Рефетека.ру / Физика

Курсовая работа: Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Министерство сельского хозяйства РФ

Ижевская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра «Электротехнология сельскохозяйственного производства»


КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема:

«Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка»


Разработал: Лоргов А.П.

Руководил: Артамонава Л.П.


2004 г.

Задание курсовой работы


Коровник па 180 голов

Код варианта: П 72 К 164 Г 12

П – Животноводческое помещение

7 – Кировская область. Типовой проект 801-2-68.86

2 – вид обогрева: водяные калориферы

приточная вентиляция: сосредоточенная

К

1 – гараж и магазин

6 – количество жителей в поселке: 600 ч.

4 – вид топлива: газ

вид котельной: водогрейная

Г

1 – план и разрез помещения с системой отопления и вентиляцией

2 - компоновка котельной.


Коровник на 180 голов


Типовой проект 801-2-68.86

Строительные конструкции и изделия:

Стены трехслойные железобетонные стеновые панели, в=180мм

Перекрытие сборные железобетонные плиты, в=70мм

Кровля асбестоцементные листы по деревянной обрешетке

Полы бетонные

Окна стекло, h=1200мм, d=1200мм- 60шт.

Ворота деревянные, распашные, h=3000мм, d=4000мм-2шт.

Основные размеры:

Ширина 1800мм

Длина 78000мм

Высота 2830мм

Высота по коньку 5310мм

Расположение боксов- двухрядное

Эксклипация помещений:

Помещение для жывотных 1414 кв.м.

Тамбур 48 кв.м.

Кормовой проезд 172 кв.м.


Введение


Производство сельскохозяйственной продукции связано с большим расходом топливно-энергетических ресурсов. Тепловая энергия расходуется на отопление и вентиляцию, на обеспечение необходимых параметров микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях, хранилищах в сооружениях защищенного грунта, на сушку сельскохозяйственной продукции, приготовление кормов, получение искусственного холода и другие цели.

Рациональное использование тепловой энергии, изыскание нетрадиционных, возобновляемых источников энергии, создание энергосберегающих экологически чистых технологий становится одной из главных задач энергетиков.

Целью курсовой работы является расширение и углубление теоретических знаний по дисциплине «Теплотехника», приобретение практических навыков по решению инженерных теплотехнических задач, а также опыта использования нормативной, справочной и учебной литературы.

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка включает четыре раздела, выполняется на листах формата А4 объемом 20-30 страниц. Графическая часть выполняется на одном листе формата А1. пояснительная записка и чертежи оформляются согласно требованиям, приведенными в приложении А2. Варианты заданий на курсовую даны в приложении А1. Расчетные климатические данные и санитарно-гигиенические требования к объектам проектирования приведены в приложении Б (табл. Б.1-Б.4).

При выполнении курсовой работы, кроме рекомендаций настоящего методического пособия, следует пользоваться учебниками и справочной литературой, список которых дается в конце пособия.

Методическое пособие может быть также использовано при расчете теплотехнической части дипломных проектов по специальности 311400.

1. Теплотехнический расчет сельскохозяйственных объектов


1.1 Расчет воздухообмена


Воздушная среда животноводческих помещений должна соответствовать требованиям санитарно-гигиенических норм. Воздух с высокой концентрацией вредных примесей необходимо удалять из помещения и заменять чистым атмосферным воздухом.

Естественный воздухообмен не всегда может обеспечить достаточную вентиляцию. Поэтому, животноводческие и птицеводческие помещения оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией, подающей в них свежий воздух и одновременно удаляющей загрязненный воздух.

Объем приточного воздуха определяют из расчета уменьшения концентрации углекислоты и водяных паров до допустимых пределов. При таком воздухообмене происходит поглощение и других вредных выделений (аммиака, сероводорода, пыли), содержащихся в помещении в значительно меньших количествах.

Часовой объем приточного воздуха, м3/ч, необходимого для понижения концентрации углекислоты, вычисляют по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.1)


где с - количество СО2, выделяемое одним животным (птицей), л/ч; n - количество животных (птицы) в помещении; С1- предельно допустимая концентрация СО2 в воздухе помещения, л/м3; С2- концентрация СО2 в наружном воздухе. В сельской местности С2 = 0,3... 0,4 л/м3.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Часовой объем приточного воздуха, м3/ч, необходимого для растворения водяных паров находят по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.2)


где W - масса влаги, выделяющейся в помещении, г/ч; dв и dн - влагосодержание внутреннего и наружного приточного воздуха, г/кг; r - плотность воздуха в помещения, кг/м3.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Плотность воздуха зависит от температуры и атмосферного давления


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка, (1.3)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Значения dв и dн определяют при помощи Hd-диаграммы для влажного воздуха по соответствующим значениям температур и относительной влажности внутреннего и наружного воздуха.

Суммарные выделения влаги, г/ч, в помещении для животных подсчитывают по формуле

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка. (1.4)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Влагу, выделяемую животными, определяют по выражению


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка, (1.5)


где N – количество половозрастных групп; ni - число животных с одинаковым выделением водяных паров (в i-й половозрастной группе); Wi - выделение водяных паров одним животным, г/ч; kt- коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемых животными водяных паров в зависимости от температуры внутри помещения.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей помещения (пол, поилки, кормушки и др.)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка, (1.6)


где xТеплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка- коэффициент, равный 0,1...0,125 для коровников и телятников, 0,1...0,3 для свинарников. Большие значения x относятся к помещениям с недостаточным количеством или полным отсутствием подстилки при неудовлетворительной работе канализации.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Необходимый воздухообмен L, м3/ч, для животноводческого или птицеводческого помещения принимается по наибольшей из двух величин: Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка или Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка.

Правильность расчета проверяют по кратности воздухообмена K, 1/ч


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка, (1.17)


где Vп - внутренний объем помещения, м3.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Кратность воздухообмена в животноводческих фермах для холодного периода года должна быть K = 3...5,т.к К получился меньше, то необходимый воздухообмен будет равен:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


1.2 Расчет тепловой мощности систем отопления


1.2.1 Тепловой баланс

Животноводческие и птицеводческие помещения в холодный период года необходимо отапливать. В производственных помещениях преимущественное применение получило воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией.

