РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
на тему: «Отопление и вентиляция животноводческих зданий»
Введение
Теплоснабжение является составной частью инженерного обеспечения сельского хозяйства. Повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, укрепление кормовой базы, повышение сохранности сельскохозяйственной продукции, улучшение условий жизни сельского населения неразрывно связано с теплоснабжением. 8% от всех работающих в сельскохозяйственной отрасли заняты в теплоснабжении.
Специализация производства в животноводстве повышает требования к микроклимату. Содержание животных в холодных и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению продуктивности на 15–40%, расход кормов увеличивается на 10–30%, заболевания молодняка увеличиваются в 2–3 раза. Продуктивность в животноводстве по 1/3 определяется условиями содержания.
Большую роль играет поддержание микроклимата в современных коровниках. Он способствует максимальной продуктивности, наилучшей сохранности и интенсивному росту молодняка.
Для поддержания микроклимата на животноводческих фермах и комплексах принимают ОВС, посредством которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения, предусматривая дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни. Удаляют воздух из помещения либо при помощи вентбашень, либо через окна и вытяжные шахты. В холодный и переходной периоды воздух удаляют из помещения через вентбашни при неработающих осевых вентиляторах. В теплый период требуемое количество воздуха подают вентбашнями, при этом удаляют воздух из помещения через фрамуги окон и из навозных каналов.
1. Составление исходных данных
Из приложения Г /1/ выписываем расчетные параметры наружного воздуха в таблицу 1.
Таблица 1 Расчетные параметры наружного воздуха
Область
Температура наиболее холодных суток,
0C
Холодный период (параметры Б)
Теплый период (параметры А)
н.о.,
,
Витебская
-31
-25
-24,4
21,6
49,4
Примечание: tн.о.-средняя температура наиболее холодной пятидневки;
t – средняя температура наиболее теплой пятидневки.
Для переходного периода принимаем температуру наружного воздуха и энтальпию /1/.
В таблицу 2 записываем параметры внутреннего воздуха /2/.
Таблица 2 Расчетные параметры внутреннего воздуха
Помещение
Период года
Параметры воздуха
ПДК
, %
Помещение для откорма свиней
Холодный
18
75
2
Переходный
40–75
Теплый
26,6
Примечание: – расчетная температура внутреннего воздуха, ;
– относительная влажность, %;
- предельно-допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа в зоне содержания животных, (таблица 10.4 /2/).
В таблицу 3 записываем выделение вредности животными /2/.
Таблица 3 Выделение теплоты, влаги и углекислого газа свиньями
Группа животных
Масса,
кг
Тепловой поток тепловыделений,
Влаговыделения,
Выделения,
Полных
Явных
Свиньи на откорме
100
369
266
152
47,6
В таблицу 4 выписываем температурные коэффициенты /2/.
Таблица 4 Температурные коэффициенты для свиней
Периоды года
Температура ,
Температурные коэффициенты
Тепловыделений
Влаговыделений Выделений
полных
0,92
0,74
1,31 0,92
0,86
0,34
2,2 0,86
Для расчета термических сопротивлений теплопередаче для стен, перекрытий и дверей необходимо знать теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций. Из таблицы 1.12 /2/ выписываем необходимые данные в таблицу 5.
Таблица 5 Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций
Наименование материала
Расчетные коэффициенты при условиях эксплуатации
Теплопроводности, Б
Теплоусвоения, Б
Силикатный кирпич
1800
0,87
10,9
Глиняный кирпич
0,81
10,12
Рубероид
600
0,17
3,53
Известково-песчаный раствор
1600
9,76
Сосна поперек волокон
500
0,18
4,54
Плиты минераловатные
50
0,06
0,48
2. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
Определяем термическое сопротивление теплопередаче наружных стен, перекрытий, дверей и ворот, :
где – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограничиваю-
щей конструкции, ;
– толщина слоя материала, м;
- коэффициент теплопроводности материала (принимаем по таблице 5), ;
– термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки (таблица 3.5 /2/),;
– коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограничивающей конструкции (принимаем =23 .
Для перекрытий и дверей принимаем =8,7 /2/. Значение для наружных стен принимаем в зависимости от заполнения животными 1м2 пола.
Рассчитываем заполнение помещения животными, :
где – масса одного животного, ;
– количество животных;
– площадь помещения, ;
;
Так как заполнение животными помещения , то принимаем для стен и потолков /2/.
Тогда термическое сопротивление теплопередаче для:
– наружных стен
=;
– перекрытия
=1,99
– дверей и ворот
=.
Рассчитываем термическое сопротивление теплопередаче отдельных зон пола:
где – сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного
пола,;
– толщина утепляющего слоя,;
– теплопроводность утепляющего слоя,.
Сопротивление теплопередаче принимаем равной (стр. 39 /2/):
─ для I зоны:
─ для II зоны:
─ для III зоны:
─ для IV зоны:
.
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен и перекрытия,:
где – расчетная температура внутреннего воздуха в холодный период, ;
– расчетная температура наружного воздуха в холодный период года,;
– нормативный температурный перепад (принимаем по таблице 3.6 /2/),;
– коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (принимаем n=1 /2/).
Значение нормативного температурного перепада следующее:
– для наружных стен
=+=18–13,5=4,5;
– для перекрытия
=0,8*(+)=0,8*(18–13,5)=3,6;
где температуру точки росы принимаем из приложения /1/ при и – .
Значение расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции наружного ограждения (стр. 33 /2/).
