| 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**
, 0
C
|
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 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:
 .
 .
 .
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.
|
