Теплоснабжение здания для откорма КРС на 300 голов

Fсм.п = Fлег + Fпоил = 284 ∙ 0,20 + 150 ∙ 0,038 = 62,5 м2,

ωсм.п = f(Твн, φвн) = 60 гр/(м2 ч) - согласно Приложению 10 для зимнего периода.

Рис. 3. График влаговыделения с открытой поверхности.

 

Влагопоступления за счет испарения в зимний период составляет:

Wзисп = Wзсв.п + Wзпс.м.п. = ωзс.в.п. ∙ Fсвл + ωзс.м.п. ∙ Fсмл =

= 60 ∙ 10-3 ∙ 62,5 + 17 ∙ 10-3 ∙ 369,2 = 3,75 + 6,2764 = 10,0264 ≈ 10,03 кг/ч,

 

Определяем выделения водяных паров животными в зимний период по уравнению /17/:

Wзж = n ∙ ωж ∙ βж ∙ а1 ∙ а2 = 300 ∙ 445 ∙ 10-3 ∙ 1 ∙ 0,8 ∙ 0,8 = 85,44 кг/ч,

где значения величин ωж, βж, а1, а2 приняты согласно Приложениям 5, 7.

Суммарные влагопоступления в зимний период:

Wобщ(з) = Wзисп + Wзж = 10,03 + 85,44 = 95,47 = 0,0265 кг/с,

 

Построение процесса тепловлагообмена в Н, d-диаграмме.

Для определения температуры приточного воздуха в зимний период найдем угловой коэффициент тепловлагообмена по /1/.

ε = Wобщизб / Wобщ(з) = 270,69 / 0,0265 = 9823,51 кДж/ кг.

По Приложения /2/ берем значения параметров наружного воздуха tрн = -25 0С, φ = 83% и на Н, d-диаграмме влажного воздуха, приведенной в Приложении 20, наносим точку 1. Ее параметры t1 = -25 0С, φ1 = 83%

Рис. 4. Hd - диаграмма

 

d1 = 0,8 г/кг с.в., Н1 = -24 кДж/кг с.в.. По выбранным параметрам внутреннего воздуха (tвн = 10 0С, dвн = 3,2 г/кг, φвн = 70%) наносим на диаграмме точку 2. Из точки 2, подобно тому, как показано в примере на рисунке 2, проводим прямую процесса с угловым коэффициентом ε, характеризующий влагообмен приточного воздуха по мере прохождения через помещение. Из точки 1 проводим вертикальную линию, изображающую процесс нагрева воздуха в калорифере. Находим на диаграмме точку 3. характеризующую параметры приточного воздуха, ей соответствуют: температура t3 = 4,5 0С, влагосодержание d3 = d2 = 3,0 г/кг с.в., энтальпия Н3 = 6,4 кДж/кг с.в..

 

3. Определение воздухообмена  при условии удаления из животноводческого помещения углекислого газа и избыточной влаги.

 

Расход воздуха, необходимый для удаления избытка углекислоты, рассчитываем по уравнению /24/, принимая концентрацию СО2 равной: в наружном /приточном/ воздухе Сн = 0,3 л/м3, в удаляемом из помещения воздухе Свн = 2,5 л/м3 /см. пояснения к уравнению /24/.

Находим плотности наружного и внутреннего воздуха в зимний период.

ρн = ρ0 ∙ 273/ Трн = 1,293 ∙ 273/240 = 1,4 кг/м3,

ρвн = ρ0 ∙ 273/ Трвн = 1,293 ∙ 273/283 = 1,248 кг/м3,

где ρ0 = М/ 22,4 = 28,96/22,4 = 1,293 кг/м3 – плотность воздуха при нормальных физических условиях. М = 28,96 кг/кмоль – масса одного моля воздуха.

По Приложению 5 находим газовыделения одним животным

Кж ∙ а1 = 139 ∙ 0,8 = 111,2 л/ч

 

Потребный воздухообмен по удалению углекислого газа в зимний период:

МС02(3)п = = = 14918,5031993857179421551

≈14919 кг/ч

 

Определяем потребный воздухообмен в зимний период для удаления избытков влаги по уравнению /21/, который одновременно обеспечивает удаление избытков теплоты /см. уравнение 22А/.

МQ,W(3) = МW(3) = Wобщ(3) /(dвн – dн) = 123,95 ∙ 103 /(6,4 – 0,8) =

= 22133,928571428571428571428571429 ≈ 22134 кг/ч,

где параметры dвн = 6,4 г/кг с.в. и dн = 0,8 г/кг с.в. определены по Н, d диаграмме влажного воздуха.

Таким образом, расчетный воздухообмен по удалению тепловлагоизбытков больше воздухообмена по удалению углекислого газа, поэтому именно он должен быть обеспечен в зимний период.

