислоты и избыточного тепла (в теплое время года) и все эти вредности можно удалить из помещения только с помощью вентиляторного воздуха ,то часовую норму - потребности воздуха на вентиляцию помещения следует определять для каждой вредности отдельно, а полученные результаты сравнить и для дальнейшего проектирования выбрать расчет вентиляторного воздуха необходимого для удаления избыточной влаги выполняется по формуле [5].

,

где К1 –коэффициент учитывающий испарение влаги с пола, противней, полок К1=1.14

Кn=Коэффициент влаговыделения при tв

т.к. = tв = 16ºС Кв=1

wпт - количество влаги выделяемое одной птицей в час

wпт =5.1г/с при tв=16С

n- число кур в помещении n =  51216 шт.

dв, dн - влагосодержание воздуха внутри птичника и на улице при расчетных температурах tв=16°С tн=-20°С (в зимнее время) и tв=10°С (осенние). Отопительная влажность внутри птичника = 70% на улице = 30%

d16° = 13.6 г/м3     d-20º=0.88 г/м3

= =32170 м3/ч;

 

Определение потребного расхода воздуха для удаления избыточной углекислости, выделяемой организмом птиц. Объем потребного вентиляторного воздуха вычисляется по формуле [5].

Lco2 = = =21649м3/ч;

Где Ксо2. - коэффициент учитывающий выделение углекислоты

на противнях полу и прочих местах. [6]

Ксо2=1.2

mпт - количество углекислоты выделяемое организмом одной птицы

С2- допустимые концентрации СО в воздухе птичника

С2 = 0,25% на улице 0,03 % (на селе) С1= 0,03%. Расчет потребного количества вентиляторного воздуха при tв=30° С для удаления избыточного тепла из птичника в летнее время. Потребное количество вентиляторного воздуха определяется по формуле [5 , 6]

 

L т =

где gкт - тепловыделение одной птицы, gкт = 28,5 к Дж/ч.

К - коэффициент расширения воздуха при повышении температуры на 1º С KT = 0,003666

tв tн температура в летнее время tв = 30ºС ,tH= 25° С L т = 324000

За необходимый расход вентиляторного воздуха принимаем 324000 исходя из потребного объема воздуха по удалению избыточного тепла из птичника в летнее время. При выборе вентилятора для проточно-вытяжной системы нужно иметь ввиду, что куры боятся сквозняков, т.е. подача вентиляторного воздуха должна осуществляться с малыми скоростями и с небольшим напором. Принимаем скорость воздуха V = 4 м/с.

Для подачи вентиляторного воздуха устанавливаем установку «Климат-47» в которую входят 10 вентиляторов ВО-7 производительностью по 13000 м3/ч и дополнительно ещё 10 вентиляторов ВО-7 в результате они вместе подадут  20х13000=260000м3/ч вентиляционного воздуха

 

324000м3/ч – 260000 м3/ч=64000м3/ч

Оставшуюся недостачу следует покрыть вентиляторами ВО-4, которые очень легко и плавно поддаются регулированию, что особенно важно для вентиляции птичников. Производительность ВО-4, L=3600м3/ч вентиляционного воздуха; отсюда количество вентиляторов ВО-4 равно

N = 64000/3600 =17,7 = 18  шт. ВО-4.

Таким образом, всего в птичнике будет установлено 20шт. вентиляторов

ВО-7 и 18шт. вентиляторов ВО-4 , отсюда расстояние между врезками вентиляторов составит

 

 

Определим необходимое  давление вентилятора при диаметре трубопровода ø150 мм [7]

 

P=Pd+Pc Pdd=ρV²/2=ρ×V²/(1+ƒ × tн)2=1.29×42/2(1+1/273×25)=9.45Па,

 

 

Рс=LК×Рн=2.0×64.8×41.924/1501.0494×(1/1+ƒtн)0.825=

=129.60×14.4/192.25=9.0Па;

 

Р=9.45+9.0=18.5Па;

 

где Р - давление вентилятора P0 - динамический напор,

Рс статический напор, V - скорость воздуха, D - 150 мм диаметр воздухопровода, L -длина воздухопровода.L- 64.8м.

Итак, для дальнейших расчетов принимаем.

1. В зимнее время года  потребное количество вентиляторного воздуха с учетом подсоса К = 1,1 подлежащее подогреву составляет [5]

Lв=1.1× L=1.1×47500=

2 . В теплое время года  потребное количество вентиляторного  воздуха необходимое для удаления  избыточного тепла из помещения птичника составит:

Lв=324000

 

Напор вентилятора при этом Р=18,5 Па скорость воздуха внутри воздуховода 4 м/с на выходе в помещении Vв= 0,5м/с.