Тепловой поток системы отопления и вентиляции определяют из уравнения теплового баланса

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.8)


где Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка- тепловые потоки Вт, теряемые помещением соответственно через наружные ограждения, на нагрев приточного воздуха, испарение влаги в помещении, нагрев инфильтрирующегося воздуха и поступающих извне кормов; Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка- тепловые потоки, Вт, поступающие в помещение соответственно от животных или птицы, электрооборудования, средств местного электрического обогрева и глубокой подстилки.

Поток теплоты теряемой через наружные ограждения Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкаскладывается из основных потерь теплоты Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка, через все ограждающие конструкции (стены, потолок, пол, окна, двери) и добавочных теплопотерь Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.9)


Основные потери теплоты через отдельные ограждения определяют по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.10)

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка,


где Fi - площадь ограждения, которую вычисляют с точностью до 0,1 м2; tв и tн - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, оC; Rоi - общее термическое сопротивление i – го ограждения, м2ЧоС/Вт; n - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.11)


где Rв - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, м2ЧоС/Вт; Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка- сумма термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев m-слойного ограждения толщиной di, м, выполненных из материалов с теплопроводностью li Вт/(мЧоС); Rн - термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения, м2ЧоС/Вт.

Потери теплоты через полы рассчитывают ориентировочно. Неутепленными считаются полы, расположенные непосредственно на грунте, если они состоят из нескольких слоев материалов теплопроводностью каждого l і 1,2 Вт/(м2ЧоС). Утепленными считаются полы, утепляющий слой которых имеет lу.с < 1,2 Вт/(м2ЧоС).

Потери теплоты через неутепленные полы вычисляют по зонам - полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам. Сопротивление теплопередаче Rо для первой зоны составляет 2,15, для второй - 4,3, для третьей - 8,6, для остальной площади пола - 14,2 м2ЧоС/Вт. Площадь участков пола, примыкающих к углам в первой двухметровой зоне, вводится в расчет дважды, т.е. по направлению обеих наружных стен, образующих угол.

Сопротивление утепленных полов теплопередаче


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.12)

где Rп - сопротивление теплопередаче неутепленного пола, м2ЧоС/Вт; dу.с и lу.с - толщина утепляющего слоя, м, и теплопроводность утепляющего слоя, Вт/(мЧоС).

Сопротивление теплопередаче полов, расположенных на лагах, определяют по формуле Rп = Rу.п /0,85.

Тепловые потери (или поступления теплоты) через ограждения между смежными помещениями учитывают в том случае, если разность температур внутреннего и воздуха этих помещений превышает 5 оС.

Добавочные потери теплоты, Фдоб, через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна вычисляют в процентах от основных потерь теплоты.

Потери теплоты, Вт, на нагревание воздуха, инфильтрирующегося через притворы окон, дверей и ворот, Финф, для помещений производственных зданий можно принимать в размере 30% основных потерь теплоты через все ограждения.

Для жилых зданий


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.13)


где Lн - нормативный воздухообмен, принимаемый равным 3 м3/ч на 1 м2 жилой площади, м/ч; r - плотность воздуха, принимаемая равной 1,2 кг/м3; Ср - удельная изобарная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кгЧоС); tн.в - расчетная зимняя вентиляционная температура наружного воздуха, оС; Fп - площадь пола жилой комнаты, м2.

При расчете тепловых потерь отапливаемыми помещениями жилых домов из суммы основных и добавочных теплопотерь следует вычитать бытовые тепловыделения из расчета 21 Вт на 1 м2 площади пола: Фбыт =21Ч Fп.

Поток теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха, Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкаопределяют по выражению


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.14)


где L - расчетный воздухообмен помещения, м3/ч; r - плотность воздуха при расчетной температуре tв, кг/м3.

Для климатических зон с расчетной зимней температурой воздуха -10 оС и выше tн принимают равной расчетной зимней вентиляционной температуре tн.в, для остальных районов - расчетной отопительной температуре.

Поток теплоты, расходуемой на испарение влаги, Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка, с мокрых поверхностей животноводческого помещения


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.15)


где 2,49 - скрытая теплота испарения воды, кДж/г.

Поток свободной теплоты, выделяемой животными, Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.16)


где n - число животных с одинаковым выделением свободной теплоты; q - поток свободной теплоты, выделяемой одним животным, Вт; kt - коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животными теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

а) Рассчитаем сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций:

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкастены:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


б) Сопротивление утеплённых полов теплопередаче, т.к. пол покрыт досками, считается что пол утепленный:

доски из сосны толщиной 0,05м

1Зона S1=368Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка 2Зона S2=296Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкаТеплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

3Зона S3=296Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка 4Зона S4=444Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


в) Окна имеют конструкцию двойные переплёты спареные.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


г) Двери изготовим двойные


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка R0=0.43Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

д) Потолок из ж/б перекрытий(плит) Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка=0,07м

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкаТеплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


а) Поток теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха Фв опред. По выражению:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкагде


б) Поток теплоты, расходуемый на испарение влаги


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


в)Поток свободной теплоты выд. животными: n=180; q=456.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


г) Потеря теплоты на нагрев воздуха, инфильтируещего через окна, двери, ворота.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


1.3 Расчет калориферов воздушного отопления


Для воздушного отопления и вентиляции животноводческих, птицеводческих и других производственных помещений применяются калориферы. По виду теплоносителя они подразделяются на паровые, водяные и электрические.

Наибольшее применение в практике благодаря экономичности, компактности и высокой производительности получили водяные и паровые калориферы. Они представляют собой два коллектора, соединенных между собой пакетом стальных трубок, расположенных в несколько рядами по ходу движения воздуха. В верхнем коллекторе расположен входной штуцер для теплоносителя, в нижнем - выходной.

Изготовляют одноходовые и многоходовые калориферы. В одноходовых калориферах теплоноситель движется по всем трубкам параллельно, в многоходовых - последовательно. В одноходовых калориферах применяют теплоносители пар и воду. В многоходовых - только воду.

