Расчет и организация системы приточной и вытяжной вентиляции для одного из животноводческих помещений

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Содержание

Введение

1. Выбор расчетных параметров наружного воздуха для трех периодов года

2. Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха для трех периодов года

3. Уравнение теплового баланса для трех периодов года

4. Определение воздухообмена в помещении для трех периодов года

5. Расчет воздухообменов приточно-вытяжной системы вентиляции

6. Подбор оборудования приточного центра

7. Аэродинамический расчет приточной системы вентиляции

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В гражданских, промышленных, а также животноводческих зданиях воздух должен быть достаточно нагрет и чист, умеренно влажен. Поддержание параметров внутреннего воздуха на требуемом уровне, удаление из помещения загрязненного воздуха и подача чистого воздуха - основные задачи вентиляции.

Вентиляция представляет собой совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающих расчетный воздухообмен в помещениях жилых, промышленных и животноводческих зданий.

Создание оптимального микроклимата имеет первостепенное значение для обеспечения продуктивности животных при меньших затратах кормов.

На долю обеспечения оптимального микроклимата животноводческих помещений приходится от 50 до 75% годового энергопотребления на технологические нужды фермы.

О значимости процесса создания микроклимата свидетельствует то факт, что потребность животноводства страны только на обеспечение этого процесса составляет примерно 14..15 млн. т условного топлива.

При разработке системы обеспечения оптимального микроклимата одной из основных задач является организация требуемого воздухообмена в животноводческих помещениях. Особое значение при этом приобретает расчёт расхода воздуха, подаваемого или удаляемого при вентиляции помещений.

Содержание животных в холодных, сырых и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению продуктивности, увеличению расходов кормов.

Задачи данного курсового проекта - расчет и организация системы приточной и вытяжной вентиляции для одного из животноводческих помещений.

1. Выбор расчетных параметров наружного воздуха для трех периодов года

В данном курсовом проекте необходимо осуществить вентиляцию и отопление сельскохозяйственного здания в г. Иваново, в котором содержатся поросята - 10 кг, 500 голов.

В зависимости от расчетных параметров наружного воздуха при проектировании вентиляции и отопления различают три периода года: холодный (зимний), переходный и теплый (летний).

Расчетные параметры наружного воздуха принимают для заданного месторасположения объекта по СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Вносим расчетные параметры наружного воздуха в таблицу 1.

Таблица 1 Состояние наружного воздуха

Период года Параметры	Холодный, по парам. Б	Переходный	Теплый
Температура, оС.	-29	10	22,2
Энтальпия, кДж/кг	-28,6	22,5	49,8
Скорость воздуха, м/с	3,6	-	2,8

2. Выбор расчетных параметров внутреннего воздуха для трех периодов года

Расчетные параметры воздуха в помещениях принимают в соответствии с нормами технологического проектирования.

Отраслевые нормы технологического проектирования (ОНТП) регламентируют основные параметры микроклимата: помещения для крупного рогатого скота (ОНТП 1-77), свиноводческих помещений (ОНТП 2-85), помещений для содержания овец (ОНТР 5-85) и птицеводческих помещений (ОНТП 4-85).

Для поросят принимаем для холодного и переходного периода температуру внутреннего воздуха tв=20 оС.

В летний период tв=27 оС.

3. Уравнение теплового баланса для трех периодов года

При расчете необходимо учесть изменение норм выделений в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха, значит, количества выделяющихся вредностей необходимо рассчитывать для трех периодов года.

Холодный период

Уравнение теплового баланса:

Qот.в. = Qж + Qосв - Qтп - Qв - Qисп (Вт)

Влаговыделения (г/ч) в помещении для животных складываются из влаги Wж, выделяемой животными, и влаги Wпов, испаряющейся с поилок, кормушек, пола и других мокрых поверхностей.

Количество влаги, выделяемой животными:

Wж = w?n

где w- влаговыделения одним животным, г/ч;

n - количество животных.

Wж=41,6*1,5*500=31200 (г/ч).

