Расчёт воздухообмена помещений

Для типового животноводческого помещения расположенного в пригородной части г. Вильнюса (Латвия), где наружная температура ниже

-20 °С наибольшее отрицательное воздействие оказывает углекислый газ.

Воздухообмен, м³/ч, необходимый для поддержания допустимой

концентрации углекислого газа, определяют по формуле:

Воздухообмен, м³/ч, необходимый для поддержания допустимой

концентрации углекислого газа, определяют по формуле: для животноводческих помещений

VCO2 =	nж * Cж
C1 - C2

где n_ж - число животных, голов; n_ж = 300 голов.

С_ж - количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч,
С_ж = 79л/ч.

С₁ - предельно допустимая концентрация углекислого газа в помещении, равная 2,5 л/м³;

С₂ - концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе, равная

VCO2 =	300 * 79л/ч	= 10772,7 м3/ч
2,5 л/м3 - 0,3 л/м3

0,3 л/м³.

Воздухообмен, м³/ч, обеспечивающий допустимое содержание в воздухе
водяных паров,

\0 I Z 3 4 S 6 7 в 9 1011 1213 H 15 IS 1718 1920 21222321*252627 2523 30

VW =	W
р * (d e - d н)

где W - общее количество влаги, выделяемое в помещении (учитывается количество влаги, выделяемое животными при дыхании, а также суммарное влаговыделение с открытой и смоченной поверхностей в помещении), г/ч;

р -плотность воздуха, равная 1,2 кг/м³;

d _e и d _н - влагосодержание соответственно внутреннего и наружного

воздуха, определяемое по hd - диаграмме, г/кг сухого воздуха, или выразив из формулы:

h =	t +	d	* (2493 + 1,97t),	(кДж/кг сухого воздуха)

d _e определяется по температуре и относительной влажности воздуха, dнопределяется по температуре и энтальпии воздуха.

Расчёт для зимнего периода.

W - общее количество влаги, выделяемое в помещении, г/ч

W = 250г/ч * 300 = 75000г/ч

d _e - влагосодержание внутреннего воздуха, определяемое по hd -диаграмме, г/кг сухого воздуха, по температуре и относительной влажности воздуха,

t _e и t _н - расчетные температуры воздуха внутри помещения и снаружи.

Где t _e =10 °С

Относительную влажность воздуха следует принимать равной: для районов со средней температурой наиболее холодной пятидневки от минус 25 °С и ниже - 75%.

Таким образом d _e = 6г/кг.

d _н - определяется по температуре и энтальпии воздуха, расчёт ведём по формуле

t_н = -23 °С

энтальпия = -22,2кДж/кг

h =	t +	d	* (2493 + 1,97t)

-22,2 = -23 +	d	* (2493 + 1,97 * (-23))

dн = 0,4 г/кг

Vw =	75000 г/ч	= 11160,7 м3/ч
1,2 кг/м3 * (6 г/кг – 0,4 г/кг)

Влаговыделения в животноводческих помещениях

W = W _ж + W _{исп, ,}

где W _ж. - расход водяных паров, выделяемых животными;

W _исп,- расход испаряющейся с поверхности влаги, равный сумме расходов W _{с. п} (со свободной поверхности) и W _{м. п} (со смоченной (мокрой) поверхности);

W _исп = (В/100) * W _ж,

где В - коэффициент, учитывающий W _{c п} и W _{м. п}, В= 7%

W _ж = 250г/ч * 300 = 75000г/ч

W _ucn = (7/100) * 75000г/ч = 5250г/ч

W = 5250 г/ч + 75000г/ч = 80250г/ч

Из двух расчетных значений расходов вентиляционного воздуха V_C()2 и V_wпринимают наибольшее. Для характеристики воздухообмена пользуются понятием кратности воздухообмена, которая указывает на число смен воздуха в помещении в течение часа:

n = V_в / V_с

где V_в - расход вентиляционного воздуха, 11160,7 м³/ч;

V_с. - строительный объем помещения, 8094,26 м³.

Для холодного периода года в животноводческих помещениях:

n = 111 60,7м³/ч / 8094,26,м³ = 1,5раз

Тепловлажностный режим животноводческих помещений в переходный и теплый периоды года характеризуется наличием избыточной теплоты, так как в этот период количество поступающей в помещение теплоты превышает удаляемое ее количество.

Общий поток избыточной теплоты, Вт,

Ф _изб = Ф _ж + Ф _осв + Ф _{с. р.} + Ф _{ж. в.} – Ф _тп

где Ф _ж - поток свободной теплоты, выделяемой животными, Вт;

Ф _осв - тепловой поток от осветительных приборов, Вт;

Ф _{с р} - тепловой поток солнечной радиации, Вт;

Ф _жв - поток скрытой теплоты, выделяемой животными, Вт;

Ф _тп - поток теплопотерь через наружные ограждения, Вт.