Для увеличения площади поверхности нагрева на трубки калорифера надевают тонкие стальные пластины или навивают стальную ленту. Изготовленные таким образом калориферы называют пластинчатыми или спирально-навивными.

В производстве нашли применение следующие типы калориферов средней и большой мощности:

одноходовые пластинчатые КВБ, К3ПП, К4ПП, К3ВП, КПС-П, КПБ-П;

одноходовые спирально-навивные КФСО, КФБО;

многоходовые пластинчатые КВС-П, КВБ-П, К3ВП, К4ВП, КВС-П, КВБ-П;

многоходовые, биметаллические калориферы с накатным алюминиевым оребрением КС 4к 0-3, КС 4к 0-4.

Выбирают калориферы по следующей методике.

1.Вычисляют площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.17)


где fp - площадь живого сечения калорифера, м2, (ur)р - расчетная массовая скорость воздуха, кг/(сЧм2).


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


С увеличением массовой скорости повышается коэффициент теплопередачи калорифера, но одновременно возрастает и сопротивление проходу воздуха, что приводит к увеличению расхода электроэнергии на привод вентилятора калориферной установки. По экономическим соображениям массовую скорость (ur)р принимают в пределах 4...12 кг/(сЧм2).

По приложением подбирают модель и номер калорифера с площадью живого сечения по воздуху, близкой к расчетной. При параллельной установке нескольких калориферов учитывают их суммарную площадь живого сечения.

Номер калорифера №9 Марка –КВБ. f=0.486м2; F=41.6м2; fтр=0,0107м2

2.Для выбранного калорифера вычисляют действительную массовую скорость воздуха

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.18)


где f – действительное живое сечение калорифера, м2.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Определяют коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2ЧоС), для выбранной модели калорифера в зависимости от вида теплоносителя, его скорости (для воды) и массовой скорости нагреваемого воздуха. Расчетные формулы для определения коэффициента теплопередачи приводятся в справочных таблицах.

Скорость воды в трубках калорифера определяют по выражению


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.19)


где Фот - тепловая мощность системы отопления, Вт, для теплиц Фот = Фв.о (п. 1.2.1.3); rв - плотность воды, принимаемая равной 1000 кг/м3; Св - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кгЧоС); tг и tо - температура воды на входе в калорифер и выходе из него, оС; fтр - площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м2.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

При параллельном подсоединении n калориферов к трубопроводам теплоносителя расход теплоты на нагрев воздуха в каждом калорифере равен Фот/n; при последовательном подсоединении калориферов в расчет берут весь тепловой поток Фот.

3.Определяют действительный поток теплоты, Вт, передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка, (1.20)


где k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2ЧоС); F - площадь поверхности нагрева калорифера, м2. При последовательной установке калориферов учитывают их суммарную площадь поверхности нагрева; t`ср - средняя температура теплоносителя, оС. Для воды t`ср = (tг + tо)/2. Если теплоноситель - насыщенный пар с избыточным давлением до 29,4 кПа, то t`ср = 100 оС; при большем давлении t` ср принимают равной соответствующей температуре насыщения пара; tср - средняя температура нагреваемого воздуха, оС; tср = (tк+ tн)/2. Температуру воздуха после калорифера tк для помещений без теплоизбытков принимают равной расчетной внутренней температуре tк = tв, для помещений с теплоизбытками tк = tв - (5...8) оС.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.21)


При последовательной установке n одинаковых калориферов сопротивление проходу воздуха равно

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


1.4 Расчет систем вентиляции


Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающий расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и производственных зданий.

Вентиляционная система - это совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха.

По назначению системы вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные, обеспечивающие общеобменную или местную вентиляцию.

Системы вентиляции, подающие воздух в помещение, называют приточными, а удаляющие загрязненный воздух из помещения - вытяжными.

По способу побуждения движения воздуха различают системы с естественной и принудительной вентиляцией. В естественных системах воздух поступает в помещение и удаляется из него вследствие разности плотности воздуха внутри помещения и снаружи, а также под влиянием ветра.

Наиболее эффективны принудительные (механические) системы вентиляции, в которых воздух приводится в движение при помощи вентиляторов, работающих в режиме нагнетания (приточные системы) или разрежения (вытяжные системы).

По характеру распределения приточного воздуха различают механические системы вентиляции с рассредоточенной и сосредоточенной подачей. В первом случае воздух подают в помещение с помощью воздуховодов, равномерно размещенных внутри помещения и снабженных отверстиями; во втором - воздух нагнетают в помещение в виде струй.

В производственных зданиях устанавливают металлические воздуховоды, в жилых - неметаллические, изготовленные из строительных конструкций, в административных и общественных - воздуховоды из строительных конструкций и металла.

Круглые воздуховоды рекомендуется предусмотреть следующих диаметров 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000 мм.

При проектировании системы вентиляции с механическим побуждением должны быть учтены следующие требования:

1. скорость движения воздуха в магистральных линиях должна быть в пределах 10...15 м/с; в ответвлениях и на выходе в помещение - 6...9 м/с;

2. высота выпуска воздуха над уровнем пола 1,8...2,5 м;

3. воздушные струи не должны встречать на своем пути строительные конструкции или другие препятствия;

4. дальнобойность струи должна соответствовать длине обслуживаемой зоны помещения.


1.4.1 Расчет естественной вытяжной вентиляции

Простейшей схемой естественной вентиляции в животноводческом помещении является шахтная вентиляция. Такая система вентиляции может обеспечить гигиеническое состояние воздуха в помещении в зимнее время при температуре наружного воздуха до -10 ОС.

Площадь сечения всех вытяжных шахт при естественной тяге


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.22)


где uш - скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с.

Скорость воздуха

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.23)


где h - высота вытяжной шахты, м, равная вертикальному расстоянию от приемного отверстия до устья шахты. Для обеспечения надежной вентиляции значение h должно быть не менее 3 м; tн.в - расчетная вентиляционная температура наружного воздуха, оС.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Число вытяжных шахт


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.24)


где f - площадь живого сечения одной шахты, м, (в типовых проектах животноводческих помещений обычно принимают вытяжные шахты квадратного сечения со стороной квадрата 400, 500, 600 и 700 мм или прямоугольного сечения).


