Расчет отопления и вентиляции

 

В воздушной среде производственных помещений, в которых находятся люди, животные, оборудование, продукты переработки всегда есть некоторое количество вредных примесей, а также происходит отклонение температуры от нормированных значений, что отрицательно влияет на состояние здоровья людей, продуктивность животных, долговечность электрооборудования. Вентиляционные установки применяют для поддержания в допустимых пределах температуры, влажности, запыленности и вредных газов в воздухе производственных, животноводческих и других помещений. Уравнение часового воздухообмена по удалению содержания углекислоты.

 

1,2·C+L·C1=L·C2 (3.78)

где, 1,2 - коэффициент учитывающий выделение углекислоты микроорганизмами в подстилке.

С - содержание СО2 в нужном воздухе, л/м³, для сельской местности С1=0,3л/м3, [л-1],

L-требуемое количество воздуха, подаваемое вентилятором, чтобы обеспечить в помещении допустимое содержание СО2 м³/ч,

С2 - допустимое содержание СО2 в воздухе внутри помещения, л/м³, принимаем по таблице 10.2, стр157, С2=2,5 л/м³, (л-2).

Определяем количество углекислого газа, выделяемого всеми животными.

 

С=С`·п=110·200=22000 л/ч. (3.79)

 

где, С` - количество СО2 выделяемого одним животным, л/ч, по таблице 10.1. принимаем С`=110л/ч [л-1],

п - количество поголовья животных, 200голов.

Требуемое количество воздуха подаваемого вентилятором.

 

L=1,2·С/ (С2-С1) =1,2·22000/ (2,5-0,3) =12000 м³/ч (3.80)

 

Расчетная кратность воздухообмена.

 

К=L/V=12000/4057=3 (3.81)

 

V-объем вентилируемого помещения, равняется 4057м³

L-требуемое количество воздуха, подаваемого вентилятором

Часовой воздухообмен по удалению излишней влаги.

 

Lи=1,1·W1/ (d2-d1) =1,1·28600/ (7,52-3,42) =5200 г/м³ (3.82)

где, W1-влага выделяемая животными внутри помещения

d2 - допустимое влагосодержание воздуха.

d1 - влагосодержание наружного воздуха

Влага выделяемая животными

 

W1=w·N=143·200=28600 г/ч (3.83)

 

где, w - влага выделяемая одним животным w=143 г/ч стр75 (л-1)

N-количество животных

Допустимое влагосодержание внутри помещения

 

d2=d2нас·φ2=9,4·0,8=7,52 г/м³ (3.84)

 

где, d2нас-влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре +10ºС по табл.10.3 (л-2) d2нас=9,4 г/м³

φ-допустимая относительная влажность внутри помещения, по табл.10.2 (л-2) φ=0,8

Влагосодержание наружного воздуха.

 

d1=d1нас·φ=3,81·0,9=3,42 (3.85)

где, d1нас-влагосодержание насыщенного наружного воздуха

φ-относительная влажность наружного воздуха.

Т. к. сведений значений расчетной температуры и относительной влажности наружного воздуха нет то ориентировочно расчетную температуру наружного воздуха можно принять равной - 3ºС и при такой температуре d1нас=3,81 φ=0.9

Давление вентилятора.

 

Р=Рд+Рс=105,6+1154,9=1260,5 Па (3.86)

где, Рд и Рс - динамические и статические составляющие давления вентилятора.

Динамическая составляющая давления

 

Рд=ρ·V²/2=1,25·13²/2=105,6 кг/м³ (3.87)

 

где, ρ-плотность воздуха

V-скорость воздуха, м/с V=10…15м/с (л-1)

Определяем плотность воздуха.

 

ρ=ρ0/ (1+α·U) =1,29/ (1+0,003·10) =1,25кг/м³ (3.88)

 

где, ρ0-плотность воздуха при 0ºС ρ0=1,29 кг/м³ стр34 [л-1]

U-температура воздуха

α - коэффициент учитывающий относительное увеличение объема воздуха при нагревание его на один градус α=0,003 стр.35 [л-1]

Статическая составляющая давления.

 

Рс=l·h+Рм=66,8·1.8+1035,1=1154,9 Па (3.89)

 

где, Lh-потеря давления, затрачиваемое на преодоление трения частиц воздуха о стенки трубопровода.

l-длина трубопроводов, равная 66,6м

h-потери давления на 1 метр трубопровода, Па/м

Рм - потери давления затрачиваемое на преодоление местных сопротивлений.

Потери напора на 1 метре трубопровода.

 

h=64,8·V ·/d · (ρ/1,29) =64,8·13· /750 · (1,25/1,29) =1,8 Па/м (3.90)

где, V-скорость воздуха в трубопроводе, м/с

d-диаметр трубопровода

 

d=2·а·в/ (а+в) =2·1000·600/ (1000+600) =750 мм (3.91)

 

где, а и в стороны прямоугольного сечения трубопровода а=1000мм в=600мм (л-5). Потери напора в местных сопротивлениях.

