работа по курсу Электротехнологии в животноводстве и растениеводстве: "Расчёт и выбор электрокалориферных установок для отопительно-вентиляционных систем"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКИЙ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.Д. ГЛИНКИ»

КАФЕДРА Электрофикации сельского хозяйства

Курсовая работа

по курсу

Электротехнологии в животноводстве и растениеводстве:

"Расчёт и выбор электрокалориферных установок для отопительно-вентиляционных систем"

Выполнил студент группы М 4-5:

Пастушков Иван Владимирович

Проверил: Савицкас Роман Каземирович

Воронеж 2009

Дано:

- средняя масса животных

- количество голов

- температура наружнего воздуха

- величина относительной влажности воздуха

- температура внутри коровника

- удельная длина

- удельный объём

- коэффициент теплоотдачи окна и ворот

- коэффициент теплоотдачи перекрытий

- необходимый напор вентилятора

- высота помещения по нормам

1. Определение мощности электрокалорифера, граничной температуры наружного воздуха самоотопления помещения, расчётной температуры наружного воздуха самоотопления помещения, расчётной температуры наружного воздуха и годового расхода электроэнергии на отопление.

1.1.1 Расчет

стены-бетон:

кирпич силик.:

1.1.2 Определение поправочного коэффициента влаговыделения при C

1.1.3Определение влаги выделяемой всеми животными в течении часа:

1.1.4 Определение поправочного коэффициента тепловыделения при C:

1.1.5 Определение мощности теплового потока от животных:

1.1.6 Расчет тепловой характеристики помещения:

Коэффициент теплоотдачи стен:

1.1.7 Необходимая тепловая мощность электрокалориферной установки:

1.2 Проверка тепловой мощности электрокалорифера проводится по уравнению

теплового баланса:

1.2.1Определение теплопотерь через ограждения:

1.2.2 Определение теплопотерь на испарение влаги:

1.2.3 Определение объема необходимого вентиляционного воздуха для удаления

избытка влаги:

1.2.4 Определение объема необходимого вентиляционного воздуха для удаления

избытка углекислого газа из помещения:

Из двух объемов расчетного вентиляционного воздуха выбираем наибольший, т.к. он обеспечит удаление из помещения избыток углекислого газа и влаги.

1.2.5. Определение теплопотерь с вентиляционным воздухом:

1.2.6. Определение тепловыделения всех животных за 1 час:

1.2.7. Определение необходимой теплопроизводительности электрокалориферной

установки для отопления коровника:

1.2.8. Определение необходимой тепловой мощности электрокалорифера:

Вывод: 1.Практически результаты обоих методов расчета очень близки (различие 6%), что свидетельствует об адекватности обоих методов расчета.

1.2.9. Выбор электрокалориферной установки производим исходя из результатов расчета, т.е. ее тепловая мощность должна быть не менее 250.488 кВт.

Ввиду того, что единичная тепловая мощность электрокалориферов с/х назначения не превышает 90кВт,кроме того учитывая удобство при эксплуатации необходимость остановки на ТР и ТО принимаем 4 электрокалориферные установки СФОЦ-60/0,50T

=270 кВт

1.3 Определение граничной температуры наружнего воздуха, до которой в коровнике

поддерживается температура воздуха 9.5 С за счет тепловыделения животных.

Пусть Разность между рассчитанной и заданной должна быть менее

единицы.

1.3.1 Определение граничной температуры наружнего воздуха, до которой в коровнике поддерживается температура воздуха 9.5 С за счет тепловыделения животных и калорифера.

Пусть t.нг0=-25.Разность между рассчитанной и заданной должна быть менее единицы.

Принимаем = -4 и =-25

1.3.2 Определение условной средней температуры наружнего воздуха отопительного периода.

Принимаем условную среднюю температуру наружнего воздуха отопительного периода =-11.

1.3.3 Определение средней тепловой мощности, необходимой для подогрева

приточного воздуха

1.3.4 Определение годового расхода электроэнергии на отопление коровника:

2.Выбор вентиляторов, электрокалориферов и расчет мощности электропривода.

2.1 Согласно расчету общая производительность вентиляторов должна быть не ниже = м куб. в час, а с учетом потерь в трубопроводе Кз=1.1

Электрокалориферные установки СФОЦ-60/0.5T оснащаются высоконапорными центробежными вентиляторами Ц4-70 N=5 с подачей нагретого до 50 С воздуха в обьеме 4000м.куб. в час при напоре 550 Па, соответственно, таким образом 4 установки вместе подадут 16000м.куб. в час. Очевидно, что мы имеем значительный дефицит вентиляционного воздуха (17750м.куб. в час) при запасе напора в 140 Па.

В такой ситуации дефицит вентиляционного воздуха может быть ликвидирован без установки дополнительных вентиляторов и затрат электроэнергии: достаточно врезать в вентиляционный канал после электрокалориферов эжектор, который за счет запаса напора эжектирует в канал дополнительный вентиляционный воздух в следствии чего подача воздуха может быть увеличена в два и более раз, что превышает потребность. Во избежание чрезмерного охлаждения вентиляционного воздуха эжекторную установку необходимо оснастить заслонками для регуляции величины эжектируемого воздуха.

