Курсовая работа (т): Расчет вентиляции коровника вместимостью 2800 голов

Для окон одинарных с металлическими переплетами =1; для дверей и ворот =2;

- масса воздуха, поступающего через щель длиной 1 м, зависящая от скорости ветра.

При скорости ветра 1,2,3,4,5 м/с,  следует принимать, соответственно, 5,6; 9.1; 11,2; 12,6; 17,6.

Определяем теплоизбытки в зимний период по уравнению (1.13):

  (1.13)

Определяем теплоизбытки в летний период по уравнению (1.14):

    (1.14)

.

. Определение влагопоступлений в помещение

Общие влагопоступления в помещение согласно уравнению (2.1) складываются из влаги, испаряющейся с открытых и смоченных поверхностей и из водяных паров, выделяемых животными:

 (2.1)

где:  - влага, испаряемая со свободной поверхности, кг/ч;

 - влага, испаряемая со смоченное поверхности, кг/ч;

- водяные пары, выделяемые животными, кг/ч;

Найдем составляющие этого уравнения для зимнего и летнего периодов.

, влага, испаряющаяся с открытой водной и смоченной поверхностей помещения, кг/ч.

Величину  можно рассчитать по формуле (2.2):

, (2.2)

где: - влаговыделения c 1 м свободной водной поверхности или со смоченной поверхности, кг/ч;

 - соответственно площади свободной водной поверхности и смоченной поверхности, м.

Смоченной поверхностью считается вся поверхность глубокой подстилки, вертикальные стены навозных лотков до водного зеркала, площадь помещения на расстоянии 50 см от каждого из навозных лотков, вся поверхность пола, на которой применяется гидросмыв, вся площадь решетчатого пола. Свободной (открытой) водной поверхностью считается водное зeркало навозных лотков и поилок.

Принимаем относительную влажность внутреннего воздуха в летний и зимний периоды равной =70 - 85%. Для подсчета площади смоченной поверхности принимаем в коровнике 4 навозных лотков общей длиной 280 м, ширина лотков 0,2 м, глубина лотков до водного зеркала 0,15 м.

Тогда:

м²,

где 0,5 - ширина смоченной поверхности по обе стороны лотка, м.

для зимнего периода.

Для определения площади водной поверхности принимаем число поилок ПА-1 - 175 шт, (из расчета: одна поилка на две коровы), площадь свободной поверхности одной поилки 0,038 м²

 м²

 для зимнего периода.

Влагопоступления за счет испарения в зимний период составляет:

, кг/ч   (2.3)

 кг/ч  

Определяем выделения водяных паров животными в зимний период по уравнению (2.4):

, кг/ч (2.4)

 кг/ч

Суммарные влагопоступления в зимний период:

Аналогично подсчитываем влагопоступления в летний период.

,

Испарения влаги в летний период составляют:

 кг/ч

Найдем выделения паров животными в летний период:

, кг/ч  (2.5)

 кг/ч

Суммарные влагопоступления в летний период:

3. Построение процесса тепловлагообмена в h-d диаграмме

Для определения температуры приточного воздуха в зимний период найдем угловой коэффициент тепловлагообмена по соотношению(3.1):

, кДж/кг влаги  (3.1)

 кДж/кг влаги.

Значения параметров наружного воздуха: = - 25°С;  = 85% и на H-d -диаграмме влажного воздуха, наносим точку 1. Ее параметры: = - 25°С;  = 85%; = 0,8 г/кг с.в.; = - 24 кДж/кг с.в. По выбранным ранее параметрам внутреннего воздуха (= I0°C _, = 5,3 г/кг с.в.; = 70%, наносим на H-d диаграмме точку 2. Из точки 2 проводим луч процесса с угловым коэффициентом , характеризующий тепловлагообмен приточного воздуха по мере прохождения его через помещение. Из точки 1 проводим вертикальную линию 1-3, изображающую процесс нагрева воздуха в калорифере. Находим на диаграмме точку 3, характеризующую параметры приточного воздуха, ей соответствуют: температура  = 3,5°С, влагосодержание = 0,8 г/кг с.в., энтальпия =5,8 кДж/кг с.в.

Определение температуры приточного воздуха по H-d - диаграмме (зимний период):

Рис. 1

Определяем угловой коэффициент тепловлагообмена в летний период:

  (3.2)

 кДж/кг влаги.

Принимаем значения параметров наружного воздуха в летний период - в Ярославской области: = 19,3°С;  = 50% и наносим на H-d -диаграмме т. 1, ей соответствуют влагосодержание = 7,0 г/кг с.в., энтальпия =39 кДж/кг с.в.