На величину дополнительных влаговыделений заметное влияние оказывают температура и относительная влажность внутреннего воздуха. Поверхностная плотность влаговыделений (удельные влаговыделения) щ с площади смоченных поверхностей Fсм определяется в зависимости от температуры воздуха в помещении. Для температуры внутреннего воздуха tв=20 оС щ=15 г/(м2 ч):

Wпов= Fсм?щ=1296*15=19440 (г/ч)

При расчете влаговыделений учитываются дополнительные влаговыделения с открытых водных поверхностей. На величину дополнительных влаговыделений оказывают большое влияние температура и относительная влажность внутреннего воздуха. Wдоп принимают в размере 10% от влаговыделений всеми животными:

(г/ч)

Общие влаговыделения:

Wобщ =31200+19440+3120 =53760 (г/ч).

Определяем тепловую нагрузку на систему вентиляции:

(Вт)

где с - удельная теплоемкость воздуха, с = 1,005 кДж/(кг·К);

с = 1,2 кг/м3 - плотность воздуха;

Vв - расчетный воздухообмен, м3/ч;

tв, tн - температура внутреннего и наружного воздуха, соответственно.

(Вт)

Тепловыделения от животных:

где: Qсв - свободная теплота выделяемая одним животным (Вт).

n - количество животных.

(Вт)

Теплопоступления от осветительных приборов:

Qосв = F?qосв

где F- общая площадь пола, м2;

qосв- тепловая мощность ламп, приходящаяся на единицу пола, принимаемая равной 5 Вт/м2:

Qосв =1296 ?5=6480 (Вт).

Тепловая нагрузка на испарение влаги с открытых поверхностей:

где: r - удельная теплота парообразования; r=2,5 кДж/г

W - общие влаговыделения.

(Вт)

Теплопотери помещения по укрупненным показателям определяется по следующей формуле:

Qт.п.= q?V(tв -tн ),

где q- удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3?оС;

V- объем помещения, м3;

tв и tн -соответственно температуры внутреннего и наружного воздуха, оС.

Удельная тепловая характеристика здания для поросят 10кг: .

Qт.п.= 0,407·5184·(20-( -29))=103384,5 (Вт).

Qот.в. = 24120+6480-103384,5-44320,5-37363,2=-154468,2(Вт)

Переходный период

Уравнение теплового баланса:

Qизб = Qж + ++Qосв - Qтп (Вт)

В переходный период тепловыделения от животных, тепловыделения от осветительных приборов не изменяются.

Скрытые тепловыделения от животных:

(Вт),

где r - скрытая теплота парообразования водяных паров, кДж/г;

Вт

Тепловыделения от солнечной радиации:

где: - коэффициент, зависящий от типа остекления, (для одинарного остекления =1,45);

- поверхностная плотность теплового потока через остекление,(для 56° с.ш. и направления юг q0=145);

- площадь поверхности остекления;

- поправочный коэффициент, =1;

- площадь горизонтальных проекций перекрытий;

- термическое сопротивление передачи;

- эквивалентная разность температур;

- эквивалентная разность температур в зависимости от географической широты, конструкции и цвета кровли.

где: n - коэффициент, зависящий от расположения поверхности, n=1;

- нормативный перепад температур, =40 С.

(Вт)

Теплопотери помещения по укрупненным показателям определяется по следующей формуле:

Qт.п.= q?V(tв -tн ),

где q- удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3?оС;

V- объем помещения, м3;

tв и tн -соответственно температуры внутреннего и наружного воздуха, оС.

Удельная тепловая характеристика здания для поросят(10кг): .

Qт.п.= 0,407·5184·(20-10)=21098,88 (Вт).

Qизб= 24120+21666,66+29023,1+6480-21098,88=60190,88(Вт).

Теплый период

Уравнение теплового баланса:

Qизб = Qж + ++Qосв - Qтп (Вт)

В летний период тепловыделения от осветительных приборов не изменяются, а тепловыделения от солнечной радиации принимаем как в переходном периоде.

Тепловыделения от животных:

(Вт)

Скрытые тепловыделения от животных:

(Вт)

Теплопотери помещения по укрупненным показателям определяется по следующей формуле:

Qт.п.= q?V(tв -tн ),

где q- удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3?оС;

V- объем помещения, м3;

tв и tн -соответственно температуры внутреннего и наружного воздуха, оС.

