Теплотехнический расчет сельскохозяйственных объектов

Задание на курсовую работу 

 

КОРОВНИК  НА 180 КОРОВ БОКСОВОГО СОДЕРЖАНИЯ

Типовой проект 801-2-68.86 

 

     Строительные конструкции и изделия:  

 

           Стены                 трёхслойные железобетонные стеновые  панели, в=    180 мм

           Перекрытие         сборные железобетонные плиты,  в= 70 мм

           Кровля                  асбестоцементные листы по деревянной  обрешетке

           Полы                     бетонные

           Окна                      стекло, h= 1200 мм, d= 1200 мм - 60 шт.

           Ворота                  деревянные, распашные h= 3000 мм, d= 4000 мм - 2 шт. 

 

     Основные размеры: 

 

           Ширина                       18000 мм

           Длина                           78000 мм

           Высота стены              2830 мм

           Высота по коньку       5310 мм 

 

     Расположение стойл  -  двухрядное  

 

     Экспликация помещений: 

 

           Помещение для содержания животных          1414 кв.м.

           Тамбур                                                                48 кв.м.

           Кормовой проезд                                                172 кв.м 

 

 

  

 

 

 

  

                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание.

Введение.                 3

1 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  ОБЪЕКТОВ                                         4 

1.1 Расчет воздухообмена                            4  

1.2       Расчет тепловой мощности систем отопления            5

1.3 Расчет калориферов воздушного отопления           9 

1.4 Расчет систем вентиляции             11

1.4.1 Расчёт  воздуховодов для равномерной  раздачи воздуха.   11

1.4.2 Расчёт  потерт давления.            12

1.4.3 Выбор  вентиляторов.            14

1.4.4 Расчёт  естественной вытяжной вентиляции.        15

 

2 Расчет  системы теплоснабжения.     14

2.1 Расчет тепловой  нагрузки котельной.           17

2.1.1 Расход теплоты на  отопление и вентиляцию.        17

2.1.2 Расход теплоты на  горячее водоснабжение.        18

2.1.3 Расход теплоты на  технологические нужды.        19

2.2 Построение  годового графика тепловой нагрузки.        21

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. Выбор основного оборудования.   22

2.4.2 Составление  тепловой схемы котельной.         23

2.5 Технико-экономические  показатели работы котельной.        27

 

3 Гидравлический  и тепловой расчет 

сети теплоснабжения               29 

3.1 Гидравлический  расчет тепловых сетей           29

3.1 Тепловой  расчет сетей              30

Заключение                32

Литература                 33 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Производство  сельскохозяйственной  продукции  связано  с  большим расходом топливно-энергетических ресурсов. Тепловая энергия расходуется  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.

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

Целью курсовой 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ  РАСЧЕТ

сельскохозяйственных  объектов

 

1.1 Расчет  воздухообмена

Часовой объем приточного воздуха, м³/ч, необходимого для понижения концентрации углекислоты, вычисляют по формуле

    (1.1) 

где с - количество  СО₂, выделяемое одним животным 158 л/ч;  n - количество животных  в помещении 180; С₁- предельно допустимая концентрация СО₂  в воздухе помещения, 2,5 л/м³; С₂- концентрация СО₂ в наружном воздухе. В сельской местности С₂ = 0,3 ... 0,4 л/м³.

 

 Часовой объем приточного  воздуха,  м³/ч,  необходимого  для растворения водяных паров находят по формуле

 (1.2)

где   W  - масса влаги, выделяющейся в помещении, г/ч; d_в и d_н - влагосодержание внутреннего и наружного приточного воздуха (определяют при помощи Hd-диаграммы), г/кг;  r - плотность воздуха в помещения 1,2 кг/м³.

Суммарные выделения  влаги, г/ч, в помещении для животных подсчитывают по формуле

 (1.3)

Влагу, выделяемую животными, определяют по выражению

 (1.4)

где   N – количество половозрастных групп; n_i  - число животных с одинаковым выделением водяных паров;  W_i  - выделение водяных паров одним животным 507 г/ч; k_t- коэффициент,  учитывающий изменение количества  выделяемых животными водяных паров в зависимости от температуры внутри  помещения 1,24:

 

Влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей помещения (пол, поилки, кормушки и др.)

, (1.5)

где x - коэффициент,  равный 0,1...0,125 для коровников и телятников.

W=91260+9126=100386 

Необходимый воздухообмен  для  животноводческого помещения принимается  по набольшей из двух величин: L=L_W=8243

Правильность расчета проверяют  по кратности воздухообмена К, 1/ч

К = L/V =27260/((18*78*2.83)+(2.48*18*78)*0.5)=4.7

где V - внутренний объем помещения, м

Кратность воздухообмена в животноводческих фермах для холодного периода  года должна быть К = 3.. .5

т.к. кратность воздухообмена  удовлетворяет  нормам кратности воздухообмена  в животноводческих фермах для холодного  периода года то делаем вывод что расчет сделан верно.

1.2 Расчет тепловой мощности  систем отопления 

 

Животноводческие и птицеводческие помещения в холодный период года необходимо отапливать. В производственных помещениях  преимущественное применение получило воздушное отопление, совмещенное  с приточной вентиляцией.