Из т.1 проводим луч процесса 1-2 с угловым коэффициентом  до пересечения с изотермой =27,1°С, принятой ранее. Точка пересечения характеризует параметры внутреннего воздуха в летний период: влагосодержание = 10 г/кг с.в., энтальпия =53 кДж/кг с.в., =45%.

Определение параметров внутреннего воздуха по H-d - диаграмме (зимний период):

Рис. 2

4. Определение воздухообмена при условии удаления из животноводческого помещения углекислого газа и избыточной влаги

Расход воздуха, необходимый для удаления избытка углекислоты, рассчитываем по уравнению (4.1), принимая концентрацию СО равной: в наружном (приточном) воздухе Сн =0,3 л/м, в удаляемом из помещения воздухе С =2,5 л/м.

Находим плотности наружного и внутреннего воздуха в зимний период:

,

где  - плотность воздуха при нормальных физических условиях;

М - 28,96 кг/кмоль- масса 1 кмоля воздуха.

Газовыделения одним животным:

Потребный воздухообмен до удалению углекислого газа в зимний период:

 (4.1)

 - соответственно, предельно допустимая концентрация СО в помещении и концентрация СО в наружном воздухе, принимаемая, как правило, равной С_н =0,3 л/м³;

- плотности воздуха при температурах внутреннего и наружного воздуха, кг/м³.

Предельно-допустимое содержание СО в помещении, принимаемое для КРС равным 2,5 л/м³.

Определяем подробный воздухообмен в зимний период для удаления избытков влаги по уравнению (4.2), который одновременно обеспечивает удаление избыков теплоты:

 (4.2)

где параметры  =5,3 г/кг с.в. и =0,8 г/кг с.в., определены по Н-d-диаграмме влажного воздуха.

Таким образом, расчетный воздухообмен по удалению тепловлагоизбытков больше воздухообмена по удалению углекислого газа, поэтому именно он должен бытъ обеспечен в зимний период.

С учетом того, что воздух при движении его в воздуховоде дополнительно нагреется на 1°С, принимаем температуру воздуха на выходе из калорифера равной 2,5°С.

Находим кратность воздухообмена в зимний период пo уравнению (4.3):

 (4.3)

где

Поскольку n > 1 , то принимается приточно-вытяжная вентиляция с принудительной подачей воздуха в помещение.

Воздухообмен в летний период рассчитываем из условия одновременного удаления из животноводческого помещения тепловлагоизбытков по уравнениям (4.2) и (4.4):

, кг/ч (4.4)

Как видно из результатов вычислений и , они находятся в удовлетворительном соотношении, что подтверждает правильность вычислений. Берем среднее значение воздухообмена для летнего периода: =385573,2 кг/ч.

Кратность воздухообмена в летний период составляет:

где

5. Подбор калориферной установки

Определим затраты теплоты на подогрев вентиляционного воздуха в калорифере от - 25°С до +2,5°С по уравнению (5.1):

 (5.1)

Примем, что источником теплоснабжения служит котельная на буром угле, типовой проект 903-1-172 тип с шестью водогрейными котлами "Энергия -ЗМ", теплопроизводительностью 4,16 МВт, теплоноситель - вода с температурой 95°С, общая сметная стоимость котельной около 100 тыс.рублей; разработчик - ГПИ "Сантехпроект".

Для выбора калориферов задаемся массовой скоростью  и определяем предварительную площадь живого сечения калориферной установки по воздуху. В животноводческом помещении предполагается монтировать, две равных по производительности параллельно действующих установки, т.е. производительность одной установки составляет , а необходимый тепловой поток равен .

Найдем расчетную площадь живого сечения одной калориферной установки по воздуху по уравнению (5.2):

, (5.2)

Принимаем к установке 4 калорифера KВБ № 11. Площадь живого сечения по воздуху одного калорифера составляет , площадь поверхности нагрева - 54,6 м², площадь живого сечения по теплоносителю.

Определим по уравнению (5.3) действительную массовую скорость воздуха, соответствующую  :

, (5.3)

Находим скорость воды в трубках калорифера по уравнению (5.4):

, м/с (5.4)

где  = 980 кг/м³ - плотность воды;

= 4,19 кДж/кгК - удельная массовая теплоемкость воды;

- соответственно температура воды на входе в калорифер и на выходе из него, °С.

При  и  значение коэффициента теплопередачи калорифера: К=23,64 .

Определяем по уравнению (5.5) количество последовательно устанавливаемых калориферов:

, шт  (5.5)

где:  - площадь поверхности нагрева калорифера, м;

 - средняя температура теплоносителя, °С.