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**
|
Холодный период (параметры Б) |
Теплый период (параметры А) |
||
| ***
|
, |
, |
, |
||
| Брестская |
-25 |
-20 |
-18,8 |
22,4 |
49 |
Для переходного периода принимаем температуру наружного воздуха и энтальпию .
По литературе [2] из таблицы 10.3 выписываем параметры внутреннего воздуха в таблицу 2.
Таблица 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха
| Помещение |
Период года |
Параметры воздуха |
ПДК , |
|
| , |
, % |
|||
| Помещение для содержания бройлеров |
Холодный |
18 |
70 |
2.5 |
| Переходный |
18 |
60-70 |
2.5 |
|
| теплый |
27,4 |
60-70 |
2.5 |
|
Здесь - расчетная температура внутреннего воздуха,;
- относительная влажность, %;
- ПДК углекислого газа в зоне содержания бройлеров (удельная допустимая концентрация углекислого газа), , принимаем из таблицы 10.4 [2] .
Таблица 3. Выделение теплоты, влаги и
углекислого газа.(таблица 10.9 [2])
| Группа животных |
Живая масса |
Тепловой поток тепловыделений, |
Влаговыделения, |
Выделения, |
Выход помета, г/сут |
|
| Полных |
явных |
|||||
| Бройлеры |
1.5 |
10.96 |
8.51 |
3.45 |
1.63 |
158 |
Таблица 4. Температурные коэффциенты.
(таблица 10.10 [2])
| Периоды года |
Температура , |
Температурные коэффициенты |
||
| Тепловыделений |
Влаговыделений Выделений |
|||
| полных |
Явных |
|||
| Холодный |
18 |
1 |
1 |
1 |
| Переходный |
18 |
1 |
1 |
1 |
| Теплый |
27,4 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
Для расчета термических сопротивлений теплопередаче для стен, перекрытий и дверей необходимо знать технические характеристики строительных материалов и конструкций. Из таблицы 1.12 [2] выписываем необходимые данные в таблицу 5.
Таблица 5. Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций
| Наименование материала |
, |
Расчетные коэффициенты при условиях эксплуатации |
|
| Теплопроводности, Б |
Теплоусвоения, Б |
||
| Цементно-песчанный раствор |
1800 |
0,93 |
11,09 |
| Керамзитобетон |
1600 |
0,79 |
10,77 |
| Силикатный кирпич |
1800 |
0,87 |
10,9 |
| Асбестоцементный лист |
1800 |
0,52 |
8,12 |
| Плита железобетонная |
2500 |
2,04 |
16,96 |
| Цементная стяжка |
1800 |
0,93 |
11,09 |
| Минераловатные плиты |
300 |
0,09 |
1,44 |
| Рубероид |
600 |
0,17 |
3,53 |
2
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
2.1
Расчет термического сопротивления теплопередаче
Термическое сопротивление теплопередаче, , для стен, покрытий, перекрытий, дверей и ворот:
,
где - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограничивающей конструкции, ;
- термическое сопротивление теплопроводности отдельных слоев,;
- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки,;
- коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограничивающей поверхности, .
Проводим расчет для наружных стен.
Рассчитываем заполнение помещения животными, :
,
где - масса одной птицы, (m = 1,5)
- количество бройлеров (n = 122000);
- площадь помещения, (A = 6434 ).
;
Так как, заполнение бройлерами помещения и принимаем для стен и потолков и для наружных стен .
Термическое сопротивление отдельных слоев, :
,
где - толщина слоя, ;
- теплопроводность материала слоя, ;
─ Силикатный кирпич:
;
─ Внутренняя штукатурка:
;
.
.
Проводим расчет для покрытий и перекрытий.
;
─ рубероид:
;
─ минераловатные плиты:
;
─ Плита железобетонная:
; - Асбестоцементный лист
.
.
Проводим расчет для наружных дверей и ворот.
; .
─ сосновые доски:
.
.
Проводим расчет для различных зон пола.
Сопротивление теплопередаче полов:
,
где - сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола,;
- толщина утепляющего слоя,;
- теплопроводность утепляющего слоя,.
Сопротивление теплопередаче принимаем:
─ для I зоны: ;
─ для II зоны: ;
─ для III зоны: ;
- для Iv зоны : ;
;
;
;
.
