Проектирование птичника на 122000 голов
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**, 0C |
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,
|
Теплоусвоения,
|
||
|
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 |
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
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 :
;
;
;
;
.
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:
.
.
.
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.
Расчет площадей отдельных зон пола
A=96000 mm; B=72000 mm.
Рис.1. Зоны пола рассчитываемого помещения.
;
;
;
;
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 |
,
,
,
,
Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена
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 Ф>ТП >– поток теплопотерь (Ф>ТП >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.
.
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:
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),
k>t>’’’ =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
Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротопринт БАТУ. 2001 г.
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.