Курсовая работа: Свинарник-маточник на 300 мест
Название: Свинарник-маточник на 300 мест Раздел: Рефераты по физике Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
КУРСОВОЙ ПРОЕКТна тему: «Свинарник-маточник на 300 мест» Курсовая работа представлена расчетно-пояснительной запиской на 34 страницах машинописного текста, содержащей 9 таблиц, и графической частью, включающей 1 лист формата А1. В работе выполнены расчеты теплопотерь через наружные ограждения, теплопоступлений в помещение свинарника, содержащего 300 свиней, а также влаговыдлений и газовыделений в данном помещении. Также, определены расходы вентиляционного воздуха в холодный, теплый и переходной периоды года и тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, рассчитаны воздуховоды системы вентиляции, подобраны калориферы и вентиляторы. Введение Теплоснабжение является составной частью инженерного обеспечения сельского хозяйства. Повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, укрепление кормовой базы, повышение сохранности сельскохозяйственной продукции, улучшение условий жизни сельского населения неразрывно связано с теплоснабжением. 8% от всех работающих в сельскохозяйственной отрасли заняты в теплоснабжении. Специализация производства в животноводстве повышает требования к микроклимату. Содержание животных в холодных и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению продуктивности на 15–40%, расход кормов увеличивается на 10–30%, заболевания молодняка увеличиваются в 2–3 раза. Продуктивность в животноводстве по 1/3 определяется условиями содержания. Большую роль играет поддержание микроклимата в современных коровниках. Он способствует максимальной продуктивности, наилучшей сохранности и интенсивному росту молодняка. Для поддержания микроклимата на животноводческих фермах и комплексах принимают ОВС, посредством которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения, предусматривая дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни. Удаляют воздух из помещения либо при помощи вентбашень, либо через окна и вытяжные шахты. В холодный и переходной периоды воздух удаляют из помещения через вентбашни при неработающих осевых вентиляторах. В теплый период требуемое количество воздуха подают вентбашнями, при этом удаляют воздух из помещения через фрамуги окон и из навозных каналов. 1. Составление исходных данных По литературе [2] из таблицы 1.1. выписываем данные соответствующие своему варианту в таблицу 1. Таблица 1. Расчетные параметры наружного воздуха
Для переходного периода принимаем температуру наружного воздуха и энтальпию . По литературе [2] из таблицы 10.2 выписываем параметры внутреннего воздуха в таблицу 2. Таблица 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха
Здесь – расчетная температура внутреннего воздуха, ; – относительная влажность, %; - ПДК углекислого газа в зоне содержания поросят (удельная допустимая концентрация углекислого газа), , принимаем из таблицы 10.4 [2]. Таблица 3. Выделение теплоты, влаги и углекислого газа свиньями
Таблица 4. Температурные коэффициенты для свиней
Для расчета термических сопротивлений теплопередаче для стен, перекрытий и дверей необходимо знать технические характеристики строительных материалов и конструкций. Из таблицы 1.12 [2] выписываем необходимые данные в таблицу 5. Таблица 5. Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций
2. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции 2.1 Расчет термического сопротивления теплопередаче Термическое сопротивление теплопередаче, , для стен, покрытий, перекрытий, дверей и ворот: , где – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограничиваю- щей конструкции, ; – термическое сопротивление теплопроводности отдельных слоев, ; – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, ; – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограничивающей поверхности, . Проводим расчет для наружных стен. Рассчитываем заполнение помещения животными, : , где – масса одной животного, (m = 200) – количество животных (n = 300); – площадь помещения, (A = 2655 ). ; Так как, заполнение животными помещения и принимаем для стен и потолков . Термическое сопротивление отдельных слоев, : , где – толщина слоя, ; – теплопроводность материала слоя, ; ─Кладка из силикатного кирпича ; ─Внутренняя штукатурка: . . . Проводим расчет для покрытий и перекрытий. ; ─рубероид: ; ─минераловатные плиты: ; ─воздушная прослойка 50 мм: ; ─доски сосновые: ; . . Проводим расчет для наружных дверей и ворот. ;. ─сосновые доски: . . Проводим расчет для остекления. Термическое сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов принимаем равным нормированным значениям (стр. 32 [2]). Принимаем двойное остекление в металлических переплетах . Проводим расчет для различных зон пола. Сопротивление теплопередаче полов: , где – сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола,; – толщина утепляющего слоя,; – теплопроводность утепляющего слоя,. Сопротивление теплопередаче (стр. 39 [2]) принимаем: ─для I зоны: ─для II зоны: ─для III зоны: ─для IV зоны: ; ; ; . 