Задачей вентиляционно - отопительной системы является поддержание в помещении птичника температуры 16 °С при влажности воздуха 70 - 75%, при температуре наружного воздуха -200 С и влажности ωн = 30%.

Количество тепла необходимое для обогрева помещения птичника в холодное время года определяется из уравнения теплового баланса [5,6,8]

 

Qпт+Qот=Qогр+Qв+Qисп ,откуда

Qот=Qогр+Qв+Qисп-Qпт

Где Qот- тепло, выделяемое отопительной системой, кДж/ч

Qогр-тепло, теряемое через ограждения помещения, кДж/ч

Qв-теплопотери с удаляемым вентиляторным воздухом, кДж/ч

Qисп-теплопотери на испарение влаги в помещении, кДж/ч

Qпт-тепло- выделяемое организмами птиц, кДж/ч

Определение теплопотерь через ограждения помещения выполняется по формуле:

Qогр=

 

где Kс - коэффициент теплопотерь через стены Кс=2,8 кДж/м²

Fi - площадь стен, м2 2 (96 + 18) x 3,0 м2

Кт - коэффициент теплопотерь через потолок Kп =1,6 кДж/м² при. 4

F п - площадь потолка,м2 (96 х 18.8) м²=1728 м²

Кпол - коэффициент теплопотерь через пол Кпол =0,8 кДж/ м2

Fпол - площадь пола, м²

Кв коэффициент теплопотерь через ворота, двери, окна Кв=8,4 кДж/м²

Fв- площадь ворот, м2 (5× 3,6) м2 окон нет

 

Q огр. = (2,8×2(96+18) ×3,0+1,6×(96x18) +0,8× (96×l8)+8,4×3×5)

(16×(+20)= (3024,0+1843,2+921,6+1159, 6)×36×3600=802000[кДЖ/ч]

Определение теплопотерь на подогрев вентиляторного воздуха производится по формуле:

Qв=Lв×сγ(tв-tн)×52300×1×1,22[16-(-20)]=2297000[кДж/ч]

где Lв - обьем вентиляторного воздуха в холодное время года

с - теплоемкость воздуха, с =1 кДж/ кг.°С

γ- плотность воздуха, кг/м³ ;

γ = 1,22 кг/м³;

 

Определение теплопотерь на испарение влаги производится по формуле

 

Qисп=Wнт×n×r×Kw

где Wнт - количество влаги, выделяемое организмом одной птицы.

Wнт =5,1 г/ч

n - количество кур в  помещении n = 51216 шт

nw - коэффициент учитывающий испаряющую влагу по стенам, кормушек противней, поилок Кw = 0.14

r - удельная теплота испарения воды r = 2260 кДж/кг

Qисп=Kw×Wnt×n×r=0.14×5.1×2260×51216×10-3=82644кДж/ч

 

Определение количества тепла, выделяемого организмом птиц производится по формуле: [5]

Qпт= qпт×Kt

где qпт - количество тепла выделяемого с 1 кг живой массы птиц, кДж/ч×кг

Qпт = 28,5 кДж/ч×кг

m - средняя масса одной  птицы, кг. m= 1.7 кг

Кt - коэффициент учитывающий изменение тепловыделения с изменением температуры (в летний период t= 300C. Kt = 0,87)

Тепловыделение птицы в холодное время года

Qпт = 28,5 х 1,7 х  51216 = 2481420кДж/ч

Тепловыделение в теплое время

Qпт=28.5×1.7×51216×0.87=2158800кДж/ч

Определение потребного количества тепла для обогрева в зимнее время года птичника при температуре наружного воздуха – 20°С. Выполняется с помощью теплового баланса

Qотп=Qогр+Qв+Qисп-Qпт=2297000+82644-2481420=700244 кДж/ч

Определение потребной тепловой мощности отопительной системы для поддержания в птичнике температуры воздуха tв= 160С при 75% и температуре наружного воздуха -20 °С и , =30%

Рот=700244/3600=194,5 кВт

Наименьшие затраты средств на эксплуатацию, устройств оборудования и средств управления системой обеспечения заданных параметров микроклимата в помещении достигаются ,если системы вентиляции и отопления совместить в единый комплекс.

Для снижения теплопотерь в птичниках принимают следующие меры:[2]

1. Технологическое оборудование  и птиц размещают равномерно  по всему помещению.

2. Ограждающие конструкции  зданий (стены, перекрытия, полы) выполняют  с теплоизоляцией (значительно меньшие теплопотери в безоконных птичниках).

Вентиляционные устройства должны обеспечить направленное движение приточного воздуха сверху вниз со скоростью не более 0,5 - 0,8 м/с и отвод отработанного воздуха из-под птицы. С этой целью воздух подают через шахты в перекрытиях за счет разрежения от вытяжных вентиляторов, а в зимнее время через отопительно-вентиляционные устройства, а отводится в 3-х местах внизу помещения.