Удельная тепловая характеристика здания для поросят(10кг): .

Qт.п.= 0,407·5184·(27-22,2)=10127,46 (Вт).

Qизб = 13320+31777,77+29023,1+6480-10127,46=70473,41 (Вт).

4. Определение воздухообмена в помещении для трех периодов года

Холодный период:

Определение воздухообмена на ассимиляцию выделений паров и углекислого газа:

Выбираем большее значение и в дальнейшем принимаем его за расчетное.

Переходный период:

Летний период:

5. Расчет воздухообменов приточно-вытяжной системы вентиляции

Системы вентиляции должны обеспечивать требуемые воздухообмены в холодный, переходный и теплый периоды года. Расход вентиляционного воздуха определяется исходя из данных о выделениях в помещении водяных паров, избыточной теплоты, газов и других вредностей и с учетом требований к составу воздушной среды внутри помещения.

Холодный период

На поле I-d-диаграммы наносим точку Н с параметрами наружного воздуха и Iн. От полученной точки проводим луч процесса нагрева наружного воздуха в калорифере при постоянном влагосодержании. Затем наносят точку В с расчетными параметрами внутреннего воздуха и Iв.

Определяем тепловлажностное отношение е (угловой коэффициент луча процесса), характеризующее состояние воздуха при вентиляции, для каждого периода по формуле:

.

Луч процесса показывает, в каком направлении могут изменяться параметры состояния воздуха: температура, относительная влажность, влагосодержание и энтальпия.

Через точку В проводим прямую, параллельную полученному угловому коэффициенту, до пересечения с линией постоянного влагосодержания dн. Полученная таким образом точка П имеет параметры и Iп, которые являются искомыми параметрами приточного воздуха.

Расход вентиляционного воздуха определяются из условий удаления выделяющихся: тепловой воздухообмен аэродинамический вентиляция

водяных паров:

,

где св- плотность внутреннего воздуха, принимаемая равной 1,2 кг/м3.

;

углекислого газа:

,

где VГ - объем выделившегося в помещении вредного газа, л/ч; Св - допустимая концентрация вредного газа в воздухе помещения, для свинарников ПДК С02 Св=2,0 л/м3; Сн - концентрация углекислого газа в наружном приточном воздухе, л/м3 (принимается Сн=0,3…0,5 л/м3).

.

Если в результате расчета воздухообмена окажется, что объем воздуха для удаления избытка углекислоты или других газов больше объема воздуха, необходимого для удаления избытка влаги или температура нагрева воздуха превышает 45 оС, то подогрев приточного воздуха необходимо вести до более низкой температуры. На I-d-диаграмме этой температуре соответствует точка П\ . Подогрев воздуха следует вести до температуры tk=tп`-(1,2…1,6) оС (точка К). Если от точки П\ провести луч процесса с раннее полученным значением углового коэффициента до температуры, соответствующей точке В, то получим точку В\ с относительной влажностью цВ\ . Так как эта величина не превышает оптимальную, т.е. цВ, то расчет считается законченным.

Определяем рекомендуемый воздухообмен в помещении:

Lн=lн?m,

где lн- норма минимального воздухообмена на 1 кг живой массы, в данном случае для холодного периода года lн = 15 м3/ч? кг; m- общая масса животных (расчетная масса одного поросенка 10 кг).

Lн=15? 500 ?10/100 = 750 (м3/ч).

Расход вентиляционного воздуха принимаем из условий удаления выделяющихся водяных паров LW=3513,5 м3/ч будет являться расчетным.

Переходный период

На I-d-диаграмме наносят точку Н с параметрами наружного воздуха tн=+10 оС и Iн. Через эту точку проводят прямую, параллельную лучу процесса с угловым коэффициентом:

до пересечения с изотермой tв в точке В с параметрами dв , цв и Iв.

Анализ этих параметров указывает на большую относительную влажность воздуха в точке В, уменьшить которую до требуемой нормы можно путем подогрева части наружного воздуха. Количество воздуха, которое необходимо подогреть, рассчитывается с помощью I-d-диаграммы. Через точку В\ проводят прямую, параллельную лучу процесса с тем же угловым коэффициентом е, до пересечения с линией постоянного влагосодержания точки Н, получаем таким образом точку П.