Для зимнего периода

Ф _изб = Ф _ж + Ф _{ж. в.} – Ф _тп. – Ф _инф

где Ф _ж -поток свободной теплоты, выделяемой животными, Вт;

Ф _{ж. в.} - поток скрытой теплоты, выделяемой животными, Вт;

Ф _тп - поток теплопотерь через наружные ограждения, Вт.

Ф_инф - потери тепла инфильтрацией, Вт

Поток свободной теплоты, выделяемой животными,

Ф _ж = n * q _ж * k_i

где n- численность животных, 300 голов

q_ж. - поток свободной теплоты, выделяемой одним животным;

437 Вт/гол.;

k _i - коэффициент, учитывающий изменения количества выделяемой

теплоты животными в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

Ф _ж = ЗООгол * 437Вт/гол * 1 = 131100Вт

Скрытая теплота, выделяемая животными, зависит от их влаговыделений:

Ф _{ж.в .} =10³ * r * W_ж

где r - теплота парообразования, в среднем равная 2,45кДж/ч;

W _ж - влаговыделения животных, г/с.

W ж = 75000 г/ч =	75000 г/ч	=20,8 г/с
3600 с

Ф _{ж e} = 10³ * 2,45кДж/ч * 20,8г/ с = 50960Вт

Теплопотери через наружные ограждения

Ф _тп = А (t _в – t_ext) * (1 + Σβ) k_n/R

где А - расчетная площадь ограждающих конструкции, м²

k_n - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (для животноводческих и птицеводческих помещений общепринятого типа k_n=1.

R - сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций м²°С/Вт.

Rстен=	(tв – tн) * n * B	* Rв
∆t

для зимы

Rстен=	(tв – tн) * n * B	* Rв =	33*1*1,1	* 0,116 = 0,6
∆t

Сопротивление теплопередаче следует определять для не утепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли: 2,1 - для 1 зоны, 4,3 - для 2 зоны, 8,6 - для 3 зоны, 14,2 - для 4 зоны.

Требуемое сопротивление теплопередаче, окон - 0,39 м^2.°С/Вт при разности температуры внутреннего воздуха и средней температуры наиболее холодной пятидневки от 25 до 44°С.

Требуемое сопротивление теплопередаче дверей, ворот:

R_o ^mp = 0,6 R_{o стен} ^mp

β - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.

Их следует принимать в долях от основных потерь: в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо - восток и северо запад в размере 0,1, на юго - восток и запад - в размере 0,05; в угловых помещениях дополнительно - по 0,05 на каждую стену, дверь и окна, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо - восток и северо -запад и 0,1 - в других случаях (схема 3)

0.1

С

Схема 3

t_ext - расчётная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчёте потерь теплоты через наружние ограждения или температура воздуха более холодного помещения - при расчёте потерь теплоты через внутренние ограждения.

		0.1
	В

З

Теплопотери через окна:

		0.05
	0.05

Ю

Ф _{тп окна}= А (t_в – t_ext) * (1+ Σβ) К_n/R;

где:

А - расчётная площадь остекленения, м² А = 44 * (1,2м * 1,4м) = 73,92м²

t_e= 10°С; t_н =-23°С

R = 0.39m²-°C/Bt

Σβ = (22*0,1)+ (22*0,05) = 3,3

k_n=1

Ф _{тп окна}= 73,92м² * (10-(-23)) * (1+3,3) * 1/0,39 = 26895,5Вт

Теплопотери через стены:

Ф _{тп стен}= А (t_в – t_ext) * (1 + Σβ) К_n/R;

где:

А - расчетная площадь стены, м²

А_стен = S_общая - А_окна- А_дверей = 613,8м² - 73,92м² - 48,75м² = 491,2м²

А_окна = 73,92м²

А_дверей = 48,75м²

S_общая = 138,6м + 475,2м = 613,8м²

Σβ:2 * 0,1 Σβ = 0,3

2 * 0,05

k_n=1

R стен=	(tв – tн) * n * B	* Rв=	33*1*1,1	*0,116=0,6
∆t

Ф _{тп стен} = 419,2м² (10-(-23)) * (1+0,3)1/0,6 = 35120,8Вт

Теплопотери через перекрытия:

Ф _{тп перекрытий} = А (t_в – t_ext) * (1+ Σβ) k_n/R;