2.2 Определение мощности электропривода вентилятора Ц4-70 N=5:

Выбираем для вентилятора Ц4-70 N=5 асинхронный электродвигатель АИР100S4 с параметрами:

3.Тепловой расчет нагревательных элементов.

3.1 Принимаем скорость воздушного потока через нагреватнльные элементы:

3.2 Определение критерия Ренольса учитывающего условие обтекания нагревателей воздушным потоком:

3.3. Определение критерия Нуссел

ьта с учетом коридорного расположения нагревателей:

3.4. Определение коэффициента конвективного теплообмена между поверхностью нагревателей и воздушным потоком:

3.5. Определение температуры воздушного потока:

3.6. Определение потребной площади теплоотдающей поверхности нагревателей при:

3.7. Выбор нагревательных элементов.

Общую мощность нагревателей электрокалорифера делим на 3 группы-фазы:

Мощность одного нагревателя принимаем равным 2.5 кВт, тогда количество нагревателей в группе-фазе:

Выбираем ТЭН мощностью 2.5 кВт с оребрением. ТЭН без оребрения имеет диаметр 16мм, а с оребрением 40мм.

Напряжение питания U=220 B. Температура наружной поверхности оребрения 180С,оребрение стальная, прикрепленная к стержню ТЭНа точечной сваркой.

3.8. Компоновка нагревательного блока - коридорное. В одном блоке(на одной фазе) 3 ряда по 3 ТЭНа:

3.9. Проверка охлаждения нагревателей первого блока:

Условие охлаждения выполняются.

4.Расчет конструктивных параметров нагревательного устройства.

4.1 Определение живого сечения блока нагревателей, т.е. площади воздушного канала незанятого нагревателями:

4.2. Определение расстояния между нагревателями в ряду:

4.3. Расчет расстояния X2 между рядами ТЭНов проводится исходя из условия: X1>3/2 Dтэн,то X1=X2, при X1<3/2Dтэн X2=1.2X1 т.к 82>60(3/2Dтэн),то X2=X1=82мм.

4.4. Расчет высоты блока нагревателей:

4.5.Расчет ширины блока нагревателей:

4.4. Расчет глубины нагревателей:

5.Расчет сети подключения. Выбор аппаратуры подключения.

5.1 Определение величины расчетного тока для линии электрокалорифера:

5.2 Определение тока питания электродвигателя вентилятора:

5.3 Определение тока питания СФОЦ-60 с эл. двигателем вентилятора

Ц-4-70 N=5:

5.4 По таблице предельно допустимых токов определяем необходимое сечение проводов.

5.4.1.Кабель магистральный к электрокалориферной установке СФОЦ-60 с расчетным током =182 А, выбираем с тремя алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией , сечением 35 кв.мм проложенных в земле с допустимым длительным током Iдоп=255 А для подключения блоков секций СФОЦ-60, выбираем кабель с тремя аллюминиевыми жилами сечением 15 кв.мм с пластмассовой изоляцией с допустимым длительным током Iдоп=75 А

К электродвигателю вентилятора питание подводится в трубе трехжильным проводом сечением 2 кв.мм с поливинилхлоридной изоляцией с допустимым длительным током Iдоп=14 А

5.4.2. Для подключения четырёх электрокалориферных установок с суммарным магистральным током =182*4=728 А, выбираем два двухжильных кабеля с медными жилами, проложенных в земле с резиновой или пластмассовой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке, сечением по 185 кв. мм, с допустимым длительнымтоком током каждого кабеля 755 А

5.5Подключение электрокалориферных установок производится рубильниками Р16-32311 и двигателей Р15-32311.

5.6.Выбор автоматических выключателей для защиты сети от перегрузок и КЗ.

Для защиты электрокалориферных установок можно выбрать:

для СФОЦ60 автоматический выключатель на фазный блок с током 78А комбинированным расцепителем для защиты от КЗ на 6 кА. Для электродвигателей автоматический выключатель типа АЕ2000

5.7.Выбор пускателей для включения силовых линий и оборудования.

Включение нагревательных элементов эл.кал-ра производится пускателем ПАЕ-622 с катушкой 220 В. Защита эл.кал-ра от КЗ выполняется предохранителем ПНР-100 с плавкой вставкой ПВД-80А.

№ Варианта	Животные			Помещение						Температура, о С		Необходимый напор вентилятора, Па	Тип размещения ТЭНов в калорифере	Примечание
	Средняя масса m, кг	Кол-во голов, n шт	Лактация, л	Удельная		Коэф. Теплоотдачи, Вт/м2 о С		Стены		Наружная	Внутри коровника
				Длина	Объем	Окна	Ворота	Материал	Толщина
27	580	165	5	1,4	23	5,68	6,5	к.силик	0,15	-23	9,5	410	коридорное
	500	210	0	1,25	19			ПЯБ	0,25

Примечание:

1. За величину относительной влажности воздуха внутри коровника принять 70%.

2. За величину относительной влажности воздуха снаружи коровника в интервале t=(-20…30о
С) принять

30-20%.

3. За суммарную площадь окон и ворот принять 5% от суммарной площади стен.