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 По литературе [2] из таблицы 10.2 выписываем параметры внутреннего воздуха в таблицу 2. Таблица 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха
Здесь
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,
где щей конструкции,
Проводим расчет для наружных стен. Рассчитываем заполнение помещения животными,
где
Так как, заполнение животными помещения Термическое сопротивление отдельных слоев,
где
─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 пола,
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,
где
В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции при при при при Тепловая инерция ограничивающей конструкции:
где 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 Коэффициент
Проводим расчет для покрытий и перекрытий. В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток: Нормативный температурный перепад:
Коэффициент
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:
─для покрытий и перекрытий:
─для наружных дверей и ворот:
─для световых проемов:
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
180
Рис. 1. Зоны пола рассчитываемого помещения.
2.5 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции.
где
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
Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 10% от общего влаговыделения:
Суммарные влаговыделения:
Рассчитаем количество
где
Определим тепловой поток полных тепловыделений,
где
Тепловой поток теплоизбытков,
где ФТП – поток теплопотерь (SФТП таблица 6). Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение),
Воздухообмен в холодный период Произведем расчет вентиляционного воздуха, ─водяных паров:
где
Из диаграммы влажного воздуха по рис. 1.1. [2] определим
─углекислого газа:
где
─расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:
где
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 период,
где
Определим угловой коэффициент,
Воздухообмен в переходный период Рассчитаем расход вентиляционного воздуха,
Влагосодержание внутреннего воздуха:
Влагосодержание наружного воздуха
Для переходного периода года рассчитывается воздухообмен только для удаления водяных паров: 3.3 Теплый период года Определяем влаговыделения животными,
где
Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей: Суммарные влаговыделения:
Определим тепловой поток полных тепловыделений,
где kt ’’’ =0.865 – температурный коэффициент полных тепловыделений (таблица 4).
Тепловой поток теплоизбытков,
где
где
стене,
где
Тепловой поток через остекление,
где
поверхность,
Тепловой поток через наружную стену (за исключением остекления в этой стене):
─для стены А где
─для стены Ви С
Угловой коэффициент,
Воздухообмен в теплый период года Расход вентиляционного воздуха, ─водяных паров:
Влагосодержание наружного воздуха
Влагосодержание внутреннего воздуха:
─расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:
где
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 на нагревание приточного воздуха,
где
Тепловой поток на испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей,
где
Тепловой поток явных тепловыделений,
где
Подача воздуха одной ОВС:
Определим температуру подогретого воздуха,
где
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,
где
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
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
Округляем Определяем процент запаса по площади поверхности нагрева:
Аэродинамическое сопротивление калориферов,
где
Аэродинамическое сопротивление калориферной установки,
где
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 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 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 Динамическое давление,
где
Определяем число Рейнольдса:
где
Коэффициент гидравлического трения:
где
Рассчитаем коэффициент, характеризующий конструктивные особенности воздухораспределителя:
где
Полученное значение коэффициента Установим минимальную допустимую скорость истечения воздуха через отверстие в конце воздухораспределителя,
где
Коэффициент, характеризующий отношение скоростей воздуха:
где
Установим расчетную площадь отверстий,
По таблице 8.8 [2] принимаем один участок. Определим площадь отверстий,
где воздухораспределителя (
Диаметр воздуховыпускного отверстия Определим число рядов отверстий:
где
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])
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 устьем шахты (3–5),
Местное сопротивление определяем по таблице 8.7 [2]: ─для входа в вытяжную шахту: ─для выхода из вытяжной шахты:
Определяем число шахт:
где
Определяем расчетный расход воздуха через одну шахту,
где 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
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. |