А - расчетная площадь, м²

t _в = 10°С; t_н =-23°С

Σβ =0,15

А_пер=L* b=72м * 21м = 1512м²

Ф _{тп перек} = 1512м²(10-(-23)) * (1+0,15)1/0,6 = 95634Вт

Теплопотери через двери:

Ф _{тп дверей}= А (t_в – t_ext) * (1+ Σβ) k_n/R;

где:

А_дверей = 48,75м²

t _в = 10°С; t_н = -23°С

Σβ:2 * 0,1 Σβ = 0,55

2 * 0,1

3 * 0,05

k_n=1

R_o ^mp = 0,6 R_{o стен} ^mp =0,6 *0,6 = 0,36

Ф _{тп дверей} = 48,75м²(10-(-23)) * (1+0,55) 1/0,36 = 6926,5Вт

Теплопотери через не утепленный пол:

Ф тп пола =	L * 2	* 2 +	L * 2	* 2 +	L * 2	* 2 +	L* (21 – 3 * 2 * 2)	* (tв – text);
2,1	4,3	8,6	14,2

Ф тп пола =	72м * 2	* 2 +	72м * 2	* 2 +	72м * 2	* 2 +	72м * 9	* (10 - (-23))=9343Вт;
2,1	4,3	8,6	14,2

Ф _{тп общ} = 26895,5Вт + 35120,8Вт + 95634Вт + 6926,5Вт + 9343Вт

=173919,85Вт

Потери тепла инфильтрацией.

Воздухообмен через неплотности (инфильтрация). Строительные ограждающие конструкции зданий являются воздухопроницаемыми. За счет пористости материалов и неплотностей в оконных, дверных и других

проемах внутрь помещения проникает значительное количество наружного воздуха (инфильтрация).

Объем наружного воздуха, поступающего в помещение за счет инфильтрации, зависит от количества, конструкции и состояния окон и дверей, воздухопроницаемости материалов ограждающих конструкций здания, а также от перепада давления воздуха с одной и другой стороны ограждений, обусловленного тепловым и ветровым напорами.

Многочисленные исследования показали, что в помещение воздух проникает главным образом не через толщу стен и потолков, а через щели вокруг стекол и в притворах окон, фонарей, ворот, дверей и т.д.

Потери тепла инфильтрацией.

Ф _цнгф = О,28 * V _инф * p * С(t_в – t_н);

V _инф - расход инфильтрирующегося воздуха, можно определить по укрупненным нормативам:

V _инф = 0,25...0,65 (-10...-25), м³/ч на 1 м³ помещения

V_c. - строительный объем помещения, 8094,26 м³.

t_в= 10°С; t_н =-23°С

Ф _шф = 0,28 * (о,63 * 8094м³) * l,2 * 1,2 * (10- (- 23)) = 67848,185т;

Общий поток избыточной теплоты, Вт,

Для зимнего периода:

Ф _изб= Ф _ж+ Ф _ж.в - Ф _тп- Ф _шф

Ф _изб = 131100Вт + 50960Вт – 173919,85Bт- 67848,18Вт = -59707,9Вт

В процессе полученного расчёта, оказалось что в помещении наблюдается недостаток тепла для животных, поэтому для дополнительного обогрева и компенсации тепла в зимний период применяют воздушное отопление.

Расчёт для летнего периода.

Воздухообмен, м³ /ч, обеспечивающий допустимое содержание в воздухе водяных паров,

Vw =	W
р * (dв - dн)

W - общее количество влаги, выделяемое в помещении,г/ч

W = 250г/ч * 300 = 75000г/ч

d_e - влагосодержание внутреннего воздуха, определяемое по hd -диаграмме, г/кг сухого воздуха, по температуре и относительной влажности воздуха,

t_в и t_н - расчетные температуры воздуха внутри помещения и снаружи.

где t_н =21,6 + 5 = 26,6 °С

Относительную влажность воздуха следует принимать равной 50% Таким образом d_в = 11,5 г/кг.

d_в- определяется по температуре и энтальпии воздуха,

t_н = 21,6 °С, энтальпия = 48,1кДж/кг

d_н -10 г/кг.