2.2 Определение требуемого термического сопротивления теплопередаче Рассчитываем требуемые по санитарно-гигиеническим требованиям термические сопротивления теплопередаче для наружных стен, покрытий и перекрытий, наружных дверей и ворот. Требуемое сопротивление теплопередаче, , наружных стен, покрытий и перекрытий: , где – расчетная температура внутреннего воздуха, ; – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года,; – нормативный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограничивающей конструкции, ; – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху. В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции наружного ограждения (стр. 33 [2]): при – абсолютно минимальную температуру; при – среднюю температуру наиболее холодных суток; при – среднюю температуру наиболее холодных трех суток; при – среднюю температуру наиболее холодной пятидневки. Тепловая инерция ограничивающей конструкции: , где – расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции (таблица 5), . Проведем расчет для наружных стен . Исходя из полученного выражения в качестве расчетной температуры наружного воздуха, принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток. Нормативный температурный перепад принимаем исходя из типа помещения (производственное помещение с влажным режимом, таблица 3.6 [2]): . Температуру точки росы принимаем из приложения [1] при и – . Коэффициент определяем по его нормированным значениям: . . Проводим расчет для покрытий и перекрытий. В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток: . Нормативный температурный перепад: (таблица 3.6 [2]). Коэффициент определяем по его нормированным значениям: . . Проводим расчет для световых проемов. Принимаем сопротивление теплопередаче окон для производственных и вспомогательных промышленных предприятий с влажным или мокрым режимом (таблица 3.7 [2]): . Проводим расчет для наружных дверей и ворот. Нормативный температурный перепад: . . . 2.3 Сравнение действительных термических сопротивлений с требуемыми Исходя из того, что требуемое термическое сопротивление должно быть меньше расчетного термического сопротивления, проверяем соблюдение санитарно-гигиенических норм: ─для наружных стен: ; ; – не удовлетворяет. ─для покрытий и перекрытий: ; ; – не удовлетворяет. ─для наружных дверей и ворот: ; ; – удовлетворяет. ─для световых проемов: ; ; – удовлетворяет. В целом делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления ограждающих конструкций меньше требуемых, кроме световых проемов и дверей (т.е. не удовлетворяют санитарно гигиеническим нормам). Все нуждается в дополнительном утеплении. 2.4 Расчет площадей отдельных зон пола 168 172 176180
Рис. 1. Зоны пола рассчитываемого помещения. ; ; ; ; 2.5 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции. , где – площадь ограждающей конструкции, ; – термическое сопротивление теплопередаче, ; – расчетная температура внутреннего воздуха, ; – расчетная температура наружного воздуха, ; – добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь; – коэффициент учета положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху. Н.с. – наружные стены; Д.о. – двойное остекление; Пт. – перекрытия; Пл1, Пл2, Пл3, Пл4. – пол. Площадь окна: ; площадь окон: ; Тепловой поток теплопотерь для окон, обращённых на северо-запад: ; Тепловой поток теплопотерь для стен, обращённых на cеверо-восток: ; на северо-запад: ; на юго-запад: ; Тепловой поток теплопотерь для различных зон пола: ; ; ; ; Находим площадь потолка: ; Тепловой поток теплопотерь для перекрытий: ; 3. Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена 3.1 Холодный период года Влаговыделения животными, : , где - температурный коэффициент влаговыделений (таблица 4); – влаговыделение одним животным (таблица 3), ; – число животных. ; Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 10% от общего влаговыделения: , Суммарные влаговыделения: . Рассчитаем количество , выделяемого животными, : , где - температурный коэффициент выделений и полных тепловыделений; - количество , выделяемого одним животным, . ; Определим тепловой поток полных тепловыделений, : , где – тепловой поток полных тепловыделений одним животным (таблица 3), . ; Тепловой поток теплоизбытков, : , где ФТП – поток теплопотерь (SФТП таблица 6). Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение), : . Воздухообмен в холодный период Произведем расчет вентиляционного воздуха, , из условия удаления выделяющихся: ─водяных паров: , где – суммарные влаговыделения внутри помещения, ; – плотность воздуха, ; и - влагосодержания внутреннего и наружного воздуха, . Из диаграммы влажного воздуха по рис. 1.1. [2] определим и : , (при 20 и ); , (при и ). . ─углекислого газа: , где – расход углекислого газа, выделяемого животными в помещении,; – ПДК углекислого газа в помещении (таблица 2), ; - концентрация углекислого газа в наружном (приточном) воздухе,, (принимают 0,3 – 0,5 , стр. 240 [2]). . ─расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена: , где – норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ; – живая масса животных, . – масса всех животных. . В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаем наибольший, т.