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


1.4.2 Аэродинамический расчет воздуховодов приточной вентиляции

Задачи аэродинамического расчета системы воздуховодов состоят в определении размеров поперечного сечения и потерь давления на отдельных участках системы воздуховодов, а также потерь давления во всей системе воздуховодов.

Расчету воздуховодов предшествует графическое изображение на плане здания элементов системы вентиляции - каналов и воздуховодов, воздухозаборных и вытяжных шахт, приточных и вытяжных установок.

В соответствии с принятыми конструктивными решениями составляют расчетную аксонометрическую схему воздуховодов с указанием вентиляционного оборудования и запорных (регулирующих) органов. Схему делят на отдельные расчетные участки, границами которых обычно являются тройники или крестовины. Каждый расчетный участок указывают выносной горизонтальной линией, над которой проставляют расчетный расход воздуха L м3/ч, а под линией - длину участка l, м. В кружке у линии записывают номер участка.

Расчет воздуховодов для сосредоточенной раздачи воздуха

Минимальное число воздушных струй m, при параллельном выпуске воздуха зависит от отношения ширины помещения B к высоте H. При B/H < 4 - один выпуск, при B/H і 4 - два выпуска.

Дальнобойность струи воздуха


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.25)


где c - поправочный коэффициент, зависящий от максимальной допустимой скорости воздуха в рабочей зоне и соотношения ширины и высоты помещения (таблица 1.3); Fоб = BЧH/m - площадь поперечного сечения помещения, обслуживаемого одной струей, м2; a - коэффициент турбулентности струи (обычно 0,07...0,12).

B/H=18/2,83=6.36>4 -2 выпуска

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


По величине дальнобойности струи и соотношению длины L, ширины B и высоты H помещения выбирают схему расположения выпускных воздуховодов. Диаметр выпускного насадка, м, - по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.26)


где Lстр - расход воздуха через один насадок, м3/ч.

Диаметр воздуховодов: Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.27)


где Li - расход воздуха через рассчитываемый воздуховод, м3/ч; u - скорость воздуха на выходе из отверстия, м/с

Диаметр воздуховодов:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Диаметр выпускного насадка:

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


принимаем диаметры равными: d1=710мм d2=560мм dв=400мм.

Расчет потерь давления

Потери давления определяют в наиболее протяженной ветви вентиляционной системы по выражению


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.28)


где 1,1 - запас давления на непредвиденные сопротивления; R - удельная потеря давления на трение, Па/м; l - длина участка воздуховода, м; Z - потери давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па; p - динамическое давление на выходе из сети, Па.

Удельную потерю давления на трение можно рассчитать по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.29)


где l - коэффициент трения в воздуховоде, принимается равным 0,02...0,03; u - скорость воздуха на расчетном участке, м/с.

Потери давления в местных сопротивлениях


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.30)


где Sz - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке. Pд = u2r/2 - динамическое давление потока воздуха, Па.

Динамическое давление на выходе из сети

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.31)

где uв - скорость воздуха на выходе из сети, м/с.


L,

м3/ч

l,

м

V,

м/с

d,

мм

R,

Па/м

Rl,

Па

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

РД,

Па

Z,

Па

Rl+Z,

Па

1 17142 10 13 710 2,9 29 2.3 103,09 237 266.1
2 8571 17.9 10 560 2.18 39 0.3 60 18,3 57,3
323.4

1 Участок:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


2 Участок:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


1.4.3 Выбор вентиляторов для приточной вентиляции

Вентиляторами называют устройства, предназначенные для подачи воздуха в помещения при напоре не более 15 кПа. По принципу работы и конструктивным особенностям они подразделяются на осевые и центробежные.

Вентиляторы различают по номерам, показывающим диаметр рабочего колеса в дециметрах. Все вентиляторы одной серии или типа по своим размерам геометрически подобны друг другу и имеют одинаковую аэродинамическую схему.

Вентиляторы подбирают по подаче и полному давлению, которое должен развивать вентилятор.

Подачу вентиляторов Lв, м3/ч, для данного помещения принимают по значению расчетного воздухообмена L с учетом подсосов воздуха в воздуховодах


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.32)


где kп - поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах (для стальных,

пластмассовых и асбоцементных воздухопроводов длиной до 50 м - 1,1, в остальных случаях - 1,15); t - температура воздуха, проходящего через вентилятор, оС.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Расчетное полное давление Pв, Па, которое должен развивать вентилятор, складывается из потерь давления в вентиляционной системе DР и потерь давления в калорифере Dрк


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.33)

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Подбирают вентиляторы по номограммам, или по таблицам. По условиям допустимого уровня шума для животноводческих и птицеводческих помещений окружная скорость рабочего колеса не должна превышать 40 м/с для центробежных и 45 м/с для осевых вентиляторов.

Удобно вести подбор вентиляторов по номограмме, представляющей собой сводные характеристики вентиляторов одной серии. Из точки, соответствующей найденному значению подачи Lв, проводят прямую до пересечения с лучом номера вентилятора (№ вент.) и далее по вертикали до линии расчетного полного давления Pв вентилятора. Точка пересечения соответствует КПД вентилятора hв и значению безразмерного коэффициента А, по которому подсчитывают частоту его вращения, об/мин


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.34)


производим подбор вентилятора Ц4-70: №10 А=5000 Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Горизонтальная шкала показывает скорость воздуха в выхлопном отверстии вентилятора, она должна быть не меньше принятой скорости движения воздуха в воздуховодах. Подбор вентилятора надо вести с таким расчетом, чтобы его КПД был не ниже 0,78 максимального значения.

Необходимую мощность, кВт, на валу электродвигателя для привода вентилятора подсчитывают по формуле

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.35)


где hв - КПД вентилятора, принимаемый по его характеристике; hп - КПД передачи (при непосредственной насадке колеса вентилятора на вал электродвигателя hп =1, для муфтового соединения hп = 0,98, для клиноременной передачи hп = 0,95).


