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**, 0C |
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,
|
Теплоусвоения,
|
||
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 |
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
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 :
;
;
;
;
.
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:
.
.
.
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.
Расчет площадей отдельных зон пола
A=96000 mm; B=72000 mm.
Рис.1. Зоны пола рассчитываемого помещения.
;
;
;
;
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 |
Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена
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.
.
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:
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
Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротопринт БАТУ. 2001 г.
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.