Количество приточного воздуха, потребного для удаления избытков теплоты, определяется следующим образом:

.

Для ассимиляции влаговыделений:

.

Определяем рекомендуемый воздухообмен в помещении:

Lн=45? 500 ?10/100 = 2250 (м3/ч).

Теплый период

На поле I-d-диаграммы наносим точку Н с параметрами наружного воздуха tн и Iн. Через эту точку проводят прямую, параллельную лучу процесса с угловым коэффициентом:

.

до пересечения с изотермой tв в точке В.

Расход вентиляционного воздуха определяется из условий удаления выделяющегося углекислого газа:

.

Определяем рекомендуемый воздухообмен в помещении:

Lн=70? 500 ?10/100 = 3500 (м3/ч).

6. Подбор оборудования приточного центра

1. Расчет калорифера

Расчет калориферов проводят в следующей последовательности. Определяем тепловую мощность калориферной установки по формуле исходя из уравнения теплового баланса:

Фк = -Qж - Qосв + Qтп +Qв +Qисп



Рассчитываем требуемую площадь живого сечения fТ калориферов для прохода воздуха:

,

где нс - массовая скорость воздуха, кг/(м2с); для водяных калориферов массовую скорость принимают равной 7..10 кг/(м2с).

.

Подбираем калорифер КВБ-П №6 с площадью живого сечения fд=0,1392 м2.

Ставим два таких калорифера на проход.

Определяем действительную массовую скорость воздуха:

.

Вычисляем скорость горячей воды в трубках калориферов (она должна находиться в пределах 0,3…0,5 м/с):

,

где Ф-тепловая мощность системы вентиляции, кВт; св - удельная теплоемкость воды, кг/м3; tг и tо -температура горячей и обратной воды (после калорифера), оС; fтр- площадь сечения трубок, м2, для калорифера КВБ-П №8 fтр=0,00154 м2.

Коэффициент теплопередачи к калорифера:

к =52 Вт/ (м2?оС ).

Вычисляем требуемую площадь поверхности теплообмена калорифера:

,

где tср - средняя температура теплоносителя, определяемая как средняя арифметическая температура горячей и обратной воды; t`ср-средняя температура воздуха, определяемая как средняя арифметическое значение начальной и конечной температур воздуха.

tср=;

t`ср=;

Устанавливаем 2 калорифера по теплоносителю марки КВБ-П №6.

2. Подбор фильтра

Фильтр подбирается по производительности, рассчитанной для холодного периода, которая составляет , а также по степени очистки и предъявляемым к нему требованиям ( степень очистки, род улавливаемых загрязнителей и т.д.). Для животноводческого помещения применяем фильтр со степенью очистки 55% ( фильтр III класса очистки), основным загрязнителем которого является пыль размером 10-50 мкм.

Фильтры ФяГ состоят из рамки, изготавливаемой из картона или оцинкованной стали, внутри которой уложен фильтрующий материал в виде гофр, опирающийся со стороны выхода воздуха на сетку гофрированной (волнообразной) формы.

Фильтры типа ФяГ предназначены для очистки наружного и рециркулярного воздуха в системах приточной вентиляции и кондиционирования для помещений различного назначения: бытовых административных и промышленных зданий.

В процессе эксплуатации фильтров следует контролировать их аэродинамическое сопротивление по показаниям манометра, подсоединенного к штуцерам, устроенным в стенках воздухоочистных камер до и после фильтров.

При достижении перепада давления, рекомендуемого для данного фильтра, или исходя из располагаемого давления в системе, фильтры необходимо заменять.

Таблица 4. Технические требования и характеристики

Класс фильтра ФяГ по ГОСТ Р 51251-99, ЕN 779 (Eurovent 4/9)	Сопротивление, Па	Эффективность очистки,%
	начальное	конечное
	глубина, L, мм
	48	100
G3 (EU3)	40-70	30-55	200	55

Фильтры работоспособны и сохраняют свои технические характеристики при температуре очищенного воздуха от -40°С до +70°С. Окружающая среда и фильтруемый воздух не должны содержать агрессивных газов и паров.