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Установленную мощность электродвигателя определяют по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (1.36)


где kз - коэффициент запаса мощности.(Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Электродвигатель выбирают по каталогу с запасом по мощности в большую сторону.

Двигатель-АИР132S8УЗ Р=4 кВт синхронная частота вр-ия=750 мин-1


2. Расчет котельной


2.1 Расчет тепловой нагрузки котельной


Котельной установкой называют комплекс устройств и агрегатов, предназначенных для получения пара или горячей воды за счет сжигания топлива. По назначению различают отопительные, производственные и отопительно-производственные котельные установки. Общий случай для расчета представляют отопительно-производственные котельные, так как они работают, как правило, круглый год.

Тепловая нагрузка котельной по характеру распределения во времени классифицируется на сезонную и круглогодовую. Сезонная (расходы теплоты на отопление и вентиляцию) зависит в основном от климатических условий и имеет сравнительно постоянный суточный и переменный годовой график нагрузки. Круглогодовая (расходы теплоты на горячее водоснабжение и технологические нужды), практически не зависит от температуры наружного воздуха и имеет очень неравномерный суточный и сравнительно постоянный годовой график потребления теплоты.

Расчетную тепловую нагрузку котельной отопительно-производственного типа определяют отдельно для холодного и теплого периодов года. В зимнее время она складывается из максимальных расходов теплоты на все виды теплопотребления


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.1)


где SФот, SФв, SФг.в SФт - максимальные потоки теплоты, расходуемой всеми потребителями системы теплоснабжения соответственно на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды, Вт; kз - коэффициент запаса, учитывающий потери теплоты в тепловых сетях, расход теплоты на собственные нужды котельной и резерв на возможное увеличение теплопотребления хозяйством, kз = 1,2.

В летнее время нагрузку котельной составляют максимальные расходы теплоты на технологические нужды и горячее водоснабжение


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.2)


Суммарные расходы теплоты на все виды теплопотребления определяют по приближенным формулам.


2.1.1 Расход теплоты на отопление и вентиляцию

Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на отопление жилых и общественных зданий поселка, включенных в систему централизованного теплоснабжения, можно определить по укрупненным показателям в зависимости от жилой площади помещения по формулам


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.3)

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.4)


где j - укрупненный показатель максимального удельного потока теплоты, расходуемой на отопление 1 м2 жилой площади, Вт/м2; F - жилая площадь, м2.

Значения j определяются в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха(j=175Вт/Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка).

Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на нагрев вентиляционного воздуха общественных зданий

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.5)


Для отдельных жилых, общественных и производственных зданий максимальные потоки теплоты, Вт, расходуемой на отопление и подогрев воздуха в приточной системе вентиляции можно определить по их удельным тепловым характеристикам


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.6)

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.7)


где qот и qв - удельные отопительная и вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3ЧоС); Vн - объем здания по наружному обмеру (без подвальной части), м3; a - поправочный коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий a = 0,54 + 22/(tв – tн).

Магазин:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Гараж:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Жилые дома: По нормативу на 1 человека 9Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка,в поселке 600 жителей, тогда А=9*600=5400Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Вспомогательные помещения при животноводческом помещении:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


2.1.2 Расход теплоты на горячее водоснабжение

Средний поток теплоты, Вт, расходуемой за отопительный период на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий находят по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.8)


где qг.в - укрупненный показатель среднего потока теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение одного человека с учетом общественных зданий поселка, принимается в зависимости от средней за отопительный период нормы потребления воды при температуре 55 оС на одного человека g, л/сут:

Максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение жилых и общественных зданий


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.9)


Для производственных зданий максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение, определяют по формуле

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.10)


где Gv - часовой расход горячей воды, м3/ч; rв - плотность воды, принимается равным 983 кг/м3; Св - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кгЧоС); tг - расчетная температура горячей воды, равная 55 оС; tх - расчетная температура холодной (водопроводной) воды, принимаемая в зимний период равной 5 оС, а летний период 15 оС.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


(q=250л/ч- расход на 1 душевую)

Для животноводческих помещений максимальный поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение (tг = 40...60 оС) для санитарно-технических нужд (подмывание вымени, мытье молочной посуды, доильных аппаратов, молокопроводов, шлангов и другого оборудования, уборка помещений), подсчитывают по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.11)


где b - коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течение суток, принимают b = 2,5; ni - число животных данного вида в помещении; gi - среднесуточный расход воды на одно животное, кг, принимают для коров 15 кг, телят и молодняка 2 кг, свиноматок 3 кг, свиней на откорме 0,5 кг.

Поток теплоты, Вт, расходуемой на горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий в летний период, по отношению к отопительному снижается и определяется по следующим формулам:

для жилых и общественных зданий

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.12)


для производственных зданий


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.13)


Жилые дома:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Для производственных зданий максимальный поток теплоты, расходуемой на горячее водоснабжение


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Животноводческое помещение:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкаТеплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


В летний период.

Жилые дома и общественные здания:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Для производственных зданий:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


2.1.3 Расход теплоты на технологические нужды

Поток теплоты, Вт, расходуемой на технологические нужды ремонтных мастерских и автогаражей, подсчитывают по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.14)


где y - коэффициент спроса на теплоту, равный 0,6...0,7; G - расход теплоносителя (воды или пара), кг/ч; h - энтальпия теплоносителя, кДж/кг; hвоз - энтальпия обратной воды или возвращаемого конденсата, кДж/кг (можно принять hвоз = 270...295 кДж/кг); p - коэффициент возврата обратной воды или конденсата, обычно принимаемый равным 0,7.

Расход пара D (G = D) для ремонтных мастерских можно принять равным 100...120 кг/ч.

Поток теплоты, Вт, расходуемой на технологические нужды животноводческих помещений, определяют по укрупненным нормам расхода пара и горячей воды на тепловую обработку кормов


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.15)


где b - коэффициент неравномерности потребления теплоты на технологические нужды в течение суток, принимают b = 4; Mi - количество подлежащего тепловой обработке корма данного вида в суточном рационе одного животного, кг; di - удельный расход пара или горячей воды на обрабатываемый корм данного вида, кг/кг; hi - энтальпия используемого пара или горячей воды, кДж/кг; ni - число животных данного вида в помещении.