р - плотность воздуха, равная 1,2 кг/м³;

Vw =	75000г/ч	= 41666 м3/ч
1,2кг/м3 * (11,5 г/кг - 10 г/кг)

Влаговыделения в животноводческих помещениях

W = W_ж + W_исп

где W_ж - расход водяны паров, выделяемых животными; 75000 г/ч

W _исп - расход испаряющейся с поверхности влаги, равный сумме расходов W_cn (со свободной поверхности) и W_м.n (со смоченной (мокрой) поверхности); 5250г/ч

W = 5250г/ч + 75000г/ч = 80250г/ч

Из трёх расчетных значений расходов вентиляционного воздуха V _ra и V _w, V _ф принимают наибольшее. Для характеристики воздухообмена

пользуются понятием кратности воздухообмена, которая указывает на число смен воздуха в помещении в течение часа:

n = V _e /V _c

где V _e - расход вентиляционного воздуха, 202444 м³/ч;

V _c - строительный объем помещения, 8094,26 м³.

n = 202444 м³/ч / 8094,26м³ = 25раз

n = 25 это > 10 норм, поэтому определим температуру внутри помещения:

10 * Vc =	3,6 *Физб
p * cp (X -tn)

10 * 8094,26м3 =	3,6 *421758Вт
1,2 *1,2 * (X - 21,6)

Х = t_в = 34,5^оС

Общий поток избыточной теплоты, Вт,

Ф _изб= Ф _ж+ Ф _с.р+ Ф _ж.в.- Ф _тп

где Ф _ж - поток свободной теплоты, выделяемой животными, Вт;

Ф _ср - тепловой поток солнечной радиации, Вт;

Ф _жв - поток скрытой теплоты, выделяемой животными, Вт;

Ф _тп - поток теплопотерь через наружные ограждения, Вт.

Тепловой поток от солнечной радиации рассчитывают в теплый период года при температуре наружного воздуха выше 10 °С. При этом учитывают теплоту, поступающую через перекрытия и наиболее остекленную поверхность одной из стен. Для расчета допускается использовать следующее выражение:

Ф _с.р = k_o* q_o* A_o + Ф _н

где k_o - коэффициент, зависящий от типа остекления и его особенностей, для двойного - 1,15,

q_o- поверхностная плотность теплового потока через остекленную поверхность, Вт/м², q_o = S ' + R, где S '- прямая, R– рассеяная солнечная радиация. S ' и Rпринимаются по 3048 Вт/м² и 1448 Вт/м²

А _о - 73,92 м², площадь поверхности остекления.

Ф _н= q_н* А _п, где А _п - площадь горизонтальной проекции перекрытия, м²;

q_н - поверхностная плотность потока через перекрытие, допускается принимать: для бесчердачных q_н= 17,8 Вт/м²,

А - расчётная площадь, м²

А_перек = L* b = 72м * 21м =1512м²

Ф _{н перек} =1512 м² * 17,8Вт/ м² = 26913Вт

Ф_с.р = 1,15 * 4496Вт/ м² * 73,92м² + 26913Вт = 4090108Вт

Поток свободной теплоты, выделяемой животными,

Ф_ж = 300гол * 437Вт/гол * 0,78 = 102258Вт

Скрытая теплота, выделяемая животными, зависит от их

вл аговыделений:

Ф_ж =10³ * 2,45кДж/ч * 20,8г/c = 509060Вт

Теплоплтери через окна:

Ф _{тп окна} = А (t_в – t_ext) * (1+ Σβ) k_n/R;

где:

А - расчётная площадь стен, м² А = 44 * (1,2м * 1,4м) = 73,92м²

t_в= 26,6°С; t_н =21,6°С

R=0,39m²-°C/Bt

Σβ = (22 * 0,1) + (22 * 0,05) = 3,3

k_n = 1

Ф _{тп окна} = 73,92м^{2 *} (26,6 - 21,6) * (1 + 3,3) * 1/0,39 = 4075Вт

Теплопотери через стены:

Ф _{тп стены} = А (t_в – t_ext) *(1+ Σβ) k_n/R;

где:

А- расчётная площадь стен, м²

А_стен = ОбщS - А_окон - А_дверей = 613,8м² - 73,92м² - 48,75м² = 491,2м²

А_окон = 73,92м² А_дверей = 48,75м²

ОбщS_стен=138,6м+475,2м=613,8м²

Σβ: 2 * 0,1 Σβ = 0,3

2 * 0,05

k_n = 1

Для лета:

R стен =	(tв – tн) * n * B	* Rв=	5 * 1*1,1	* 0,116 = 0,09
∆t

Ф _{тп стен} = 419,2м² (26,6 - 21,6) * (1 + 0,3)1/0,09 = 35475,5Вт

Теплопотери через перекрытия:

Ф _{тп перек} = 1575м²(26,6 - 21,6) * (1 + 0,15)1/0,09 = 100625Вт

Теплопотери через двери:

Ф _{тп дверей} = А (t_в – t_ext) * (1 + Σβ) k_n/R;

где:

А _дверей =48,75м²

t_в= 26,6°С; t_н =21,6°С

Σβ:2 * 0,1 Σβ = 0,55

2 * 0,1

3 * 0,05

k_n = 1

R_o ^mp = 0,6 R_{o стен} ^{m p} = 0,6 * 0,6 = 0,36

Ф _{тп дверей} = 48,75м²(26,6 - 21,6) * (1 +0,15)1/0,36 = 1049Вт

Теплопотери через не утепленный пол:

Ф тп пола=	L * 2	* 2+	L * 2	* 2+	L * 2	* 2 +	L * (21-3 * 2 * 2)	* (tв – text);
2,1	4,3	8,6	14,2

Ф тп пола=	72м *2	*2+	72м *2	*2 +	72м *2	*2+	72м * 9	*(26,6-21,6)= 465Вт
2,1	4,3	8,6	14,2

Ф _{тп общ} = 4075Вт + 35475,5Вт + 100625Вт + 1049Вт + 465Вт = 141689,5Вт

Общий поток избыточной теплоты, Вт,

Ф _изб= Ф _ж+ Ф _с.р+ Ф _ж.в.- Ф _тп

Ф_из6 = 102258Вт + 50960Вт + 410230,9Вт –141689,5Вт = 421758,5Вт

На летний период ожидается накопление избыточной теплоты в телятнике, в результате чего мы используем естественную вентиляцию и приточную с механическим побуждением воздуха.

Воздухообмен, необходимый для удаления избыточной теплоты, рассчитывают по формуле

Vф =	3,6Физб
p * cp(tв - tн)

где с_р - удельная теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/кг

Vф =	3,6 * 421758Вт	= 202444м3/ч
1,2 * 1,2 * (26,6 - 21,6)

Расчет воздухообмена в переходный и теплый периоды года, как указывалось выше, производится из условия одновременного удаления избыточной теплоты и влаговыделений. В этих условиях изменение состояния воздуха при вентиляции помещения характеризуется угловым коэффициентом луча процесса, или тепловлажностным отношением

ε = 3,6Ф_изб/W,кДЖ/г,

ε = 3,6 * 421758,5м³/ч/ 80250г/ч = 18,8кДЖ/г

В дальнейшем воздухообмен рассчитывают графическим методом по диаграмме влажного воздуха. На диаграмму наносят точку, соответствующую состоянию приточного воздуха, и проводят через нее линию процесса с углом наклона, соответствующим угловому коэффициенту s. Точка пересечения линии процесса с изотермой при принятой внутренней температуре характеризует состояние внутреннего

воздуха и позволяет определить влагосодержание и относительную влажность воздуха внутри помещения.

Для повышения точности расчета следует определять влагосодержание внутреннего воздуха:

dв = dн +	tв - tн
ε - 2,5

dв =10г/кг +	26,6 - 21,6	= 10,23г/кг
18,8кДж/г - 2,5

Правильно выполненный расчет должен обеспечить равенство,

3,6 Физб	=	W
Нв - Нн	dв -dн

3,6 * 420210Вт	=	80250г/ч
56 - 48,1	10,23г/кг - 10г/кг

191488,10≠348913

где Н_в и Н_н - энтальпия соответственно внутреннего (удаляемого из

помещения) и наружного (подаваемого в помещение) воздуха, кДж/кг сухого воздуха.

Значение воздухообмена, полученное из выражения, согласовывают со значением, рекомендуемым нормами технологического проектирования.

2.2Расчёт вентиляции основного помещения.

При шахтной вытяжной вентиляции.

Расчёт для лета.

F _e - площадь сечения вытяжных каналов, м²

Fe=	С тв
μ √2gγв(ΔPв)

где, С_тв - весовой расход воздуха через вытяжные отверстия, м³/ч;

Ств =	γв * Vв

Ств =	11,2 * 202444	= 629,8 м3/с

;

V_в - расход вентиляционного воздуха, 202444 м³/ч;

μ - коэффициент расхода, зависящий от конструкции створок фрамуги, типа подвески и угла открытия (для прямоугольных отверстий

μ = 0,64sinα, α - угол открытия фрамуги α = 90^о)

γв =
273 + tв

γв =		= 11,2
273 +34,5

;

γн =
273 + tн

γн =		= 11,7
273 + 21,6

;

ΔP_в = (h₄) * (γ_н – γ_в)

h₄ - высота от уровня местоположения плоскости равных давлений(в данном случае у потолка до устья вытяжных каналов)

h₄ = h_n + h₇ - h_пот = 6370м + 0,5м - 3,3,м = 3,57м (см. схему 4).