Параметры фильтров определялись согласно ГОСТ Р 51251 - 99 «Руководства по испытанию и оценке воздушных фильтров для систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха»/М. Стройиздат, 1999.

Таблица 5. Характеристика подобранного фильтра

Индекс фильтра ФяГ	Габаритные размеры, мм	Производительность фильтра, м3/ч	Масса, кг
	высота A	ширина B	глубина L
3(4)056	610	610	48	3100-4400	1,8

В данном помещении устанавливаем 1 фильтр ФяГ 3(4)056.

3. Подбор утеплённого клапана

Клапаны воздушные утепленные предназначены в качестве воздухозаборных клапанов в вентиляционных системах. Клапан состоит из корпуса (из оцинкованной стали), внутри которого на подшипниках скольжения установлены поворотные лопатки , ТЭНов (мощностью 0,25 кВт) и привода (ручного и электрического). Каждая лопатка имеет коробчатое сечение. Клапаны могут использоваться для режимов «открыто-закрыто » или плавного регулирования количества воздуха. В качестве исполнительного механизма может использоваться ручной привод, привод фирмы «Belimo ».

Клапаны предназначены для использования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха и могут применяться для регулирования количества воздуха и газовых смесей, агрессивность которых, по отношению к оцинкованной стали, не выше агрессивности воздуха, с температурой до 80 °С, не содержащих пыли и других твердых примесей в количестве более 100 мг/м 3 , а также липких веществ и волокнистых материалов. Клапаны предназначены для эксплуатации в условиях умеренного климата (У) категории размещения 1 по ГОСТ 15150, и для экспорта в условиях умеренного (У)и тропического (Т) климата категории размещения 1 по ГОСТ 15150-69.

4. Подбор вентилятора

Вентилятор выбирается на основе гидравлического расчёта . Определяем количество раздающих устройств, исходя из условия равенства скорости движения воздуха в жалюзийной решётке и скорости на последнем участке.

Общая площадь жалюзийных решёток:

где - скорость движения воздуха в жалюзийной решётке, .

Количество жалюзийных решёток:

где - площадь живого сечения жалюзийной решётки, . Для РС-Г 425х75 составляет .

Расход воздуха на последнем участке:

Скорость воздуха на последнем участке:

где - диаметр канала, .

Так как система имеет две ветви, то количество участков на каждой из них составляет 17. На аксонометрической схеме производим разбиение участков - отрезков воздуховода с постоянным сечением и расходом. За расчётное направление принимаем наиболее протяжённое.

Потери на участке складываются из потерь на трение и потерь напора в местных сопротивлениях на участке.

В инженерной практике потери давления на трение определяют по формуле:

где - коэффициент учёта шероховатости стенок и скорости воздуха, для стальных трубопроводов принимается 1, для кирпичных - 2,2; - табличное значение удельных давления на трение, ; - длина участка, .

Гидравлические потери давления на местные сопротивления определяются по формуле:

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; - динамическое давление, .

Общие потери давления в сети воздуховодов для стандартного воздуха определяются по формуле:

Определив потери давления во всей системе, которые составили ,приведя их к параметрам каталога



а также по расходу определяем по каталогам вентилятор ВР 300-45-4, характеристики которого приведены в приложении. КПД вентилятора , установочная мощность . Характеристики вентилятора ВР 300-45-4 приведены в таблице 6.

Габаритные размеры (рис.1) приведены в таблице 7.

Таблица 7. Габаритные размеры вентилятора ВР 300-45-4

№ вентилятора	Размеры, мм
	А	А1	А2	А3	А4	а1	а2	Lmax	l	h	L1	L2
ВР 300-45 № 4	260	200	200	334	334	285	285	680	193	510	110	500
№ вентилятора	Размеры, мм	N	n	n1	n2
	L3	D	D1	d	d1	d2	t1	t2
ВР 300-45 № 4	290	403	430	7	7	10	100	100	8	12	2	2

Размеры входа в шахту составляют 220х220, что обеспечивает скорость в пределах 11,8 м/с, решётки устанавливаются с трёх сторон.