Поток теплоты, Вт, расходуемой на пастеризацию молока


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.16)


где mм - масса молока, обрабатываемая в пастеризаторе, кг/ч; См - теплоемкость молока, равная 3,94 кДж/(кгЧоС); t’’м - температура молока после пастеризации, принимают t’’м = 85 оС; t’м - температура молока до пастеризации, (у охлажденного t’м = 5 оС, после дойки t’м = 35 оС).

Гараж:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Поток теплоты, расходуемой на технологические нужды животноводческих помещений:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкаТеплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


2.2 Построение годового графика тепловой нагрузки


Годовой расход теплоты на все виды теплопотребления можно определить аналитически или графически из годового графика тепловой нагрузки. По годовому графику устанавливаются также режимы работы котельной в течение всего года. Строят такой график в зависимости от длительности действия в данной местности различных наружных температур.

Средневзвешенная расчетная внутренняя температура определяется по выражению


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.17)


где Vi – объемы зданий по наружному обмеру, м3; ti –расчетные внутренние температуры этих зданий, оС.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


мф=6937,39 Вт/мм mτ=16,7 ч/мм

Разделим график на 8 прямоугольников и 8 треугольников:


1) S=267*2=534Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*7*2=7Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

2) S=7*248=1736Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*7*19=66,5Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

3) S=17*228=3876Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*20*17=170Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

4) S=32*208=6656Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*20*32=320Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

5) S=55*188=10340Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*55*20=550Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

6) S=63*168=10584Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*63*20=630Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

7) S=67*147=9849Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*67*22=737Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

8) S=88*116=10208Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка S=0,5*88*31=1364Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.18)


где F - площадь годового графика тепловой нагрузки, мм2; mф и mt - масштабы расхода теплоты и времени работы котельной, соответственно Вт/мм и ч/мм.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Проверка:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка,


что примерно соответствует данным, полученным на основе годового графика тепловой нагрузки.


2.3 Подбор котлов


Отопительно-производственные котельные в зависимости от типа установленных в них котлов могут быть водогрейными, паровыми или комбинированными - с паровыми и водогрейными котлами.

Расчетную тепловую мощность котельной принимают по тепловой нагрузке для зимнего периода


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.19)


где Фуст - суммарная тепловая мощность всех котлов, установленных в котельной, Вт.

В котельной должно быть не менее двух и не более четырех (стальных) или шести (чугунных) котлов, причем котлы однотипные по теплоносителю должны иметь одинаковую площадь поверхности нагрева. Устанавливать резервные котлы не допускается.

Если для покрытия нагрузок требуется горячая вода, и пар, то в зависимости от принятых параметров теплоносителей котельную оборудуют либо одними паровыми котлами, работающими как на паровые, так и на водяные сети (через водоподогреватели), либо водогрейными и паровыми котлами. В котельных последнего типа летом работают только паровые котлы, покрывающие нагрузку горячего водоснабжения и паровую технологическую нагрузку.

Число котлов в котельной


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.20)


где Фк - тепловая мощность одного котла, Вт.

Для более рационального использования котлов значение Фк должно быть равно или кратно летней тепловой нагрузке котельной Фр.л. Допускается работа котлов с перегрузкой или недогрузкой, не превышающей 25 % средней нагрузки.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Котёл «Универсал-5»

Площадь поверхности, м2 33,1

Число секций 30

Тепловая мощность, кВт 463


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка - установим 5 котлов.


Отопительный период работает с недогрузкой:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


В общем случае недогрузка не превышает допустимого значения 25%


2.4 Составление и расчет тепловой схемы котельной


2.4.1 Расчет расхода теплоносителя в прямой и обратной магистрали сети теплоснабжения

При централизованном теплоснабжении для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и, если возможно, для технологических целей в качестве теплоносителя должна использоваться вода [19].

Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха принимается равной 150 оС, в обратном трубопроводе она составляет 70 оС. И только в тех случаях, когда расчетная тепловая нагрузка Фр Ј 5,8 МВт, допускается применение в подающей магистрали воды с температурой 95...110 оС в соответствии с расчетной температурой в местных системах отопления.

Расход воды, м3/ч, в подающей магистрали тепловой сети может быть найден по выражению


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.21)


где Фр.в - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая теплоносителем водой, Вт; tп и tо - расчетные температуры прямой и обратной сетевой воды, оС; rо - плотность обратной воды (при tо = 70 оС rо = 977,8 кг/м3).

Расчетная тепловая нагрузка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.22)


где Фс.н - тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды (подогрев и деаэрация воды, отопление вспомогательных помещений и др.)

Фс.н = (0,03...0,1)(SФот+ + SФв +Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселкаSФг.в.+ SФт).


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Расход в обратной магистрали Gо меньше Gп на величину потерь в тепловых сетях (1...3 % от Gп) и расхода воды на горячее водоснабжение и технологические нужды. Эти потери восполняются подпиткой тепловой сети Gпп, м3/ч, деаэрированной водой в количестве


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.23)


где Фг.в - расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения, Вт; Фт.н.в - часть расчетной тепловой нагрузки на технологические нужды, покрываемой теплоносителем - водой, Вт; tг и tх - расчетная температура горячей и холодной воды, оС; rпп - плотность подпиточной воды, можно принять равной rо, кг/м3.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Расход воды в обратной магистрали, м3/ч


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.24)

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


2.4.2 Составление тепловой схемы котельной

Тепловая схема иллюстрирует взаимосвязь между отдельными элементами оборудования котельной и отображает тепловые процессы, связанные с трансформацией теплоносителя и исходной воды.

Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети показана на рисунке 2.2. Вода из обратной магистрали поступает во всасывающий коллектор сетевых насосов СН. Сюда же насосами ПН подается подпиточная вода в количестве Gпп.