ΔP_{в к} = (3,57м) * (0,5) = 1,78Па

Fe=	629,8	=49,7м2
0,64√2*9,8*11,2*1,78

расчёт для зимы

Fe=	С тв
μ √2gγв(ΔPв)

Ств =	γв * Vв

Ст в =	12,2 * 11160,7м3/ч	= 37,8 м3/с

γв =
273 + tв

γв =		= 12,2
273 + 10

;

γн =
273 + tн

γн =		= 13,8
273 + (-23)

;

ΔPв = (h3 +	h2	) * (γн – γв)

;см. по схеме 3

h₂ = h₀ – h₅ = 3,75м - 0,8м = 2,98м

γ8 γк Вытяжные Приточные Приточные

h₀ =0,6...0,78h_g =0,6*6,3 = 3,78м

h5 =	hн	=	0,16м	=0,8м

h₃ =h_n+h₇- h₀=6,3м-0,5м-3,78м=2,02м

ΔPв = (2,02м +	2,98м	)* (11,7 - 11,2) = 3,51м * 0,5 = 1,75Па

Fe =	37,8м3/c	= 2,8м2
0,64√2*9,8м.с-2*12,2 * 1,75Па

Вытяжные шахты должны быть выполнены с двойными стенками с утеплителем квадратного или прямоугольного сечения. Внутренняя поверхность стен должна быть гладкой или обита железом. Верхняя часть шахты должна выступать под коньком крыши здания не менее чем на 0,5 м.

Рекомендуемые размеры шахт: 0,5 x 0,5; 0,5 х 1; 1x1; 1x1,5; 1,5 x 2 м.

Чем больше сечение размера, тем большая скорость вытяжки, вследствие чего улучшается вентиляция.

Количество вытяжных каналов определяется по формуле:

nв =	49,7м2	= 32(для лета)
1м * 1,5м
nв =	2,8м2	=2(для зимы)
1м * 1,5м

Расчет магистральных воздуховодов. Известны воздуховоды двух типов: постоянного сечения с отверстиями переменных размеров (воздуховод переменного статического давления) и переменного сечения с отверстиями одинакового размера (воздуховод постоян-ного статического давления).

Методика расчета наиболее применяемых воздуховодов постоянного статического давления состоит в определении начального и конечного диаметров и суммарных потерь давления.

Расчет выполняют в такой последовательности. По известным формулам определяют воздухообмен V_B. Число воздуховодов при условии подачи приточного воздуха сверху вниз и размещении вытяжных устройств в продольных стенах здания рассчитывают по формуле

nв =	bn(1+ 0,5 kв)
2hn(1+ kв) bв

где b_n и h_n - соответственно ширина и высота помещения, м;

b_n = 21 м h_n = 6,370м

b_в [4, стр. 14] - ширина характерной части воздуховода, м: для перфорированного - ширина перфорации. b_в = 0,1м

k_в- коэффициент, зависящий от конструкции воздуховода: для перфорированного- 0,35.

nв =	21м * (1 + 0,5 * 0,35)	= 5
2 * 6,370м * (1 + 0,35) * 0,25м

Объем воздуха, приходящийся на один воздуховод,

V′_e = V_e/n_в

для лета

V_e - расход вентиляционного воздуха, 202444м³/ч

V′_e = 202444м³/ч/5 = 40488,8м³/ч

для зимы

V_e - расход вентиляционного воздуха, 11160,7м³/ч;

V′_e = 11160,7м³/ч /5 = 2232м³/ч

Приточные отверстия обычно прямоугольной формы длиной 0,2...0,25 м и шириной 0,1...0,15м.

Чтобы свежий воздух, поступающий из отдельных отверстий в воздуховоде, сплошным потоком омывал животных, струи должны сливаться, не доходя до рабочей зоны. С учетом этих условий расстояние между приточными отверстиями определяют из выражения

ﺎ₀ = 6,8а (h₀ – h_n) + d_экв

где а - коэффициент турбулентной структуры воздушной струи (при свободном выходе воздуха а = 0,07); h₀ - высота расположения приточного отверстия от уровня пола,3,8м; h_n - расстояние от пола до уровня слияния воздушных струй, истекающих из приточных отверстий, 1,5м; d_экв -эквивалентный по скорости диаметр отверстия, 0,18 м ² = 180мм

ﺎ₀ = 6,8 * 0,07 * (3,8м - 1,5м) + 0,18 = 1,27

Для воздуховодов прямоугольного сечения за расчетное значение принимают эквивалентный по скорости диаметр

dэкв =	2ас * bc
ас + bc

где а_с и b_c – размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.