 

Рм=Σξ·Рд=Σξ·ρ·U²/2=9,8·1,25·13²/2=1035 Па/м (3.92)

 

где, ξ-коэффициент местного сопротивления, Σξ=9,8 стр.75 (л-2)

Вентилятор подбираем по их аэродинамическим характеристикам. По наибольшему значению L и расчетному значению Р.

С учетом равномерного распределения вентиляторов в коровнике выбираем вентилятор Ц4-70 с подачей L=6000 м³/ч, при давлении 630 Па.

 

Ц4-70 N5 n=1350 об/мин η=0,8

 

Определяем число вентиляторов.

 

n=L/Lв=12000/6000=2 (3.93)

 

где, Lв - подача воздуха одним вентилятором.

Принимаем 2 вентилятора один из которых будет располагаться в начале здания другой в конце здания.

Масса воздуха проходящего через вентилятор.

 

m1=ρ·S·V=1,29·0,6·13=10 кг/с (3.94)

 

где, ρ-плотность наружного воздуха, ρ=1,29кг/м³ стр45 (л-1)

S-площадь сечения трубопроводов S=0,6м² стр45 (л-2)

Полезная мощность вентилятора.

 

Рпол=m1·V²/2=10·13²/2=845Вт (3.95)

 

Мощность электродвигателя для вентилятора.

 

Р=Q·Р/1000·ηв·ηп=1,6·630/1000·0,8·0,95=1,3 кВт (3.96)

 

где, Q-подача вентилятора Q=1,6м³

Р - давление создаваемое вентилятором Р=630Па

ηв-КПД вентилятора ηв=0,8

ηп-КПД передачи ηп=0,95, для ременной передачи стр80 (л-1)

Расчетная мощность двигателя для вентилятора.

 

Рр=Кз·Р=1,15·1,3=1,5 кВт (3.97)

 

где, Кз - коэффициент запаса Кз=1,15 стр80 (л-1)

Для вентилятора выбираем электродвигатель серии RA100L4 с Рн=1,5 кВт Iн=4А

Расчет калорифера.

Определяем мощность калорифера.

 

Рк=Qк/860·ηк=16191/860·0,9=20,9 кВт (3.98)

 

где, Q-требуемая калорифера, ккал/ч

ηк-КПД установки ηк=0,9

Теплопередачу установки находят из уравнения теплового баланса помещения.

Qк+Qп=Qо+Qв (3.99)

 

отсюда

 

Qк=Qо+Qв-Qп=114744+26047-124600=16191 ккал/ч

 

где, Qо - теплопотери через ограждения, ккал/ч

Qв-тепло уносимое с вентилируемым воздухом

Теплопотери через ограждения

 

Qо=ΣК·F· (Vп·Qм) =8·2049· (10-3) =114744 ккал/ч (3.100)

 

где, К-коэффициент теплопередачи ограждения, ккал/ч К=8 (л-2)

F-площадь ограждений, м² F=2049 (л-3)

Uп - температура воздуха, подведенная в помещение, Uп=+10ºС

Uн - расчетная температура наружного воздуха, Uнм=-3ºС

Тепло, уносимое с вентилируемым воздухом.

 

Qв=0,237·ν·V (Qп-Uм) =0,239·1,29·12171· (10-3) =26047 ккал/ч (3.101)

 

где, ν-плотность воздуха, принимаемая равной 1,29 кг/м³ стр.56 (л-1)

V - обьем обогащаемого воздуха за 1 час

 

V=Vп·Коб=4057·3=12171м³ (3.102)

 

где, Vп - объем помещения равный 4057м³

Коб - часовая кратность воздухообмена

Тепловыделение в помещение

 

Qп=g·N=623·200=124600 ккал/ч (3.103)

где, g-количество тепла выделяемого одним животным за 1 час, для коров весом до 500 кг g=623 ккал/ч стр89 (л-1)

N-число коров.

Считаем, что в каждую фазу включены по два нагревательных элемента.

Определяем мощность одного нагревательного элемента.

 

Рэ=Рк/μ·n=10,4/3·2=1,6 кВт (3.104)

 

где, n - число нагревателей.

μ - число фаз.

Рабочий ток нагревательного элемента

 

Iраб=Рэ/Uф=1,6/0,22=7,2 А (3.105)

 

где, Uф - фазное напряжение.

Принимаем 6 ТЭН мощностью 2 кВт: ТЭН-15/0,5 Т220

Принимаем 2 калорифера СФОЦ-15/0,5Т один из которых устанавливаем в начале комплекса другой в конце

 

Таблица 3.7. Технические данные калорифера.

Тип калорифера	Мощность калорифера, кВт	Число секций	Число нагревателей
СФОЦ-15/0,5Т	15	2	6

 

Выбор (описание) холодного и горячего водоснабжения

Выбор оборудования

При автоматизации водоснабжения значительно сокращаются затраты на подачу воды потребителям и улучшаются условия труда обслуживающего персонала. Проанализируем водоподъемные установки и выберем наиболее подходящую.