7. Аэродинамический расчет приточной системы вентиляции

Движение воздуха по воздуховодам сопряжено с преодолением сопротивлений трения воздуха о стенки воздуховодов и местных сопротивлений.

Расчет воздуховодов сводится к определению размеров их поперечного сечения, а также потерь давления на отдельных участках и в системе в целом.

Потери давления в местных сопротивлениях вызываются изменением направления и скорости движения воздушного потока. К местным сопротивлениям относятся повороты, диафрагмы, различные фасонные части, решетки и т.д.

Воздуховоды систем вентиляции и воздушного отопления рекомендуется проектировать круглого сечения с целью уменьшения расхода материалов и потерь давления.

При расчете размеров сечения используют рекомендуемые скорости, установленные исходя из экономических соображений и технических требований.

Рекомендуемые скорости движения воздуха в элементах вентиляционных систем с механическим побуждением составляют:

в жалюзийных решетках - 1…2м/с;

в приточных шахтах - 4..6 м/с;

в вертикальных воздуховодах и каналах - 5…8 м/с;

в горизонтальных воздуховодах 6…12 м/с.

Гидравлические потери давления на трение определяются по формуле:

,

где ДРтр- потери давления на трение, Па; ????коэффициент сопротивления трения; l - длина воздуховода, по которому идет неизменное количество воздуха, м; d - диаметр, м; щ - скорость перемещения воздуха, м/с; ?- плотность воздуха, кг/м3.

В инженерной практике потери давления на трение определяют по формуле:

ДРтр=Rl,

ДРтр=R?2,97=2,67 Па,

где R - гидравлические потери давления на трение в круглых воздуховодах на 1 м их длины, Па/м.

Величина R для круглых воздуховодов из листовой стали при стандартных параметрах воздуха можно определять по dэv и действительной скорости движения воздуха в канале Vд по номограмме [5, c.162].

Гидравлические потери давления на местные сопротивления Z определяются по формуле:

,

,

где ?? - сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке воздуховода, Рд- динамическое давление воздуха, Па.

Общие потери давления в сети воздуховодов для стандартного воздуха определяются по формуле:

? Н=??Rl???,

? Н=2,67+6,2=8,82 Па.

Заключение

В данном курсовом проекте в соответствии с заданием была запроектирована система отопления и вентиляции свинарника (поросят до 10кг) на 500 голов г. Иваново. Были рассчитаны вредности в помещении, теплопоступления и теплопотери. Был произведен расчет воздухообменов в зимний, переходный и летний периоды года. Было подобрано оборудование для приточной камеры: 4 калорифера по воздуху и параллельно по теплоносителю марки КВБ-П №6, вентилятор ВР 300-45-4, число оборотов n=2900 об/мин.

Была рассчитана аэродинамика воздуховодов для летнего и переходного периодов года: подобраны количество и размеры вытяжных шахт, оконных проемов, обеспечивающих удаление вредностей из помещения, где содержатся животные.

Воздух подается через воздуховоды с приточными решетками, сечением 425х75.

Всего на один приточный центр - 34 решетки.

В переходный период приток воздуха осуществляется через 10 открытых окон, а удаляется необходимое количество воздуха через шахты, необходимое число шахт 4 штуки.

Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

2. Богословский В.Н. «Отопление и вентиляция». Учебник для вузов. В 2-х ч. Ч. 2. Вентиляция. М., Стройиздат, 1976.

3. Драганов Б.Х. «Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве» - М.: Агропромиздат, 2010.

4. Драганов Б.Х. «Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве»: Учеб. пособие для вузов - М.: Агропромиздат, 1991.

5. Кирюшатов А.И. «Отопление и вентиляция животноводческих комплексов и ферм». Методические указания к курсовому и дипломному проектированию; СИМСХ им. М.И. Калинина; Сарат.с.-х.ин-т им. Н.И. Вавилова.- Саратов, 1988.

6. Родин А.К. «Вентиляция производственных зданий агропромышленного комплекса». Учеб. пособие: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». Саратов. 2012.

Размещено на Allbest.ru

...