а_с = 0,25м; b_c = 0,15м

dэкв =	2 * 0,25 * 0,15	= 0,18м=180мм
0,25 + 0,15м

Общие потери давления на трение по длине воздуховода

р = Σ(Rﺎ + z);

где R - потери давления на трение на 1 м длины расчетного участка воздуховода прямоугольного сечения, м; z - потери давления на местные сопротивления при проходе воздуха через отверстия, Па.

Потери давления на трение на 1м длины воздуховодов прямоугольного сечения рассчитывают по формуле

R =	λv2oρв
2Dвg

Для лета:

R нач=	0,65 * 12м/с2 * 1,2кг/м3	= 2,67
2 * 0,18м * 9,8м. с2

R кон=	0,65 * 8м/с2 * 1,2кг/м3	= 1,78
2 * 0,18м * 9,8м. с2

Для зимы:

R нач=	0,06 * 12м/с2 * 1,2кг/м3	= 0,24
2 * 0,18м * 9,8м. с2

R кон =	0,06 * 8м/с2 * 1,2кг/м3	= 0,16
2 * 0,18м * 9,8м. с2

где v₀ - скорость воздуха в начале воздуховода (принимают не более 12 м/с).

где λ - коэффициент сопротивления трению; ρ_в - плотность воздуха, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Коэффициент сопротивления трению определяют по формуле А.Д. Альтшуля:

λ=0,11[	√	﴾	kэ	+		﴿]2
dэкв	Re

Для лета:

λ=0,11[	√	﴾	0,1мм	+		﴿]2=0,65
180мм	1630,4

λ=0,11[	√	﴾	0,1мм	+		﴿]2=0,06
180мм	2616,2

Для зимы:

где k_э — абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховодов: для воздуховодов из листовой стали, винипласта и асбоцемента k_э = 0,1 мм, из шлакобетона - 1,5, из кирпича - 4 мм; R_e -число Рейнольдса.

Re =	υ ср* dэкв
мп

Re =	0,2м/с * 0,18м	=1630,4,
22,08 * 10-6

Для лета:

Re =	0,3м/с * 0,18м	=2616,2,
22,08 * 10-6

Для зимы:

υ =2,2	√	h (tв- tн)

где: υ- скорость движения воздуха по каанлу в м/с, определяют по формуле

, где h-высота канала; t_в- t_н – разница температур внутреннего и наружного воздуха в град.

υ =2,2	√	0,15 (34,5- 21,6)	= 0,3м/c

υ =2,2	√	0,15 (10-(-23))	= 0,3м/с

Для зимы:

Для лета:

м_п - кинематическая вязкость, м_п = м_д/ρ_v, м_п = 18,4 * 10^-6/1,2 = 22,08 * 10^-6,

м_д = 17,2 * 10^-6(0 ⁰С)

Н/сек^. м

м_д = 18,4 * 10^-6(28 ⁰С)

Для зимы: м_п- кинематическая вязкость,

м_п = м_д/ρ_v, м_п=17,2*10^-6/1,2=20,64*10^-6,

Потери давления на трение по длине магистрального воздуховода

определяют по формуле

ΣRﺎ =	Rнач-Rкон	*ﺎ

где R_нач и R_кон - потери давления на трение соответственно в начале и конце воздуховода.

ΣR ﺎ =	2,67 - 1,78	* 72м = 32,04

Для лета:

ΣR ﺎ=	0,24 - 0,16	* 72м = 2,88

Для зимы:

Потери давления на местные сопротивления при проходе воздуха через отверстия вычисляют по выражению

z=	1* ρв	(υнач+ υкон)2
3n0*2

где n₀ - число приточных отверстий в воздуховоде; υ_нач - начальная скорость воздуха в воздуховоде, м/с; υ_кон - конечная скорость воздуха в воздуховоде. Обычно принимают υ_нач = (l,5...l,7) υ_кон

z =	1 * 1,2кг/м3	(12м/с + 8м/с)2 = 0,8
3 * 70 * 2

для лета

z =	1 * 1,2кг/м3	(12м/с + 8м/с)2 = 20
3 * 4 * 2

для зимы

Определение количества приточных каналов.

Для лета р = Σ(32,04 + 0,8) = 34,84

Для зимы р = Σ(2,8 + 20) = 22,8

Общие потери давления на трение должны быть равны или несколько меньше разницы динамических давлений и удовлетворять уравнению

Σ(RI + z) = ρ_в(υ²_нач + υ²_кон)/2

Для лета 34,84 ≠ 1,2(12²м/с + 8 ²м/с)/2

Для зимы 22,8 ≠ 1,2(12²м/с + 8 ²м/с)/2

Выбор вентиляторов.

Основные данные, от которых зависит выбор вентилятора, - значение подачи и условное полное давление.