Тепловая инерция ограничивающей конструкции:
где – расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции (таблица 5), ;
Исходя из полученного выражения, в качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем:
– для наружных стен при 4<<7 среднюю температуру наиболее холодных трех суток равную
– для перекрытия при <4 среднюю температуру наиболее холодных суток равную
==-31.
Следовательно, находим требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен и перекрытия:
Аналогично определяем требуемое термическое сопротивление наружных дверей:
– ;
– =+=18–13,5=4,5;
Принимаем термическое сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов равным:
для двойного остекления в деревянных переплетах
Требуемое сопротивление теплопередаче окон для производственных и вспомогательных промышленных предприятий с влажным или мокрым режимом (таблица 3.7 /2/) следующее: ,
т. к. - =18 – (-25)=43.
Сравниваем расчетные термические сопротивления ограждающих конструкций с требуемыми термическими сопротивлениями.
Исходя из того, что требуемое термическое сопротивление должно быть меньше расчетного термического сопротивления, проверяем соблюдение санитарно-гигиенических норм:
─ для наружных стен:
– условие не выполняется.
─ для перекрытия:
– условие выполняется.
─ для наружных дверей и ворот:
─ для световых проемов:
В целом делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления ограждающих конструкций меньше требуемых, кроме перекрытия и световых проемов (т.е. удовлетворяют санитарно гигиеническим нормам). Значит, двери и наружные стены нуждаются в дополнительном утеплении.
Производим разбивку пола на отдельные зоны:
Определяем площади зон пола:
Рассчитываем тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции:
где – площадь ограждающей конструкции, ;
– термическое сопротивление теплопередаче, ;
– расчетная температура внутреннего воздуха, ;
– расчетная температура наружного воздуха, ;
– добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь;
– коэффициент учета положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.
Н.с. – наружные стены;
Н.д. – наружные двери;
Д.о. – двойное остекление;
Пт. – перекрытия;
Пл1, Пл2, Пл3, Пл4. – зоны пола.
Площадь окна:
Площадь всех окон:
Тепловой поток теплопотерь для окон:
– обращённых на юго-восток
– обращенных на северо-запад:
Тепловой поток теплопотерь для стен:
– обращённых на юго-восток:
Тепловой поток теплопотерь для различных зон пола:
Находим площадь потолка:
Тепловой поток теплопотерь для перекрытия:
3. Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена.
3.1 Холодный период года
Определяем влаговыделения животными, :
где - температурный коэффициент влаговыделений (таблица 4);
– влаговыделение одним животным (таблица 3), ;
– число животных.
Дополнительные влаговыделения с открытых водяных поверхностей:
Суммарные влаговыделения в помещении:
Рассчитаем количество , выделяемого животными, :
где - температурный коэффициент выделений и полных тепловыделений;
- количество , выделяемого одним животным, .
Определим тепловой поток полных тепловыделений, :
где – тепловой поток полных тепловыделений одним животным (таблица 3), .
Тепловой поток теплоизбытков, :
где ФТП – поток теплопотерь (SФТП таблица 6).
Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение), :
Произведем расчет расхода вентиляционного воздуха, , из условия удаления выделяющихся:
– водяных паров:
где – суммарные влаговыделения внутри помещения, ;
– плотность воздуха, ;
и - влагосодержания внутреннего и наружного воздуха, .
Из диаграммы влажного воздуха по рис. 1.1 /2/ определим и :
, (при 18 и );
, (при и ).
– углекислого газа:
где – расход углекислого газа, выделяемого животными в помещении,;
– ПДК углекислого газа в помещении (таблица 2), ;
- концентрация углекислого газа в наружном (приточном) воздухе,, (принимаем 0,4 , стр. 240 /2/).
─ расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:
где – норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ;
– живая масса животного, кг;
n – количество животных.
В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаем наибольший, т.е. .
3.2 Переходный период года.
Определяем влаговыделения животными:
Дополнительные влаговыделения в переходной период составляют 10% от общего влаговыделения.
Определим суммарные влаговыделения:
Тепловой поток полных тепловыделений:
Тепловой поток теплопотерь
где и – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха в переходный период, :, принимаем ,;
где – тепловой поток полных тепловыделений животными в переходный
период, ;
Определим угловой коэффициент, :
Влагосодержание внутреннего воздуха:
Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме при параметрах и ,.
Рассчитаем расход вентиляционного воздуха, , из условия удаления водяных паров:
В качестве расчетного воздухообмена принимаем ,
т. к. .
3.3 Теплый период года
где - температурный коэффициент влаговыделений;
– влаговыделение одним животным, ;
Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей:
Суммарные влаговыделения:
где - тепловой поток полных тепловыделений одним животным (таблица 3), ;
kt’’’ =0,86 – температурный коэффициент полных тепловыделений
(таблица 4).
Тепловой поток от солнечной радиации, .
где – тепловой поток через покрытие, ;
– тепловой поток через остекление в рассматриваемой наружной
стене, ;
– тепловой поток через наружную стену, .
где =1512 – площадь покрытия (таблица 6);
=1,99- термическое сопротивление теплопередаче через покрытие (таблица 6);
= 17,7 – избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации для вида покрытия – тёмный рубероид, (стр. 46 /2/).
Тепловой поток через наружную стену (за исключением остекления в этой стене):
где =228,9 – площадь наружной стены, ;
=0,76 – термическое сопротивление теплопередаче наружной стены, .
– избыточная разность температур: для СЗ 6,1; для ЮВ 10,6 , (таблица 3.13)
─ для стены с СЗ стороны:
─ для стены с ЮВ стороны:
Страницы: 1, 2