Исходная вода для подпитки сети поступает из водопровода, проходит через подогреватель 1, фильтры химводоочистки 2, подогреватель химочищенной воды 3 и вакуумный деаэратор 4. В этом деаэраторе поддерживается вакуум 0,03 МПа за счет отсасывания из колонки деаэратора паровоздушной смеси водоструйным эжектором 5. Часть воды Gпер после сетевых насосов перепускается в обвод котлов 6 и смешивается с водой, нагретой в котлах, регулируя температуру в подающей магистрали на уровне, соответствующем температурному графику сети.

Для поддержания температуры на входе в котел tвх на уровне, исключающем выпадение конденсата из дымовых газов на хвостовых поверхностях нагрева котла, часть нагретой воды в количестве Gрец рециркуляционным насосом РН возвращается в напорный коллектор сетевых насосов.

Теплота этой воды используется также для нагрева добавочной воды в подогревателях 3 и 1.

При расчете тепловой схемы водогрейной котельной определяются температуры воды на входе и выходе из котла и в линии рециркуляции, а также расходы воды через котел, в линии перепуска и в линии рециркуляции.

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети.

1 - подогреватель исходной воды; 2 - фильтры химводоочистки; 3 - подогреватель химочищенной воды; 4 - деаэратор; 5 - эжектор; 6 - котлы; 7 - бак аккумулятор. ЭН, ПН, РН и СН - насосы соответственно эжекторный, подпиточный, рециркуляционный и сетевой.


Порядок расчета тепловой схемы следующий [4].

1. Температуру воды перед сетевыми насосами tсм определяют из уравнения теплового баланса точки смешения A


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.25)


где Gо - расход воды в обратной магистрали, м3/ч; Ср - теплоемкость воды, принимаемая равной 4,19 кДж/(кгЧоС); tпп - температура подпиточной воды, принимается равной температуре горячей воды, разбираемой потребителями непосредственно из сети, tпп = 60...70 оС; rпп - плотность подпиточной воды кг/м3,; rсм - плотность смешанной воды, принимают rсм = rо, кг/м3;

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


2. Расход воды на перепуск Gпер по линии обвода котла находят из уравнения теплового баланса при смешении потоков в точке Б


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.26)


где tвых - проектная температура воды за котлом (берется равным 95...115 оС); rвых и rп - плотность воды на выходе из котла и в подающей магистрали, кг/м3.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


3. Расход воды в линии рециркуляции Gрец для предварительно принятого значения tрец = 30...60 оС, перед поступлением воды в напорный коллектор сетевых насосов определяют из выражения


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.27)


где rрец и rдоб - плотность воды рециркулируемой (для принятого значения tрец) и добавочной (при температуре tх), кг/м3; hп - КПД подогревателя (hп = 0,97...0,98); Gдоб - расход добавочной воды с учетом потерь в тепловой схеме самой котельной (Gдоб = 1,05Gпп), м3/ч; tг - температура воды, подаваемой в деаэратор, tг = 70 оС; tх - температура холодной воды, tх = 5 оС.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


4.Температура воды на входе в котел tвх определяется из уравнения теплового баланса точки смешения В


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

=Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.28)


где rвх - плотность воды на входе в котел, кг/м3.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Температура tвх должна быть не менее 65 оС, если топливо - газ, и 45..55 оС, если топливо - уголь или мазут. В случае невыполнения этого условия следует повторить расчет пп. 3 и 4, приняв другие значения tрец и соответствующее ему значение Gрец.

5. Расход воды через котлы Gк, м3/ч, с учетом необходимости подогрева добавочной воды


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.29)

где rвых - плотность воды при температуре tвых, кг/м3.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Полученное значение должно соответствовать значению Gк из выражения


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.30)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Если это условие не выполняется расчет необходимо повторить, приняв новое значение tрец и соответствующее ему значение Gрец п.3.


2.5 Компоновка котельной


Компоновка предусматривает правильное размещение котельных агрегатов и вспомогательного оборудования в помещении котельной.

В зависимости от климатической зоны котельные строят закрытыми (при температуре tн < -30 оС), полуоткрытыми (tн = -20…-30 оС) и открытыми (tн > -20 оС). В закрытых котельных все оборудование размещают внутри здания; в полуоткрытых часть оборудования, не требующего постоянного наблюдения, выносят из здания; в открытых защищают только фронт котлов, насосы и щиты управления.

Оборудование котельной компонуют таким образом, чтобы здание ее можно было построить из унифицированных сборных конструкций. Одна торцевая стена должна быть свободной на случай расширения котельной. В котельных площадью более 200 м2 предусматриваются два выхода, находящихся в противоположных сторонах помещения, с дверьми, открывающимися наружу. Одна из дверей по размерам должна обеспечивать возможность переноса оборудования котельной (хотя бы в разобранном виде). При размещении оборудования необходимо соблюдать следующие требования.

Расстояние от фронта котлов до противоположной стены должно быть не менее 3 м, при механизированных топках не менее 2 м. Для котлов, работающих на газе или мазуте, минимальное расстояние от стены до горелочных устройств 1 м. Перед фронтом котлов допускается устанавливать дутьевые вентиляторы, насосы и тепловые щиты. При этом ширина свободного прохода вдоль фронта принимается не менее 1,5 м. Проходы между котлами, котлами и стенами котельной оставляют равным не менее 1 м, а между котлами с боковой обдувкой газоходов - 1,5 м. Чугунные котлы с целью сокращения длины котельной устанавливают попарно в общей обмуровке. Просвет между верхней отметкой котлов и нижними частями конструкций покрытия здания должен быть не менее 2 м.


2.6 Технико-экономические показатели работы котельной


Работа котельной оценивается ее технико-экономическими показателями.

Часовой расход топлива, кг/ч


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.31)


где Фр - расчетная тепловая нагрузка котельной, Вт; q - удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг (кДж/м3),; hк.а - КПД котельного агрегата. Если в котельной установлены паровые и водогрейные котлы, то под hк.а понимают его среднезвешенное значение для котлоагрегатов обоего вида с учетом доли вырабатываемой им теплоты.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Часовой расход условного топлива, кг/ч


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.32)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Годовой расход топлива (т или тыс.м3)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.33)


где Qгод - годовой расход теплоты, ГДж/год.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Годовой расход условного топлива (т или тыс.м3)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.34)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка

Удельный расход топлива (т/ГДж или тыс.м3/ГДж)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.35)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Удельный расход условного топлива (т/ГДж или тыс.м3/ГДж)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.36)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Коэффициент использования установленной мощности котельной


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (2.37)


где Фуст - суммарная тепловая мощность котлов, установленных в котельной, МВт; 8760 - число часов в году.