е. . 3.2 Переходный период года Для переходного режима года влаговыделения животными: ; Дополнительные влаговыделения в переходной период составляют 10% от общего влаговыделения. Определим суммарные влаговыделения: . Тепловой поток полных тепловыделений: Тепловой поток теплоизбытков, : , где – тепловой поток полных тепловыделений животными в переходный период, ; – тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции в переходный период, . , где и – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха в переходный период, . ; ; ; . . Определим угловой коэффициент, : . Воздухообмен в переходный период Рассчитаем расход вентиляционного воздуха, , из условия удаления водяных паров: . Влагосодержание внутреннего воздуха: . Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме при параметрах и . . . . Для переходного периода года рассчитывается воздухообмен только для удаления водяных паров: 3.3 Теплый период года Определяем влаговыделения животными, : , где - температурный коэффициент влаговыделений; – влаговыделение одним животным, ; – число животных. ; Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей: Суммарные влаговыделения: . Определим тепловой поток полных тепловыделений, : , где – тепловой поток полных тепловыделений одним животным (таблица 3), kt ’’’ =0.865 – температурный коэффициент полных тепловыделений (таблица 4). ; Тепловой поток теплоизбытков, : , где – тепловой поток от солнечной радиации, . , где – тепловой поток через покрытие, ; – тепловой поток через остекление в рассматриваемой наружной стене, ; – тепловой поток через наружную стену, . , где =2655 – площадь покрытия (таблица 6); =1,18- термическое сопротивление теплопередаче через покрытие (таблица 6); = 17,7 – избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации для вида покрытия – тёмный рубероид, (стр. 46 [2]). . Тепловой поток через остекление, : , где – коэффициент остекления (), (стр. 46 [2]); – поверхностная плотность теплового потока через остекленную поверхность, , (CЗ: , таблица 3,12 [2]); =30 – площадь остекления. . Тепловой поток через наружную стену (за исключением остекления в этой стене): , ─для стены А где =548.7– площадь наружной стены, ; =0,78 – термическое сопротивление теплопередаче наружной стены, . =6,1 – избыточная разность температур, , (таблица 3.13) ; ─для стены Ви С =46,5 ; =0,78 ; =6,1, ; =47,47 (кВт). . Угловой коэффициент, : . Воздухообмен в теплый период года Расход вентиляционного воздуха, , в теплый период года из условия удаления выделяющихся: ─водяных паров: . Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме (рис. 1.1 [2]) при параметрах и . . Влагосодержание внутреннего воздуха: . . ─расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена: , где – норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ; – живая масса животного, . . . В качестве расчетного значения расхода воздуха в теплый период принимаем наибольший, т.е. . Результаты расчетов сводим в таблицу 7 Таблица 7 Результаты расчета тепловоздушного режима и воздухообмена
4. Выбор системы отопления и вентиляции. На свиноводческих фермах применяют вентиляционные системы, посредствам которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения по воздуховодам равномерной раздачи. Кроме того, предусматривают дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни. Тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, : , где – тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции, ; – тепловой поток на нагревание вентиляционного воздуха, ; – тепловой поток на испарение влаги внутри помещения, ; – тепловой поток явных тепловыделений животными, . (табл. 6 [2]). Тепловой поток на нагревание приточного воздуха, : , где – расчетная плотность воздуха (); – расход приточного воздуха в зимний период года, (); – расчетная температура наружного воздуха, (); – удельная изобарная теплоемкость воздуха (). . Тепловой поток на испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей, : , где – расход испаряемой влаги для зимнего периода, . . Тепловой поток явных тепловыделений, : , где – температурный коэффициент явных тепловыделений; – тепловой поток явных тепловыделений одним животным, ; – число голов. ; Подача воздуха одной ОВС: ; Определим температуру подогретого воздуха, : , где – наружная температура в зимний период года, ; . 5. Расчет и выбор калориферов В системе вентиляции и отопления устанавливаем водяной калорифер. Теплоноситель – пар низкого давления. Предусматриваем две отопительно-вентиляционные системы, поэтому: Рассчитаем требуемую площадь живого сечения, , для прохода воздуха: , где – массовая скорость воздуха, , (принимается в пределах 4–10 ). Принимаем массовую скорость в живом сечении калорифера: . . Принимаем один калорифер (), (). По таблице 8.10 [2] по рассчитанному живому сечению выбираем калорифер марки КВСБ со следующими техническими данными: Таблица 8. Технические данные калорифера КВСБ.
