Определение теплопотерь сельскохозяйственными зданиями по укрупнённым измерениям

m – количество животных в помещении, исходные данные.

    Энтальпия используемой горячей воды  

    

, кДж/кг 

    Определим поток теплоты, идущей на тепловую обработку кормов для коров. Для соломы М_к=4 кг, d_к=2,5 кг/кг; для концентрированного корма М_к=2,5 кг, d_к=2 кг/кг; n=3, m=95. Тогда согласно формуле (3.7) 

    

, Вт

    Аналогично  производится расчёт для свиней и кур. Для наглядности все расчёты сведём в таблицу

    Таблица 10

    Поток теплоты, идущей на тепловую обработку  кормов

 
 

    Поток теплоты (Вт), рекомендуемый на пастеризацию молока, можно определить по формуле 

    

    (3.8), 

где m_М – масса молока, обрабатываемая в пастеризаторе, кг/ч, исходные данные;

С_М – теплоёмкость молока, равная 3,94 кДж/(кг.К);

      – температура молока до  пастеризации, после дойки  =35°С;

      – температура молока после  пастеризации, принимают  =85°С.

    Используя формулу (3.8) и принимая m_М=40 кг/ч, получим 

    

, Вт. 
 
 

4. Расчёт  воздухообмена

 

    Воздушная среда животноводческих зданий должна соответствовать определённым санитарно-гигиеническим нормам. Воздух, содержащий вредные выделения, концентрация которых превышает допустимые нормы, удаляется из помещения и заменяется чистым атмосферным воздухом. Точный расчёт воздухообмена проводится по отдельным видам вредных выделений для заданного помещения.   

1. Расчёт  воздухообмена по видам вредных  выделений

 

    Необходимый воздухообмен (м³/ч) при повышенной концентрации вредных газов (CO₂) в помещении определяют по формуле 

    

    (4.1), 

где V_г – объём выделившегося в помещении вредного газа, м³/ч, справочные данные;

V_д – допустимая концентрация вредного газа в воздухе помещения, V_д=0,0025 м³/м³;

V_пр – концентрация этого газа в наружном приточном воздухе, V_пр=0,0003 м³/м³;

m – количество животных в помещении, исходные данные.

    При V_г=0,114 м³/ч, m=90 получим 

    

, м³/ч. 

      Воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги определяют по следующей формуле 

    

    (4.2), 

где W – масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч, справочный материал;

d_в, d_н – соответственно влагосодержания внутреннего и наружного приточного воздуха, г/кг сухого воздуха. В расчётах влагосодержание можно принять равным  d_в=5,3 г/кг сухого воздуха, d_н=0,5 г/кг сухого воздуха;

ρ_в – плотность воздуха при температуре в помещении, кг/м³.

    Плотность сухого воздуха (кг/м³) в зависимости от температуры tн и давления P находится по выражению 

    

     (4.3), 

где P – расчётно-барометрическое давление, Па, исходные данные.

    Найдём  по формуле (4.3) плотность сухого воздуха ρ_в 

    

, кг/м³ 

    Тогда воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги L_W  определится по формуле (4.2) 

    

, м³/ч. 

    Воздухообмен  по избыточному теплу (м³/ч) определяют как 

    

     (4.4), 

    где Q_n – избыточный тепловой поток, Вт, справочные данные;

    С_р – теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг^.К);

    t_в, t_н – соответственно температура внутреннего и наружного воздуха. 

    

, м³/ч. 

    За  расчётный воздухообмен принимается наибольший, по которому проектируется система вентиляции. В данном случае за расчётный воздухообмен примем воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги L=L_W =5284 м³/ч. 

2. Подбор  калориферов

 

    В зависимости от вида теплоносителя калориферы подразделяются на паровые, водяные и электрические. Наибольшее применение в практике благодаря компактности и высокой производительности получили водяные калориферы (КВС-П, КВБ-П).

    Определим тепловой поток (Вт), идущий на нагрев воздуха 

    

    (4.5), 

где L – максимальный воздухообмен, полученный в пункте 4.1, м³/ч. 

, Вт. 

    Вычислим  площадь живого сечения калорифера (м²) для прохода воздуха 

    

     (4.6), 

где (νρ)_р – расчётная массовая скорость воздуха, (νρ)_р=7…10 кг/(м² ^. с). 

, м².

    Подбираем калорифер по площади живого сечения  f_p . Выбираем калорифер № 3.

    Действительную  массовую скорость воздуха рассчитываем по формуле 

    

      (4.7). 

    

, кг/(м² ^.  с). 

    Затем определяем коэффициент теплопередачи  k для выбранной модели калорифера в зависимости от скорости теплоносителя и массовой скорости нагреваемого воздуха. Скорость теплоносителя – воды (м/с) в трубках калорифера 

    

    (4.8), 

где f_тр – площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м², справочный материал. 

    

, м/с. 

    Тогда 

    

 

    Определим действительный поток тепла (Вт), передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху по формуле 

    

     (4.9),

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м^{2 .} °С), справочный материал;

F – площадь поверхности нагрева калорифера, м², справочные данные;

 – средняя температура  теплоносителя,  , °С;

 – средняя температура  нагреваемого воздуха,  , °С.

    Итак 

    

, °С;

    

, °С;

    

, Вт. 

    Выбор калорифера считается правильным, если 

    

. 

    Проверим  правильность выбранного калорифера. 

    

 

    Отношение оказалось меньше заданных пределов. В этом случае необходимо использовать два последовательно установленных калорифера, при этом указанное отношение увеличится в два раза и составит 1,2, что удовлетворяет заданным пределам.

    Сопротивление калорифера проходу воздуха найдём по формуле 

     

     (4.10),

где m – количество последовательно установленных калориферов;

A, n – справочный материал. 

    

, Па 

3. Выбор вентиляторов

 

При подборе  вентиляторов нужно знать требуемую  подачу, схему системы вентиляции и полное давление, которое должен развивать вентилятор. Подача вентилятора (м³/ч) определяется следующим образом 

     (4.10), 

где К_п – поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах, К_п=1,1…1,15.   

, м³/ч. 

    Выбираем  схему вентиляции как на рисунке 2 и размещаем её в пояснительную записку. Разбиваем вентиляционную сеть на отдельные участки с постоянным расходом воздуха (таблица), и обозначим их номерами в кружках справа. Рядом дробью указываем расход воздуха (м³/ч, в числителе) и длину участка (м, в знаменателе).

    Диаметры  воздуховодов (м) этих участков определяют, исходя из расхода и допустимой скорости движения воздуха 

          ,

    

,    (4.11),

      

где – скорость движения воздуха в трубопроводе: на участках 1 и 2 (магистраль) υ=10…15 м/с; на участках 3, 4, 5, 6 (ответвления) υ=6…9 м/с;

L_в1, L_в2, L_в3,4,5,6 – расход воздуха, таблица.

    Диаметр воздуховодов определяют исходя из ряда: 140; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 325; 355; 400; 450; 500; 550; 630; 710; 800; 900; 1000 мм.