2.2
Определение требуемого термического сопротивления теплопередаче
Рассчитываем требуемые по санитарно-гигиеническим требованиям тер
Требуемое сопротивление теплопередаче, , наружных стен, покрытий и перекрытий:
,
где - расчетная температура внутреннего воздуха, ;
- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года,;
- нормативный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограничивающей конструкции, ;
- коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.
В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции наружного ограждения (стр.33 [2]):
при - абсолютно минимальную температуру;
при - среднюю температуру наиболее холодных суток;
при - среднюю температуру наиболее холодных трех суток;
при - среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.
Тепловая инерция ограничивающей конструкции:
,
где - расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции (таблица 5), .
Проведем расчет для наружных стен.
.
Исходя из полученного выражения в качестве расчетной температуры наружного воздуха, принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток.
.
Нормативный температурный перепад принимаем исходя из типа помещения (производственное помещение с влажным режимом, таблица 3.6 [2]):
.
Температуру точки росы принимаем из приложения [1] при t=18 и — .
Коэффициент определяем по его нормированным значениям: .
.
Проводим расчет для покрытий и перекрытий.
.
В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток: .
Нормативный температурный перепад:
(таблица 3.6 [2]).
Коэффициент определяем по его нормированным значениям: .
.
Проводим расчет для наружных дверей и ворот.
.
Нормативный температурный перепад:
.
.
.
2.3
Сравнение действительных термических сопротивлений с требуемыми
Исходя из того, что требуемое термическое сопротивление должно быть меньше расчетного термического сопротивления, проверяем соблюдение санитарно-гигиенических норм:
─ для наружных стен:
;
;
—не удовлетворяет.
─ для покрытий и перекрытий:
;
;
— удовлетворяет.
─ для наружных дверей и ворот:
;
;
— не удовлетворяет.
В целом делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления перекрытий больше требуемых (т.е. удовлетворяют санитарно гигиеническим нормам). Однако двери и стены нуждаются в дополнительном утеплении.
2.4
Расчет площадей отдельных зон пола
| |
| |
| |
A=96000 mm; B=72000 mm.
Рис.1. Зоны пола рассчитываемого помещения.
;
;
;
;
2.5
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
,
где - площадь ограждающей конструкции, ;
- термическое сопротивление теплопередаче,;
- расчетная температура внутреннего воздуха, ;
- расчетная температура наружного воздуха, ;
- добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь;
- коэффициент учета положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.
Н.с. — наружные стены;
Н.д. — наружные двери;
Пт — перекрытия;
Пл1, Пл2, Пл3, Пл4 — пол.
Таблица 6. Расчет теплопотерь
| № помещения |
Характеристики ограждений |
, |
Доли добавочных теплопотерь |
|
Тепловой поток теплопотерь , |
|||||||||
| Наименование |
Ориентация |
Размер , |
, |
, |
на ориентацию |
на инфильтрацию |
прочие |
|||||||
| Н.с. |
С-з |
|
270 |
0,8464 |
38 |
0,1 |
0,3 |
— |
1,4 |
16970 |
||||
| Н.с. |
Ю-в |
|
270 |
0,8464 |
38 |
0,05 |
0,3 |
— |
1,35 |
16364 |
||||
| П.т. |
— |
|
6480 |
1,5553 |
38 |
— |
- |
— |
1 |
158323 |
||||
| Пл.1 |
— |
- |
616 |
2,1215 |
38 |
— |
— |
— |
1 |
11033 |
||||
| Пл.2 |
— |
- |
600 |
4,3215 |
38 |
— |
— |
— |
1 |
5275 |
||||
| Пл.3 |
- |
- |
568 |
8,6215 |
38 |
- |
- |
- |
1 |
2503 |
||||
| Пл.4 |
— |
- |
4680 |
14,222 |
38 |
— |
— |
— |
1 |
12505 |
||||
|
|
222973 |
|||||||||||||
3
Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена
3.1
Холодный период года
Влаговыделения бройлеров, :
,
где - температурный коэффициент влаговыделений (таблица 4);
- влаговыделение одной птицей (таблица 3), ;
- число птиц.