Уточняем массовую скорость воздуха: . Определяем коэффициент теплопередачи, : , где – коэффициент, зависящий от конструкции калорифера; – массовая скорость в живом сечении калорифера, ; и – показатели степени. Из таблицы 8.12 [2] выписываем необходимые данные для КВСБ: ; ; ; ; . . Определяем среднюю температуру воздуха, : . Среднюю температуру воды принимаем равной температуре насыщения (табл 1.8. [2]) Определяем требуемую площадь поверхности теплообмена калориферной установки, : . Определяем число калориферов: , где – общая площадь поверхности теплообмена, ; – площадь поверхности теплообмена одного калорифера, . . Округляем до большего целого значения, т.е. . Определяем процент запаса по площади поверхности нагрева: . – удовлетворяет. Аэродинамическое сопротивление калориферов, : , где – коэффициент, зависящий от конструкции калорифера; – показатель степени. . Аэродинамическое сопротивление калориферной установки, : , где – число рядов калориферов; – сопротивление одного ряда калориферов, . . 6. Аэродинамический расчет воздуховодов В с/х производственных помещениях используют перфорированные пленочные воздухораспределители. Предусматривают расположение двух несущих тросов внутри пленочной оболочки, что придает воздуховодам овальную форму при неработающем вентиляторе и тем самым предотвращает слипание пленки. Задача аэродинамического расчета системы воздуховодов состоит в определении размеров поперечного сечения и потерь давления на отдельных участках системы воздуховодов, а также потери давления во всей системе воздуховодов. Исходными данными к расчету являются: расход воздуха, длина воздухораспределителя , температура воздуха и абсолютная шероховатость мм (для пленочных воздуховодов). В соответствии с принятыми конструктивными решениями составляют расчетную аксонометрическую схему воздуховодов с указанием вентиляционного оборудования и запорных устройств. Схему делят на отдельные участки, границами которых являются тройники и крестовины. На каждом участке наносят выносную линию, над которой проставляют расчетный расход воздуха (), а под линией – длину участка (м). В кружке у линии указывают номер участка. Выбираем основные магистральные расчетные направления, которые характеризуются наибольшей протяженностью. Расчет начинаем с первого участка. Используем перфорированные пленочные воздухораспределители. Выбираем форму поперечного сечения – круглая. Задаемся скоростью в начальном поперечном сечении: . Определяем диаметр пленочного воздухораспределителя, : . Принимаем ближайший диаметр, исходя из того, что полученный равен (стр. 193 [2]). Динамическое давление, : , где - плотность воздуха. . Определяем число Рейнольдса: , где – кинематическая вязкость воздуха, , (табл. 1.6 [2]). . Коэффициент гидравлического трения: , где – абсолютная шероховатость, , для пленочных воздуховодов принимаем . . Рассчитаем коэффициент, характеризующий конструктивные особенности воздухораспределителя: , где – длина воздухораспределителя, . . Полученное значение коэффициента меньше 0,73, что обеспечивает увеличение статического давления воздуха по мере приближения от начала к концу воздухораспределителя. Установим минимальную допустимую скорость истечения воздуха через отверстие в конце воздухораспределителя, : , где – коэффициент расхода (принимают 0,65 для отверстий с острыми кромками). . Коэффициент, характеризующий отношение скоростей воздуха: , где – скорость истечения через отверстия в конце воздухораспределителя, (рекомендуется ), принимаем . . Установим расчетную площадь отверстий, , в конце воздухораспределителя, выполненных на 1 длины: . По таблице 8.8 [2] принимаем один участок. Определим площадь отверстий, , выполненных на единицу воздуховода: , где – относительная площадь воздуховыпускных отверстий на участке воздухораспределителя ( по [1]). . Диаметр воздуховыпускного отверстия принимают от 20 до 80 , примем . Определим число рядов отверстий: , где – число отверстий в одном ряду (); - площадь воздуховыпускного отверстия, . Определим площадь воздуховыпускного отверстия, : .. Шаг между рядами отверстий, : . Определим статическое давление воздуха, : ─в конце воздухораспределителя: ; ─в начале воздухораспределителя: . Потери давления в воздухораспределителе, : . Дальнейший расчет сводим в таблицу. Причем: , , , где R – удельные потери давления на единице длины воздуховода, определяется по монограмме (рис. 8.6 [2]) – коэффициент местного сопротивления скорость воздуха в жалюзийной решетке Таблица 9. Расчет участков воздуховода.