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


3. Гидравлический и тепловой расчет сети теплоснабжения


3.1 Общие сведения о тепловых сетях


Тепловыми сетями называют систему трубопроводов, поставляющих тепловую энергию потребителям. В зависимости от вида транспортируемого теплоносителя тепловые сети разделяют на водяные и паровые. Водяные системы теплоснабжения могут быть закрытыми и открытыми. В закрытой системе вся вода возвращается к источнику теплоснабжения, в открытой - часть воды из тепловой сети разбирается потребителями на горячее водоснабжение.

По числу параллельно идущих теплопроводов различают одно-, двух-, и многотрубные теплофикационные сети.

Более прогрессивна открытая двухтрубная система теплоснабжения с непосредственным разбором воды на нужды горячего водоснабжения из тепловых сетей. Затраты на строительство таких систем по сравнению с многотрубными снижаются на 40...50 %.


3.2 Гидравлический расчет тепловых сетей


Цель гидравлического расчета - определить диаметры теплопроводов, потери напора в них, подобрать сетевые насосы и другое оборудование, предназначенное для транспортировки теплоносителя.

Потери давления в тепловой сети вызваны трением воды или пара о стенки трубопроводов и местными сопротивлениями (котел, арматура, компенсаторы, фасонные части труб и др.)

Для участка теплопровода постоянного диаметра потери давления, Па, определяют по выражению

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.1)


где l - длина прямого участка трубопровода, м; lэ - условная дополнительная длина прямых труб, эквивалентная по потери давления местным сопротивлениям рассматриваемого участка, м; Dр - потери давления на 1 м трубы (для магистральных тепловых сетей принимают Dр = 60...80 Па/м, для ответвлений от главной магистрали Dр = 200...300 Па/м).

Значение lэ находят по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.2)


где Sz - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; d - внутренний диаметр трубы, м; l - коэффициент трения.

По данным профессора С.Ф.Копьева, коэффициент трения и диаметр стальных водопроводов связывает зависимость


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.3)


Для паропроводов коэффициент l уменьшают на 10...20 %.

Диаметр трубопровода определяют по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.4)


где Gп - расход теплоносителя, т/ч, с учетом плотности теплоносителя – воды); r - средняя плотность теплоносителя, кг/м3.

Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


(взяты 2 – задвижки нормальные и 2 – отвода гнутых R=2d)


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


3.3 Тепловой расчет сетей


Цель теплового расчета сетей - определить толщину тепловой изоляции и падение температуры теплоносителя на данном участке трассы.

Толщину теплоизоляционного слоя определяют по нормам удельных потерь теплоты или на основе технико-экономических расчетов. При этом толщина тепловой изоляции трубопровода данного диаметра условного прохода не должна превышать предельного значения.

Удельные потери теплоты, Вт/м, 1 м трубопровода данного диаметра определяют по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.5)


где t1 - расчетная температура теплоносителя, оС: для водяных сетей - средняя за год температура воды, для паровых сетей и сетей горячего водоснабжения - максимальная температура теплоносителя; t2- температура окружающей среды, оС: для надземной прокладки - среднегодовая температура наружного воздуха, для подземной (в непроходных каналах и бесканальной)- среднегодовая температура на глубине заложения оси трубопровода (принимают равной +5 оС); R - общее тепловой сопротивление, м2Ч оС /Вт.

Пренебрегая сопротивлением тепловосприятию от теплоносителя к стенке трубопровода и сопротивлением теплопроводности самой стенки, общее тепловое сопротивление при надземной прокладке сети определяют по формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.6)


Сопротивление теплопроводности слоя тепловой изоляции


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.7)


где dн.и и dв.и - наружный и внутренний диаметры изоляции, м; lи - теплопроводность материала изоляции, Вт/(м2Ч оС).

Тепловое сопротивление наружной поверхности изоляции


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.8)


Коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции, Вт/(м2Ч оС), определяют по эмпирической формуле


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка (3.9)


где tн.и - температура наружной поверхности изоляции, оС; u - скорость воздуха у поверхности изоляции, м/с.

для подающей трубы:


Теплоснабжение животноводческого помещения и жилого поселка


Полученные удельные потери теплоты удовлетворяют допустимым нормам.


Литература


1.Драганов Б.Х. Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве.—М.: Агропромиздат,1991.

2.Захаров А.А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве.—М.: Колос,1995.

3.Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве.—М.: Агропромиздат,1986.

4.Лекомцев П.Л., Артамонава Л.П. Теплотехника. Методическое пособие к курсовой работе.—Ижевск.: ИжГСХА,1997.

Похожие работы:

  1. •  ... вентиляционной системы животноводческих помещений
  2. • Проектирование системы вентиляции животноводческого ...
  3. • Гигиеническая оценка помещений для телят ...
  4. •  ... температуры воздуха в животноводческом помещении
  5. • Расчет вентиляционной системы животноводческого ...
  6. •  ... установки животноводческого помещения
  7. • Применение дезинфицирующих средств, дератизация ...
  8. • Планирование развития систем теплоснабжения
  9. • Проект источника теплоснабжения для промышленного ...
  10. • Проект комплексной механизации водоснабжения ...
  11. • Анализ энергоэффективности системы теплоснабжения ...
  12. • Расчет аппарата воздушного охлаждения
  13. • Разработка экологического паспорта ...
  14. • География тепловой электроэнергетики России.
  15. • Особенности загрязнения, заражения и обеззараживания ...
  16. •  ... основами проектирования животноводческих объектов
  17. • Отопление и вентиляция сельскохозяйственного здания
  18. • Методика расчета теплоснабжения промышленного жилого ...
  19. • Механизация животноводства
Рефетека ру refoteka@gmail.com