;
Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 5% от общего влаговыделения:
,
Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:
,
где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);
(кг/ч),
Суммарные влаговыделения:
.
Рассчитаем количество , выделяемого птицей, :
,
где - температурный коэффициент выделений и полных тепловыделений;
- количество , выделяемого одной птицей, .
;
Определим тепловой поток полных тепловыделений, :
,
где - тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (таблица 3), .
;
Тепловой поток теплоизбытков, :
,
где ФТП
– поток теплопотерь (SФТП
таблица 6) .
Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение), :
.
Воздухообмен в холодный период
Произведем расчет вентиляционного воздуха, , из условия удаления выделяющихся:
─ водяных паров:
,
где - суммарные влаговыделения внутри помещения, ;
- плотность воздуха, ;
и - влагосодержания внутреннего и наружного воздуха, .
Из диаграммы влажного воздуха по рис.1.1. [2] определим и :
, (при 18 и );
, (при и ).
.
─ углекислого газа:
,
где - расход углекислого газа, выделяемого птицами в помещении,;
- ПДК углекислого газа в помещении (таблица 2), ;
- концентрация углекислого газа в наружном (приточном) воздухе, , (принимают 0,3 – 0,5 , стр.240 [2]).
.
─ расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:
,
где - норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ;([2] табл.10.11),
- живая масса птицы, .
- масса всех птиц.
.
В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаем наибольший, т.е. .
3.2
Переходный период года
Для переходного режима года влаговыделения птицами:
;
Дополнительные влаговыделения в переходной период составляют 5% от общего влаговыделения.
,
Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:
,
где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);
(кг/ч),
Определим суммарные влаговыделения:
.
Тепловой поток полных тепловыделений:
Тепловой поток теплоизбытков, :
,
где - тепловой поток полных тепловыделений животными в переходный период, ;
- тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции в переходный период, .
,
где и - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха в переходный период, .
;
;
;
.
.
Определим угловой коэффициент, :
.
Воздухообмен в переходный период.
Рассчитаем расход вентиляционного воздуха, , из условия удаления водяных паров:
.
Влагосодержание внутреннего воздуха:
.
Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме при параметрах и .
.
.
.
Для переходного периода года рассчитывается воздухообмен только для удаления водяных паров:
3.3
Теплый период года
Определяем влаговыделения птицами, :
,
где - температурный коэффициент влаговыделений;
- влаговыделение одной птицей, ;
- число птиц.
;
Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей:
,
Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:
,
где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);
(кг/ч),
Суммарные влаговыделения:
.
Определим тепловой поток полных тепловыделений, :
,
где - тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (таблица 3),
kt
’’’
=1.11– температурный коэффициент полных тепловыделений(таблица 4).
;
Тепловой поток теплоизбытков, :
,
где - тепловой поток от солнечной радиации, .
,
где - тепловой поток через покрытие, ;
- тепловой поток через наружную стену, .
,
где =6480 - площадь покрытия (таблица 6);
=1.5553- термическое сопротивление теплопередаче через покрытие (таблица 6);
= 17,7 - избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации для вида покрытия – тёмный рубероид, (стр. 46 [2]).
.
Тепловой поток через наружную стену:
,
─ для стены А
где =270 - площадь наружной стены, ;
=0.8464 - термическое сопротивление теплопередаче наружной стены, .
- избыточная разность температур,5.92 ,( таблица 3.13)
;
─ для стены В
=270 ; =0.8464 ; =10.2,
;
=78.887 (кВт).
.
Угловой коэффициент, :
.
Воздухообмен в теплый период года
Расход вентиляционного воздуха, , в теплый период года из условия удаления выделяющихся:
─ водяных паров:
.
Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме (рис. 1.1 [2]) при параметрах и .
.
Влагосодержание внутреннего воздуха:
.
.
─ расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:
,
где - норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ;
- живая масса птицы, .
.
.
В качестве расчетного значения расхода воздуха в теплый период принимаем наибольший, т.е. .
Литература
1. Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротопринт БАТУ. 2001 г.
2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. Под ред. Л.С. Герасимович и др.: - Мн.; Ураджай. 1993 г.
3.Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве. Б.Х.Драганов и др.-М.:Агропромиздат,1991 г.