144822 (Проектирование системы вентиляции животноводческого помещения), страница 2

где Q_Ж- количество тепла выделяемого животными, кДж/ч.; Q_Н- теплопроводность отопления (Q_Н= 70447,77) кДж/ч.; Q_огр – теплопотери помещения через конструкции кДж/ч.; Q_В – количество тепла нужного для приточного воздуха кДж/ч.; Q_исп – испарение влаги с пола помещения кДж/ч. Количество тепла необходимого для нагрева приточного воздуха, кДж/ч:

где L – расчетный воздухообмен м³/час; с – теплоемкость одного м³ воздуха (с=1,3 кДж/ м³ с).

Тепло выделяемое животными:

где - норма тепловыделения животного (табл. 2 Приложения) кДж/ч 1гол; n- число животных в помещении; k₁- коэффициент учитывающий изменение тепловыделения животного с изменением температуры (табл. 3 Приложения)

Количество тепла расходуемой на испарение влаги в помещении:

где G – количество тепла испаряемого в помещении грамм/час; (табл. 2 Приложения)- количество водяных паров на одну голову на количество животных; 2,5 – скрытая теплота испарения 1грамм воды кДж/ч.

Потери тепла через ограждения в кДж/ч находят:

где F – поверхность ограждения м²; k –коэффициент теплопередачи окон, потолка, стен и прочих поверхностей (табл. №6) кДж/ м³ ч ⁰С.

Поверхность стен, м²:

где В – высота стен, м; А – ширина помещения, м; L – длинна помещения, м; h – высота от верха стены до конька помещения, м; F_Д – площадь дверей, м²; - площадь окон, м².

Площадь дверей, м²:

где а – высота двери, м; b – ширина двери, м; n – количество дверей.

Площадь окон, м²:

где а – высота окна, м; b – ширина окна, м; n – количество окон.

Выбор марки вентилятора и их число.

Регулирование производительности вентилятора осуществляют двумя способами:

- изменением скорости вращения вентилятора при неизменной площади сечения воздухопровода;

- изменением площади поперечного сечения воздухопровода с помощью задвижек, дросселей и т. п. Мощность вентилятора при изменении частоты вращения пропорциональна кубу скорости вращения:

и, следовательно, изменяется пропорционально кубу производительности вентилятора Р Q³_В. Для большинства вентиляторов регулирование производительности задвижкой приводит к тому, что мощность изменяется пропорционально производительности: Р Q. Этот способ очень прост, но не экономичен, кроме того, он позволяет регулировать производительность от номинальной величины только в сторону ее уменьшения. Выбираем вентиляторы ВО и их количество по табл. 7 Приложения, учитывая производительность м³/ч при давлении Р= 19,6 Па, размеры, габариты, массу в кг, диаметр рабочего колеса в мм каждого вентилятора.

Исходя из выше вычисленных формул и расчётов, выбираем вентилятор ВО – 5,6 в количестве 4штук (таблица 7 Приложения) и двигатели Д80АВ6П (таблица 9 Приложения) в количестве 4штук, для каждого из вентиляторов. Так жевыбираем электрокалориферы серии СФО (таблица 8 Приложения) мощностью до 160 кВт в количестве 6 штук и комплект приточно-вытяжных установок типа ПВУ-9(таблица 10 Приложения) в количестве 4 штук на весь коровник для обеспечения оптимального микроклимата в любое время года.

Электромеханические системы нагрева воздуха. Нагрев воздуха в системах вентиляции воздушного отопления выполняются теплообменными аппаратами калориферами. Калориферы – бывают водяные, паровые и электрические основные их преимущества по сравнению с водяными и паровыми является компактность и удобства, обладание высоким КПД и возможность полного автоматического управления ими. Кроме того регулировка и теплопроводность возможны в относительных пределах и более простыми средствами. Установки с электрокалориферами используют в сельском хозяйстве для сушки материалов и продукции сельского хозяйства, нагрева воздуха в помещениях и др. По конструкции нагревательные элементы различны, открытые проволочные спирали, трубчатые нагревательные элементы и проволочные би спиральные элементы. Они изготавливаются с использованием нихрома, фехраля и других жаропрочных сплавов с большим электрическим сопротивлением. Так как температура проволоки при работе превышает > 400⁰С, то открытые проволочные спирали быстро окисляются и получается, что срок службы меньше чем в трубчатых элементах, в которых проволока защищена от воздействия на нее воздуха.

Трубчатые нагревательные элементы имеют низкий коэффициент теплоотдачи поверхности трубки, с целью повышения коэффициента теплоотдачи поверхности и уменьшению рабочей температуры нагрева проволоки, начинают изготавливать ребристые трубчатые нагреватели с развитой поверхностью нагрева и охлаждения. Более совершенными являются проволочные би спиральные элементы, применение которых дает уменьшение температурного нагрева нихромового провода до 120-150⁰С и его расход в 3-3,5 раза меньше. Теплота нагревания такая же, как и в нагревании выполненного полностью нихромом. Этот би спиральный элемент изготовлен из стальной спиралевидной проволоки. Навитая на стержень по винтовой линии и закрепленная в конце с двумя нихромовыми проводами. Проходя в нутрии спирали стальная проволока служит для увеличения поверхности нагрева и несет незначительную часть нагрузки 8-20%, а основная нагрузка идет на нихромовые провода.