Как показывает практика, для создания оптимального воздушного режима в птичниках необходимо иметь низконапорные осевые вентиляторы с плавным регулированием скорости вращения напора, что позволяет рационально использовать вентиляторы для регулирования микроклимата при изменении внутренней и наружной температуры воздуха.

Исходя из производственных требований определяем потребности вентиляционного воздуха: в холодное время года 52300 м³/ч мощности подогрева 194,5 кВт, а в теплое, время необходимый приток 297000 м³/ч для обеспечения заданных оптимальных параметров микроклимата (tв= 16-17°С = 70%) в птичнике с размерами рабочего зала 96x18x3,5 м, выбираем комплект вентиляционно - отопительного оборудования типа "Климат - 47".

Комплект оборудования "Климат - 47" состоит теплогенератора ТГ-Ф-1А тепловой мощностью 175 кВт и 10 вентиляторов типа ВО-7 с общей подачей приточного воздуха 130000 м³/ч, [163].

Сопоставление производительности по теплу и объему воздуха подаваемого установкой "Климат-47" с потребным количеством тепла зимой 195 кВт не хватает тепловой мощности установки 20 кВт и 194000 м3/ч воздуха в летнее время [2].

Для восполнения дефицита тепла в особо холодные зимние дни устанавливаем в помещении птичника электрокалорифер типа СФОЦ -25 с тепловой мощностью 22,5 кВт

В виду того, что в летнее время в зоне нахождения птицефабрики бывает большая жара и низкая влажность воздуха, чтобы обеспечить увлажнение воздуха подаваемого в помещение птичника в состав установки «Климат-47» включает устройство увлажнительное типа УВ - 6-в количестве 2 шт обеспечивающие хорошее распыление в воздухе по 60x2 = 120 кг/ч влаги. [3]

Для регенерации тепла из отходящего воздуха в зимнее время в составе установки дополнительно включены 2 утилизатора тепла типа РУФ - 12, производительность каждого по 18000 м3/ч, которые позволяют утилизировать до 50% тепла из удаляемого из помещения воздуха и тем самым сократить расходы тепла на отопление помещения на 30% (т.е.61,8 кВт), [1] .

В зоне сухого жаркого климата в летнее время воздух следует не только увлажнять, но и охладить .Охлаждение воздуха также достигается распылением в воздухе влаги с последующим ее испарением. Испарительное охлаждение воздуха позволяет просто и без значительных затрат (кондиционеры стоят очень дорого) в значительной мере решить эту проблему.

3.1.2 Расчёт электродвигателя  вентилятора ВО -4.

 

Выбор электродвигателя для привода производится исходя из потребной мощности для выполнения функций привода и режима работы с учётом условий окружающей среды.

Потребная мощность электродвигателя вентилятора ВО -4

определяется по формуле:[7.9.10]

P=K3×

где Кз - коэффициент запаса. Кз= 1.1 - 1.15 (для осевых вентиляторов)

LВ- Расчётная потребная производительность вентилятора, м/ч

Lв = 3500 М/ч

Нв- Расчётный потребный напор вентилятора, Н1 Нв= 40 п

ηв- КПД вентилятора ; yв =0.6

ηп-КПД передачи ; ηп = 1.0

 

Вентилятор работает в длительном режиме. Механическая характеристика вентилятора представляет собой зависимость момента сопротивления на валу вентилятора и отношение угловых скоростей рабочей и номинальной. Обычно механическую характеристику называют вентиляторной характеристикой.

Мв=Мо+(Мвн-Мо)×ω/ωn

где М0 - момент сопротивления в подшипниках в момент трогания вала

Mвн момент сопротивления вентилятора при номинальной угловой скорости,

ω,ωн-рабочая и номиналая угловая скорость.

ωн = 2П×1290/1×60 = 21.5×2П = 135Vdy = Hd/ω = 270/135 = 2Нм

М0=0/18Vdy=0/18×2.=0.36Нм

Мв=0.36+(2-0.36)(10/135)2=0.36+1.64(10/135)2

Мв=0.36+9×10-5×102

Построим кривую зависимости Мв=t( ) Мв=0.36+9×105×102

Так как М0 < или = Мвн то проверку выбранных электродвигателей По условию трогания вентилятора с места не проводят, а приближенно считают Мв= 2 и мощность Р= ³

Отсюда вытекает требование: частота вращения электродвигателя должна совпадать с частотой вращения вентилятора. В случае даже незначительного превышения частоты вращения вентилятора повлечёт резкое увеличение требуемой мощности двигателя и момента сопротивления .

Для привода вентилятора ВО-4 выбираем электродвигатель Д80А4А со следующей характеристикой: Р = 0,25 кВт; n = 1290 об/мин = 0.93А;