С учетом того, что воздух при движении его в воздуховоде дополнительно нагреется на один градус, принимаем температуру воздуха на выходе из калорифера равной tк = +2,5 0С .

Находим кратность воздухообмена в зимний период по уравнению:

n = МW(3)п /(ρвн ∙ V) = 22134/(1,248 ∙ 4970) = 3,56852654387865 ≈ 3,6

где V = 71 ∙ 20 ∙ 3,3 + 71 ∙ 20/2 ∙ 0,4 = 4970 м3,

 

Поскольку n > 1, то принимается приточно-вытяжная вентиляция с принудительной подачей воздуха в помещение.

 

 

 

4. Подбор калориферной установки.

 

Определим затраты теплоты на подогрев вентиляционного воздуха в калорифере от -25 0С до +25 0С по уравнению /23/:

Qк = МQ,W(3)п ∙ Св ∙ (tк – tрн) = 22134 ∙ 1 ∙ (2,5 – (- 25)) =

= 1106700 кДж/ч = 307,41666666666666666667 ≈ 307,42 кВт

где Св = 1 кДж/(кг К) – удельная массовая теплоемкость воздуха.

 

Примем, что источником теплоснабжения служит котельная на буром угле, типовой проект 903-I-172, тип с шестью водогрейными котлами «Энергия-3М», теплопроизводительностью 4,16 МВт, теплоноситель – вода с температурой 95 0C, общая сметная стоимость котельной около 100 тыс. рублей; разработчик – ГПИ «Сантехпроект».

Для выбора калориферов задаемся массовой скоростью v∙ρ = 7 кг/(м2 с) и определяем предварительную площадь живого сечения калориферной установки по воздуху. В животноводческом помещении предполагается монтировать две равных по производительности параллельно действующих установки, т.е. производительность одной установки составляет М’п = 14869 кг/ч, а необходимый тепловой поток равен Qк1 = 307,42/2 = 153,71 кВт.

Найдем расчетную площадь живого сечения одной калориферной установки по воздуху по уравнению /38/:

fв = М’п / (3600 v∙ρ) = 14869/(3600 ∙ 7) = 0,59 м2,

По Приложению 14 принимаем к установке 2 калорифера КВБ II (многоходовый, пластинчатый), параллельно по воздуху.

Площадь живого сечения по воздуху одного калорифера составляет fв = 0,244 м2, площадь поверхности нагрева 20,9 м2, площадь живого сечения по теплоносителю fq = 0,488 м2.

Определим по уравнению /39/ действительную массовую скорость воздуха, соответствующую 9999

v∙ρg = М’п / (3600 fg) = 14869/(3600 ∙ 0,244 ∙ 2) = 8,46 кг/(м2∙с),

 

Находим скорость воды в трубках калорифера по уравнению /40/:

ω = = =

= 0,19636960352422907488986784140969 ≈ 0,196 м/с,

 

где ρw = 980 кг/м3 – плотность воды;

Сw = 4,19 кДж/(кг∙К) – удельная массовая теплоемкость воды.

При v∙ρ = 8,46 кг/(м2∙с) и ω = 0,196 м/с по Приложению 14 находим значение коэффициента теплопередачи калорифера равна 27,2 Вт/(м2∙К)

Определяем по уравнению /40а/ количество последовательно устанавливаемых калориферов:

n = = =

= 2,0841354723707664884135472370766 ≈ 2

 

 

Рис. 5. Расчетная схема приточной вентиляции коровника.

 

Принимаем к установке в одной воздушной линии 2 калорифера /всего ng = 4 калорифера/.

Определяем фактическую тепловую мощность калориферной установки:

Q = ng ∙ Fк ∙ K ∙ (tсрт – tсрв ) = 4 ∙ 20,9 ∙ 27,2 ∙ ((95 + 70)/2 – (2,5 – 25)/2)=

= 314,282 кВт

 

Запас тепловой мощности калориферной установки:

δ Q = ∙ 100 = ∙ 100 =

= 2,2321254310064407000195172727864 ≈ 2,23%

 

 

Список используемой литературы

 

1. Баланин В. И. Микроклимат животноводческих зданий. – С.-П.: Профикс, 2003. – 135 с.
2. Кузнецов А. Ф., Демчук Н.В. Гигиена сельскохозяйственных животных. М.: Агропромиздат, 1991. –
3. Медведский В. А. Гигиена животных. – Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2003. – 601 с.
4. Онегов А. П. Гигиена сельскохозяйственных животных. М.: Колос, 1984.
5. Рудобашта, С.П. Теплотехника. Учебник. [текст] М.: Колос С. 2010. – 600 с.
6. Рудобашта, С. П., Ильюхин, М. С., Бабичева, Е. Л. Теплоснабжение агропромышленных комплексов. [текст] 2012. – 102 с.
7. Шляхтунов В. И. Скотоводство.Мн.: Ураджай, 1997. – 463 с.