Промышленность выпускает отопительные электрокалориферы серии СФО предназначенные для искусственного климата в производственном помещении для нагрева воздуха до 100⁰С в системах и воздушном отоплении электрокалорифер этого типа оснащен ребристым трубчатым нагревателем и изготавливают с трехфазным напряжением 380 В.Электрокалориферы серии СФО выпускаются семи типов размеров по следующим техническим характеристикам, указанных в таблице 8 Приложения.

Если в заданном производстве один калорифер не дает нужного перепада температуры, то можно установить два и более таких же калориферов. Конструктивно электрические калориферы выполняют в виде сборно-металлического кожуха, внутри которых размещают четыре ряда трубчатых нагревательных элемента. Они разделяются на четыре самостоятельно регулирующие секции, в каждую секцию входит один ряд нагревателей, т.е. 25% установленной мощности, поэтому электрокалорифер может работать на четыре ступени 100-75-25% от установленной мощности. Каждая заданная температура выходного воздуха поддерживается автоматически двумя контактными термометрами, датчики которых размещены в отапливаемом помещении.

На базе электрокалориферов серии СФО для сельского хозяйства созданы элактрокалориферные установки СФОА. Их применяют для обогрева сельскохозяйственных помещений, в которых длина трубопровода который подает нагреваемый воздух, не превышает 20 и 40 метров. Электрокалориферные установки этой серии заводы поставляют комплектами, в который входят: электрокалорифер, вентилятор, шкаф и САУ. Датчики температуры устанавливаю на 1-2 метра от уровня пола вдали от мест с резким колебанием температур. Более точное положение датчика следует определять путем выбора режима работы установки. Использование в этих установках вентиляторов марки ЦЧ-70 обеспечивают большую производительность подачи теплого воздуха. Если надо уменьшить производительность до 50% используют заслонку (шибер) которую устанавливают после вентилятора. В зависимости от производительности вентилятора температурный перепад нагреваемого воздуха может достичь 50⁰С. Автоматическое и ручное дистанционное управление электрокалориферными установками и защита от аварийных режимов, и световая сигнализация предоставлена в электрических схемах.

Расчет воздуховодов равномерной раздачи

Согласно технологии производства плотность размещения животных или птиц на единицу объема помещения есть величина постоянная. Поэтому приточный воздух по длине здания необходимо подавать равномерно. При этом скорость выпуска воздуха из отверстий или щели воздуховода должна быть одинаковой по длине для обеспечения возможности поддержания равномерного аэродинамического режима вентиляции.

Из общих закономерностей гидравлики следует, что равномерную раздачу воздуха можно получить, если по всей длине магистрали воздуха будет сохраняться постоянное статическое давление, которое при одинаковых размерах выпускных отверстий (или постоянной ширине щели) обусловит одинаковую скорость истечения воздуха. В этом случае для обеспечения постоянства статического давления по длине воздуховода необходимо, чтобы скорость воздуха в начале воздуховода была больше скорости в конце магистрали и разность динамических давлений, соответствующая этим скоростям, была равна полной потере давления в магистрали.

Для равномерной раздачи воздуха следует ориентироваться на наименьшие скорости по длине воздуховода и наибольшие скорости выхлопа из отверстий. При этом воздуховод как камера постоянного статического давления будет обладать большей гидравлической устойчивостью.

Рис. Распределение скоростей в воздуховыпускном отверстии.

Рассмотрим некоторые теоретические положения, на которых основан расчет воздуховодов равномерной раздачи.

Скорость воздуха в магистрали, если известно его динамическое давление Н_д,можно определить по известной из курса гидравлики формуле

Для стандартного воздуха с объемным весом γ = 1,2 кг/м³

При выпуске воздуха из воздуховода с постоянным по длине статическим давлением последнее в отверстии преобразуется в скоростное давление, которое и вызывает истечение воздуха. Обозначив эту скорость через υ_ст, получим

На рис. Изображен параллелограмм скоростей в воздуховыпускном отверстии. Действительная скорость истечения определяется гипотенузой υ_п с углом наклона α к катету υ_д, т. е. к оси воздуховода

или с учетом вышеприведенных значений υ_ст и υ_д

=

Расход воздуха через отверстие площадью f₀ =abсоставляет, м³/ч

где µ - коэффициент расхода отверстия, который связан с коэффициентом его местного сопротивления ξ зависимостью

– площадь живого сечения струи, наклоненного к оси воздуховода под углом β;

.

После подстановки значения sin α и υ_п и некоторых упрощений формула расхода воздуха получит вид

Откуда площадь отверстия, м²

Из формулы следует