7. Вытяжные шахты Расчет вытяжных шахт естественной вентиляции производят на основании расчетного расхода воздуха в холодный период года. Работа вытяжных шахт будет более эффективной при устойчивой разности температур внутреннего и наружного воздуха (не менее 5°С), что наблюдается в холодный период года. Скорость воздуха в поперечном сечении вытяжной шахты, : , где – высота вытяжной шахты между плоскостью вытяжного отверстия и устьем шахты (3–5), (принимаем ); – диаметр, (принимаем ); – расчетная наружная температура, (); – сумма коэффициентов местных сопротивлений. Местное сопротивление определяем по таблице 8.7 [2]: ─для входа в вытяжную шахту: ; ─для выхода из вытяжной шахты: . . . Определяем число шахт: , где – расчетный расход воздуха в зимний период, ; – расчетный расход воздуха через одну шахту, . Определяем расчетный расход воздуха через одну шахту, : , где – площадь поперечного сечения шахты, . Рассчитаем площадь поперечного сечения шахты, : . . . Принимаем число шахт для всего помещения . 8. Выбор вентилятора Подбор вентилятора производят по заданным значениям подачи и требуемого полного давления. В системах вентиляции и воздушного отопления с/х производственных зданий устанавливают радиальные (центробежные) вентиляторы марок В.Ц 4–75, В.Ц 4–76 и В.Ц 4–46, осевые вентиляторы марок В-06–300 и ВО. Радиальные вентиляторы изготавливают по схемам конструктивного исполнения 1 и 6. Вентиляторы исполнения 1 более компактны и удобны при эксплуатации, с меньшим уровнем шума. Подачу вентилятора определяем с учетом потерь или подсосов воздуха в воздуховоды, вводя поправочный коэффициент к расчетному расходу воздуха для стальных воздуховодов 1,1, : . Определяем требуемое полное давление вентилятора, : , где – температура подогретого воздуха, =1 – при нормальном атмосферном давлении. . По подаче воздуха вентилятора и требуемому полному давлению, согласно графику характеристик вентиляторов ВЦ 4–75 (рис. 8.16 [2]), выбираем вентилятор марки: Е 8.105–1. В соответствии с выбранным ранее калорифером и выбранным теперь вентилятором заполняем таблицу характеристик отопительно-вентиляционной системы: Таблица 10. Характеристика отопительно-вентиляционной системы
9. Энергосбережение Наиболее эффективным техническим решением вопроса сокращения расхода тепловой энергии на обеспечение микроклимата, безусловно является использование типа воздуха, удаляемого из животноводческих и птицеводческих помещений. Расчет технико-экономических показателей микроклимата показывает, что применение в системах утилизаторов тепла позволяет сократить расход тепловой энергии на данный технологический процесс более чем в 2 раза. Однако такие системы более металлоемкие и требуют дополнительных эксплуатационных затрат электрической энергии на вентиляторы. Использование тепловой энергии в системах вентиляции в основном обеспечивается за счет применения регенеративных и рекуперативных теплообменных аппаратов различной модификации. Литература 1. Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротапринт БАТУ. 1994 г. 2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства/Л.С. Герасимович, А.Г. Цубанов, Б.Х. Драганов, А.Л. Синяков. – Мн.: Ураджай, 1993. – 368 с. |