Тепловой поток системы отопления  и вентиляции определяют из уравнения  теплового баланса 

где - тепловые потоки Вт, теряемые помещением соответственно через наружные ограждения, на нагрев приточного воздуха,  испарение влаги в помещении, нагрев инфильтрирующегося воздуха и поступающих извне кормов;  - тепловые потоки,  Вт,  поступающие в помещение соответственно от животных или птицы,  электрооборудования, средств местного электрического обогрева и глубокой подстилки.

Поток теплоты  теряемой через наружные ограждения  складывается из основных потерь теплоты  , через все ограждающие конструкции (стены, потолок,  пол, окна, двери) и добавочных теплопотерь  

 (1.6)

Основные потери теплоты через  отдельные ограждения определяют  по  формуле (1.7)

 (1.7) 

где F_i - площадь ограждения,  которую вычисляют с точностью до 0,1 м²; t_в и t_н - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, ^оC ; R_оi  - общее термическое сопротивление i – го ограждения, м²×^оС/Вт; n  - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к  наружному  воздуху.

Сопротивление теплопередаче ограждающих  конструкций 

 (1.8)        (1.14)

где R_в - термическое сопротивление тепловосприятию   внутренней  поверхности   ограждения, м²×^оС/Вт; -  сумма термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев m-слойного ограждения толщиной  d_i, м, выполненных из материалов с теплопроводностью  l_i Вт/(м×^оС); R_н - термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения, м²×^оС/Вт.

Используя данные приложения 7 и 8 [1], для  наружных стен выполненных из железобетонных панелей δ_жб=0,18 м,  λ_жб=1.55 Вт/(м^оС). Так как заполнение животными составляет 180*500/3973=23<80кг/м², R_в=0,115, R_н=0,086.

 

Площадь (м²) 60 окон равна: F_окн=1,2*1.2*60=543.96

Площадь (м2) ворот равна: F_вор=3*4*2=24

Площадь м² наружных стен равна: F_ст=543.96-86.4-24=433.56.

Сопротивление теплопередачи окон с двойным остеклением = 0,345, а  ворот = 0,3.

Теплопотери через наружные стены:

т.к. стена обращена на северо-восток, то дополнительные потери теплоты через  эту стену составят 10% от основных потерь через наружные стены, также  наружные стены и окна помещения имеющие четыре наружные стены, что составит 5% от основных потерь через наружные стены, т.о. все дополнительные потери через наружные стены составят:

 

с учётом дополнительных теплопотерь через наружные стены, общие теплопотери через наружные стены составят:

 

Потери теплоты через полы рассчитывают ориентировочно. Пол неутеплённый т.к. теплопроводностью пола составляет l ³ 1,2 Вт/(м²×^оС).  Потери теплоты через неутепленные полы вычисляем по зонам - полосам шириной 2 м,  параллельным наружным стенам. Сопротивление теплопередаче R_о для первой зоны составляет 2,15, для второй - 4,3, для третьей - 8,6, для четвёртой-14,2 м²×^оС/Вт. Площадь зон м²: F₁=384, F₂=352, F₃=320, F₄=396

Суммарные теплопотери по всем зонам пола:

Перекрытие площадью 1414 м² состоит из сборных железобетонных плитλ=1.55, δ=0,07м), сопротивление теплопередачи:

 

  

 

 

 

Общие теплопотери через все ограждения:

Ф_огр=63642,25+6364,22+13347,44+56994,05=140347,965 Вт

Потери теплоты, Вт, на нагревание воздуха, инфильтрирующегося через притворы окон, дверей и ворот, Ф_инф,  для помещений производственных зданий можно принимать в размере 30%  основных  потерь теплоты через все ограждения.

Ф_инф=140347,965*0,3=42104,389Вт

Поток теплоты Вт, расходуемой на нагрев приточного воздуха,  определяют по выражению

 (1.9)

где L - расчетный воздухообмен помещения,  м³/ч; r - плотность воздуха при расчетной температуре t_в, кг/м³.

Для климатических зон с расчетной  зимней температурой воздуха -10 ^оС и выше  t_н принимают равной расчетной зимней вентиляционной температуре t_н.в =-19⁰С.

Ф_в=19867*0,278*1,2*1,0*(10+31)=271732,87

 

Поток теплоты, расходуемой на испарение  влаги, , с мокрых поверхностей животноводческого помещения

 (1.10)

где 2,49 -  скрытая теплота испарения  воды, кДж/г.

Ф_исп=0,692*9126=6317,2

Поток свободной теплоты, выделяемой животными,

 (1.11)

где n - число животных с одинаковым выделением свободной теплоты; q - поток свободной теплоты, выделяемой одним животным 884 Вт; k_t - коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животными теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения 1,0.

Ф_ж=180*884*1,0=159120

 

Общая тепловая мощность Вт, систем отопления и вентиляции:

Ф=140347,97+42104,4+271732,87+6317,2-159120=301382,42

 

 

 

1.3  Расчет калориферов  воздушного отопления 

 

Для воздушного отопления и вентиляции животноводческих, птицеводческих и  других  производственных  помещений  применяются  калориферы.  По виду теплоносителя они подразделяются на паровые, водяные и электрические.

Расчёт будем вести на две  приточные системы, которые будут  обеспечивать воздухообмен в помещении  животных в объёме: L/2=19867/2=9933,5 кг/ч; при подаче теплового потока в количестве: Ф_от/2=301382,42/2=150691,21Вт. 

Выбирают калориферы по следующей  методике.

Вычисляют площадь живого сечения  калорифера  для  прохода воздуха