МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра теплотехники
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Проектирование птичника на 122000 голов
выполнил:
студент гр.2эа Алейчик Д.В.
проверил:
к.т.н., доцент Матвеенко И.П.
Минск – 2009
Задание на курсовое проектирование
Наружные стены
|
Тип (материал)
|
Толщина, мм
|
Силикатный кирпич
|
510
|
Внутренняя штукатурка
|
30
|
Покрытия совмещённые
|
Тип (материал)
|
Толщина, мм
|
Плита железобетонная
|
35
|
Минераловатные плиты
|
120
|
Рубероид
|
3
|
Асбестоцементный лист
|
15
|
Полы
|
Тип (материал)
|
Толщина, мм
|
Цементная стяжка
|
20
|
Керамзитобетон
|
120
|
Заполнение световых проёмов
|
Блоки стеклянные пустотелые
|
Теплоноситель
|
Горячая вода 70-115
|
Область район
|
Брестская область
|
Примечание: наружные двери и ворота принять деревянными из сосновых досок толщиной 50 мм.
Аннотация
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 птичника, содержащего 122000 бройлеров, 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.
Содержание
Введение
1 Составление исходных данных
2 Расчет теплопотерь через наружное ограждение
2.1 Расчет термического сопротивления теплопередаче
2.2 Определение требуемого термического сопротивления теплопередаче
2.3 Сравнение действительных термических сопротивлений с требуемыми
2.4 Расчет площадей отдельных зон пола
2.5 Расчет теплопотери через ограждающие конструкции
3 Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена
3.1 Холодный период года
3.2 Переходный период
3.3 Теплый период
Литература
Введение
Теплоснабжения 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
Область
|
Температура наиболее холодных суток
t**
, 0
C
|
Холодный период (параметры Б)
|
Теплый период (параметры А)
|
***
,
|
,
|
,
|
,
|
Брестская
|
-25
|
-20
|
-18,8
|
22,4
|
49
|
Для переходного периода принимаем температуру наружного воздуха
и энтальпию
.
По литературе [2] из таблицы 10.3 выписываем параметры внутреннего воздуха в таблицу 2.
Таблица 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха
Помещение
|
Период года
|
Параметры воздуха
|
ПДК
,
|
,
|
, %
|
Помещение для содержания бройлеров
|
Холодный
|
18
|
70
|
2.5
|
Переходный
|
18
|
60-70
|
2.5
|
теплый
|
27,4
|
60-70
|
2.5
|
Здесь
- расчетная температура внутреннего воздуха,
;
- относительная влажность, %;
- ПДК углекислого газа в зоне содержания бройлеров (удельная допустимая концентрация углекислого газа),
, принимаем из таблицы 10.4 [2] .
Таблица 3. Выделение теплоты, влаги и
углекислого газа.(таблица 10.9 [2])
Группа животных
|
Живая масса
|
Тепловой поток тепловыделений,
|
Влаговыделения,
|
Выделения
,
|
Выход помета,
г/сут
|
Полных
|
явных
|
Бройлеры
|
1.5
|
10.96
|
8.51
|
3.45
|
1.63
|
158
|
Таблица 4. Температурные коэффциенты.
(таблица 10.10 [2])
Периоды года
|
Температура
,
|
Температурные коэффициенты
|
Тепловыделений
|
Влаговыделений Выделений
|
полных
|
Явных
|
Холодный
|
18
|
1
|
1
|
1
|
Переходный
|
18
|
1
|
1
|
1
|
Теплый
|
27,4
|
1,05
|
1,05
|
1,05
|
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
Наименование материала
|
,
|
Расчетные коэффициенты при условиях эксплуатации
|
Теплопроводности,
Б
|
Теплоусвоения,
Б
|
Цементно-песчанный раствор
|
1800
|
0,93
|
11,09
|
Керамзитобетон
|
1600
|
0,79
|
10,77
|
Силикатный кирпич
|
1800
|
0,87
|
10,9
|
Асбестоцементный лист
|
1800
|
0,52
|
8,12
|
Плита железобетонная
|
2500
|
2,04
|
16,96
|
Цементная стяжка
|
1800
|
0,93
|
11,09
|
Минераловатные плиты
|
300
|
0,09
|
1,44
|
Рубероид
|
600
|
0,17
|
3,53
|
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 ограничивающей 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 птицы,
(m = 1,5)
- количество бройлеров (n = 122000);
- площадь помещения,
(A = 6434
).
;
Так как, заполнение бройлерами помещения
и принимаем для стен и потолков
и для наружных стен
.
Термическое сопротивление отдельных слоев,
:
,
где
- толщина слоя,
;
- теплопроводность материала слоя,
;
─ Силикатный кирпич:
;
─ Внутренняя штукатурка:
;
.
.
Проводим расчет для покрытий и перекрытий.
