Задача 10. Выбор двигателя приточного вентилятора для свинарника-маточника

ЭЛЕКТРОПРИВОД ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК

 

 

Для вентиляционной установки свинарника-маточника выбрать приточный вентилятор и электрический двигатель к нему. Определить максимальные, номинальные и относительные потери в двигателе вентилятора.

 

Исходные данные

1. Количество свиноматок и поросят Nс = 100гол, Nп = 1 000гол,

2. Температура наружного воздуха  внутри помещения -

3. Средняя масса свиноматки m _с = 160 кг, поросенка m_п  = 3,5 кг,

4. Относительная влажность наружного воздуха  внутреннего -   

5. Содержание углекислого газа внутри помещения С₂ = 0,25%, в наружном воздухе – С₁ = 0,03%,

6. Скорость движения воздуха в воздуховоде  

7. Момент инерции вентилятора J_вент = 8*J_дв,

8. Момент трогания вентилятора Мс = 0,18 М с.н.

9. Длина воздуховода l = 48м,

10. Влага, выделяемая из кормушек и пола, составляет 14% влаги, выделяемой животными.

11. Допустимое содержание углекислого газа в наружном воздухе с₁ = 0,03%,

12. Допустимое содержание углекислого газа внутри помещения с₂ = 0,25%,

13. Диаметр воздуховода d = 0,28 м

 

Р е ш е н и е

 

Расход воздуха для вентиляции животноводческого помещения определяют с учетом расхода воздуха на удаление избыточной влаги, расхода воздуха на удаление избыточной углекислоты, расхода воздуха на удаление избыточной теплоты. За расчетную производительность вентиляционной установки принимают наибольший из перечисленных расходов.

Расход воздуха на удаление избыточной влаги

,

где W – количество влаги, выделяемой животными и другими источниками 

               (испарение из пола, кормушек и т.д.),

       - соответственно допустимое содержание влаги в воздухе внутри и снаружи 

               помещения,

 

Количество влаги, выделяемой животными и другими источниками

W = W₁ + W₂ = 116,85 ,

             Здесь W₁ – влага, выделяемая животными при относительной влажности  

                                 равная 102,5 .

                       W₂ – влага, выделяемая из кормушек и пола, равная

                                 W₂ = W₁ * 0,14 = 102,5 * 0,14 = 14,35 .

  Допустимые содержания влаги в воздухе внутри и снаружи помещения

,

здесь d₂ = 25,6 г/м³, d₁ = 1,8 г/м³  - соответственно содержание влаги в насыщенном

                             состоянии при данных температурах внутри и снаружи помещения,

         ,  - соответственно относительная влажность воздуха вутри и 

                              снаружи помещения,

         - соответственно плотность воздуха при данных

                               температурах.

 

Расход воздуха на удаление избыточной углекислоты

 

где с = 336  - количество вредностей, выделяемых одним килограммом массы

                                 животного,

      m_c = 160 кг – масса животного,

      с₂, с₁ – соответственно допустимое содержание углекислоты внутри помещения и 

                   в наружном воздухе. 

  

 

Расход воздуха на удаление избыточной теплоты

 

где Q – лишняя теплота в тепловом балансе при данных , выделяемая

              животными,

       с = 1,282 - теплоемкость воздуха,

Лишняя теплота в тепловом балансе Q = Q_ж+ 0,035Q_ж(16- ) = 548,9 кДж/(ч*гол),

     Здесь Q_ж = 1 009,79 кДж/(ч*гол) – количество теплоты, выделяемое животным в

                                                                 течение одного часа.

 

Расчетная производительность - L_рас = 2 932,32 м³/ч.

 

Расчетный напор вентилятора - Нр = Нд + Нс = 468,21 Па,

 

                                                       где Нд – динамический напор, Па;

                                                               Нс – статический напор, Па.

 

Динамический напор Нд =

     Здесь - удельный вес воздуха,

                - скорость движения воздуха,

               g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

 

Статический напор   Нс = R₀l + = 7,06*48 + 11,75 = 350,6 Па,

            Здесь R₀ – удельное сопротивление воздуха, Па/м, определяемое

где D = 280 мм – диаметр воздуховода.

 

= 0,1 * Нд = 11,75 Па -потери напора в местных сопротивлениях, составляющие 

                                            порядка 10…12% от динамического напора.

 

По часовой производительности и расчетному напору выбираем вентилятор Ц4-70

 № 3 со следующими данными: L_вен = 3 000 м³/ч., Н_вен = 490,5 Па, n_вен = 1 330 об/мин,

= 0,58.

Мощность, потребляемая вентилятором,

где К_з =1,2 – коэффициент запаса,

      = 0,58 – КПД вентилятора,

      = 1 – КПД передачи.

 

Выбор электрического двигателя

Опыт показывает, что вентиляционные установки в животноводческом помещении, в основном, работают в длительном режиме, т.е

t_раб   Tн     и   t_пауз Tохл

Где t_раб, t_пауз – соответственно время работы и паузы,

      Tн, Tохл – соответственно постоянная времени нагрева и охлаждения

 

Поэтому условия выбора электрического двигателя для привода приточной вентиляции следующие:

По климатическому исполнению и категории размещения – СУ2,

По способу защиты от воздействия окружающей среды – IP54,

По конструктивному исполнению и способу монтажа – IМ 1081,

По модификации – берут двигатель сельскохозяйственного исполнения со встроенной температурной защитой,

1. По роду тока и напряжения – переменного тока, напряжением 380/220 В,

2. По мощности Рдв  Рнас, т.е. 1,1 кВт  0,789 кВт, так как выбираем двигатель типа АИР80А4БСУ2 с номинальными параметрами: Рном = 1,1 кВт, n_ном = 1 395 об/мин, I_ном = =2,3 А, U_ном = 380/220 В,  = 75%, cos = 0,81. К_i =5,5, М_пуск* = 2,2,

   М_кр* = 2,2, m = 13,8 кг, J_дв = 0,0032 кг*м²,

3. По частоте вращения – n_{ном дв}   n _нас, т.е. 1 395 об/мин 1 330 об/мин.

 

Проверка двигателя по пуску и перегрузочной способности не требуется, так как момент трогания вентилятора зачительно меньше момента пускового двигателя, а нагрузка имеет стабильный характер.

Литература

1. Практикум по электропиводу в сельском хозяйстве / П.И. Савченко,И.А. Гаврилюк, И.Н. Земляной, Н.В. Худобин.- М.: Колос, 1996, с.179…183.

2. Коломиец А.П., Кондратьева Н.П. Выбор аппаратуры управления и защиты электроустановок. М.: ВСХИЗО, 1994