Требуемую подачу вентилятора для конкретного помещения вычисляют по расчётному воздухообмену V_B в данном воздуховоде с учётом потерь или подсоса воздуха по формуле:

V_BЕНТ = К _B V _в

Где

V _в - расход вентиляционного воздуха, 202444м³/ч;

К _B = 1,15 - поправочный коэффициент на расчётное количество воздуха

V_BЕНТ = 202444м³/ч * 1,15 = 232810 м³/ч;

Расчётное полное давление вентилятора

Р_в = К_з.д.(ΣР_нагн + Р_д.вых. + Р_к)

Р_в = 1,1_.(Σ34,84 + 86,4 _.+ 0) = 133,4Па

где К_з.д = 1,1Па - коэффициентзапаса давления;

ΣР_нагн= Σ(RI + z) - общие потери давления на трение по длине воздуховода, Па; Р_д.вых = с_вυ ²_нач/2 - динамическое давление потока воздуха на выходе из приточного отверстия, Па; Р_к = 0 сопротивление калориферов, Па.

Р_д.вых = 12,2 * 12 ²м/c/2 = 86,4Па

условное полное давление вентилятора, учитывающее параметры воздуха, отличающиеся от стандартных,

Ррус = Рв	(273 + tпр) * Во
293В

где t_пр= 21,6°C- температура приточного воздуха, В_о = 760мм.рт.ст - барометрическое давление,

В = 765мм.рт.ст - барометрическое давление в месте установки вентилятора.

Ррус = 133,4	(273 + 21,6) * 760мм.рт.ст	= 133,2Па
293 * 765мм.рт.ст.

установленная мощность электродвигателя для привода вентилятора

N = K3*	Vвент * Pус
3600 * ηв * ηп

где K₃ = 1,2 - коэффициент запаса мощности, зависящий от мощности двигателя и вида вентилятора.

η_в = 0,9 КПД вентилятора в рабочей точке характеристики.

η_п = 0,9КПД передачи.

N = 1,2 *	241623 * 133,5Па	= 11061Вт
3600 * 0,9 * 0,9

Производим выбор вентилятора с воздухопадачей 41400 м³/ч при условии:

V_вент = 232810м³/ч, количествоработающих вентиляторов

232810 м³/ч/ 41400 = 6 вентиляторов, марки В-06-300-12,5Б.

2.3.Расчёт отопления основного помещения. Выбор тепловентилятора

Выбор тепловентилятора сводиться к расчёту воздухообмена для животноводческого помещения и расхода тепла на нагрев вентиляционного воздуха

ΣФ_KI = Ф_изб + Ф_НВ

Ф_изб =131100Вт + 50960Вт - 172476,55Вт - 67848,18Вт = -58264,73Вт

ГдеΣФ_KI - теплопроизводительность вентилятора.

Ф _НВ = 0,278 * с_р * ρ_в * V_B(t_B - t_H)- расход теплоты на нагрев вентиляционного

воздуха.

V_B - расход вентиляционного воздуха, 11160,7 м³/ч;

Ф_НВ = 0,278 * 1,2 * 1,2 * 11160,7(10 - (- 23)) = 147439Вт

ΣФ_KI = 59707,9Вт + 147439Вт = 207147Вт

Выбираем установку АО₁ – 16Сх – 01. Производительность по теплу 250000 Вт, по расчету требуется 207147 Вт с расходом вентилируемого воздуха от 11000 до 16000 м3/ч.

3.Расчёт водоснабжения основного помещения.

Определение расчетного расхода воды на поение животных из автопоилок.

Расчетный расход воды на поение животных из автопоилок Р,л/с, рассчитывается по формуле

Р = Р_n* П

Р = 0,07л/с * 20 = 1,4л/с

где Р_n - интенсивность поения животных, л/с, принимается из таблицы: для быков и нетелей равная 0,07л/с

П- количество одновременно действующих автопоилок на расчетном участке сети = 20,принимаемое по таблице в зависимости от количества П_о, установленных на этом участке сети, и вероятности их действия В, определяемой по формуле:

В =	Рсут* Кч*С
86400* Рn

В =	700л/сут * 2,5*1	= 0,03
86400 * 0,07л/с

где Р_сут - расход воды на поение одного животного, 70л/сут,

принимаемой по нормам технологического проектирования

К_ч- коэффициент часовой неравномерности, равный 2,5

С - количество животных, приходящиеся на одну поилку, установленную на расчетном участке сети.

П_oВ = 0,03 x 300 =9

ПоВ	П	ПоВ	П	ПоВ	П	ПоВ	П	ПоВ	П	ПоВ	П
0,015		3,5		8,9				40,5			11О
0,15		3,9		9,6