;
─ рубероид:
;
─ минераловатные плиты:
;
─ Плита железобетонная:
; - Асбестоцементный лист
.
.
Проводим расчет для наружных дверей и ворот.
;
.
─ сосновые доски:
.
.
Проводим расчет для различных зон пола.
Сопротивление теплопередаче полов:
,
где
- сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола,
;
- толщина утепляющего слоя,
;
- теплопроводность утепляющего слоя,
.
Сопротивление теплопередаче 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 t=18 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 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:
;
;
— удовлетворяет.
─ для наружных дверей и ворот:
;
;
— не удовлетворяет.
В целом делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления перекрытий больше требуемых (т.е. удовлетворяют санитарно гигиеническим нормам). Однако двери и стены нуждаются в дополнительном утеплении.
2.4
Расчет площадей отдельных зон пола
A=96000 mm; B=72000 mm.
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;
Н.д. — наружные двери;
Пт — перекрытия;
Пл1, Пл2, Пл3, Пл4 — пол.
Таблица 6. Расчет теплопотерь
№ помещения
|
Характеристики ограждений
|
,
|
Доли добавочных
теплопотерь
|
|
Тепловой поток теплопотерь
,
|
Наименование
|
Ориентация
|
Размер
,
|
,
|
,
|
на ориентацию
|
на инфильтрацию
|
прочие
|
Н.с.
|
С-з
|
|
270
|
0,8464
|
38
|
0,1
|
0,3
|
—
|
1,4
|
16970
|
Н.с.
|
Ю-в
|
|
270
|
0,8464
|
38
|
0,05
|
0,3
|
—
|
1,35
|
16364
|
П.т.
|
—
|
|
6480
|
1,5553
|
38
|
—
|
-
|
—
|
1
|
158323
|
Пл.1
|
—
|
-
|
616
|
2,1215
|
38
|
—
|
—
|
—
|
1
|
11033
|
Пл.2
|
—
|
-
|
600
|
4,3215
|
38
|
—
|
—
|
—
|
1
|
5275
|
Пл.3
|
-
|
-
|
568
|
8,6215
|
38
|
-
|
-
|
-
|
1
|
2503
|
Пл.4
|
—
|
-
|
4680
|
14,222
|
38
|
—
|
—
|
—
|
1
|
12505
|
|
222973
|
3
Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена
3.1
Холодный период года
Влаговыделения бройлеров,
:
,
где
- температурный коэффициент влаговыделений (таблица 4);
- влаговыделение одной птицей (таблица 3),
;
- число птиц.
;
Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 5% от общего влаговыделения:
,
Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:
,
где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);
(кг/ч),
Суммарные влаговыделения:
.
Рассчитаем количество
, выделяемого птицей,
:
,
где
- температурный коэффициент выделений
и полных тепловыделений;
- количество
, выделяемого одной птицей,
.
;
Определим тепловой поток полных тепловыделений,
:
,
где
- тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (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 18
и );
, (при
и
).
.
─ углекислого газа:
,
где
- расход углекислого газа, выделяемого птицами 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,
;([2] табл.10.11),
- живая масса птицы,
.
- масса всех птиц.
.
В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаем наибольший, т.е.
.
3.2
Переходный период года
Для переходного режима года влаговыделения птицами:
;
Дополнительные влаговыделения в переходной период составляют 5% от общего влаговыделения.
,
Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:
,
где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);
(кг/ч),
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 птицами,
:
,
где
- температурный коэффициент влаговыделений;
- влаговыделение одной птицей,
;
- число птиц.
;
Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей:
,
Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:
,
где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);
(кг/ч),
Суммарные влаговыделения:
.
Определим тепловой поток полных тепловыделений,
:
,
где
- тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (таблица 3),
kt
’’’
=1.11– температурный коэффициент полных тепловыделений(таблица 4).
;
Тепловой поток теплоизбытков,
:
,
где
- тепловой поток от солнечной радиации,
.
,
где
- тепловой поток через покрытие,
;
- тепловой поток через наружную стену,
.
,
где
=6480
- площадь покрытия (таблица 6);
=1.5553
- 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 наружную стену:
,
─ для стены А
где
=270 - площадь наружной стены,
;
=0.8464 - термическое сопротивление теплопередаче наружной стены,
.
- избыточная разность температур,5.92
,( таблица 3.13)
;
─ для стены В
=270
;
=0.8464
;
=10.2,
;
=78.887 (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 птицы,
.
.
.
В качестве расчетного значения расхода воздуха в теплый период принимаем наибольший, т.е.
.
Литература
1. Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротопринт БАТУ. 2001 г.
2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. Под ред. Л.С. Герасимович и др.: - Мн.; Ураджай. 1993 г.
3.Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве. Б.Х.Драганов и др.-М.:Агропромиздат,1991 г.
|