4. Тепловой баланс

В животноводческих помещениях сами животные являются источниками значительного количества теплоты. Однако в зимний период в тех случаях, когда тепловые потери не компенсируются тепловыделениями, эти помещения необходимо отапливать.

Тепловую мощность (Вт) систем отопления и вентиляции определяем на основании уравнения теплового баланса

(4.1)

откуда

(4.2)

где – тепловой поток, теряемый помещением соответственно через наружные ограждения, на нагрев приточного воздуха, испарения влаги в помещении и поступающих извне кормов;

- тепловые потоки поступающие, поступающие в помещении соответственно от животных, электрооборудования, стедств местного электрообогрева и глубокой подстилки.

Поток теплоты, расходуемый на нагрев приточного воздуха:

(4.3)

где Q – расчётный воздухообмен помещения, м³/ч;

- плотность воздуха при расчётной температуре внутри помещения, кг/м³;

- температура воздуха внутри помещения и наружная отопительная, т. к. температура наиболее холодной пятидневки ниже -10 в Кировской области.

с – удельная изобарная теплоёмкость воздуха, равная 1 .

Поток теплоты, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей животноводческого помещения:

(4.4)

где: 2,49 – скрытая теплота испарения воды, кДж/г;

- масса влаги испаряющаяся с мокрых поверхностей.

(4.5)

Формулу (4.2) можно записать в упрощенном виде:

(4.7)

тепловая мощность системы отопления и вентиляции.

5. Подбор калориферов

Тепловой поток (Вт), идущий на нагрев воздуха равен Вт

Вычисляем площадь живого сечения (м²) калорифера для прохода воздуха

(5.1)

где: - расчётная массовая скорость движения воздуха, принимаем равной 7 .

м²

По таблице [5, с. 91] подбираем калорифер. Мы выбираем два калорифера № 7 КВБ с , , .

Для выбранного калорифера вычисляем действительную массовую скорость движения воздуха

(5.2)

S – действительное живое сечение калорифера, м².

Вычисляем скорость движения воды в калорифере

м/с (5.3)

где: - плотность воды, принимаем 1000 кг/м³;

- удельная теплоёмкость воды, равная 4,19 ;

и – температура воды на входе в калорифер и выходе из него

м/с

Рассчитываем коэффициент теплопередачи для калорифера К3ПП по формуле [2, с. 28]

Определяем действительный поток теплоты (Вт), передаваемой калорифером нагреваемому воздуху

(5.5)

где: - площадь поверхности нагрева калорифера, м²;

- средняя температура теплоносителя (воды), ;

(5.6)

- средняя температура нагреваемого воздуха, ;

(5.7)

Действительный поток теплоты укладывается в пределы (1,15…1,2)Q, значит калорифер выбран верно.

%

=

6. Расчёт воздуховодов и подбор вентиляторов

Вентиляционная сеть проектируемого здания представлена на рис. 5.

м³/ч (6.1)

м³/ч

Принимаем скорость движения воздуха равной 4 м/с [2, с. 35], определяем диаметры воздуховодов по формуле:

м (6.2)

м

Диаметры труб приводим к наибольшему ближайшему стандартному:

Равномерная подача воздуха по длине помещения обеспечивается продольными воздуховодами. Подсчитаем площади выходных отверстий.

Принимаем расстояние между отверстиями 2 м [2, с. 35], тогда при общей длине воздуховода l=78 м на прямолинейном участке будет n отверстий:

Задаваясь скоростью движения воздуха на выходе из отверстий v=7 м/с [2, с. 35], определяем площадь отверстия наиболее удалённого от вентилятора:

м² (6.3)

м²

Определяем площадь сечения воздуховода:

м² (6.4)

м²

Проверяем, удовлетворяет ли принятое число отверстий неравенству:

(6.5)

[2, с. 35] - коэффициент расхода.

Так как то число отверстий принято правильно.

Подсчитаем площади остальных отверстий по формуле:

(6.6)

Для этого подсчитаем значение коэффициентов В_i для отверстий 2…39:

(6.7)

При помощи номограммы [2, с. 34] определим потери давления на трение в наиболее протяжённой ветви вентиляционной сети (участки 1, 2, 5), все данные будем заносить в таблицу.

№ участка	, м^3/ч	l, м	v, м/с	d, мм	R, Па/м	Rl, Па		Pд, Па	Z, Па	Rl+Z, Па
1		40	7	800	0,59	23,6	4,35		152,25	175,85

Значение P_д Вычисляем по формуле:

(6.11)

где: - динамическое давление из номограммы, Па [2, с. 34];

- плотность воздуха при наружной отопительной температуре, кг/м³;

- плотность воздуха при 0 , кг/м³.

кг/м³,

Па

Определяем коэффициенты местных сопротивлений [2, с. 166, приложение 13]

Вход в жалюзийную решётку с поворотом потока – 𝜉=2,0;

диффузор у вентилятора – 𝜉=0,15; колено 90° круглого сечения – 𝜉=1, 1

20 выходных боковых отверстия () - 𝜉=1,6=32;

Вычислим потери давления в местных сопротивлениях

(6.12)

Па

Определим суммарные потери давления для всей рассчитываемой ветви вентиляционной сети

Па

Расчётное полное давление (Па), которое должен развивать вентилятор, вычислим по формуле:

, (6.13)

где: 1,1 – запас давления на непредвиденные сопротивления;

Па – динамическое давление потока воздуха на выходе из труб;

– сопротивление калорифера , Па

(6.14)

А=1,5; n=1,69 [5, с. 93]

Па

Па

При подборе вентиляторов нужно знать требуемую подачу и полное давление, которое должен развивать вентилятор.

Подачу вентилятора Q_W (м³/ч) для данного помещения принимаем по значению расчётного воздухообмена Q с учётом подсосов воздуха в воздуховодах.

м³/ч , (6.15)

где: - поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах, [2, с. 33];

t – температура воздуха, проходящего через вентилятор,

t_в – температура воздуха в рабочей зоне помещения,

По номограмме [2, с.36, рис. 12] выбираем электродвигатель:

, А=4000, скорость движения воздуха в выпускном отверстии равна 7м/с, а частота вращения вентилятора .

Требуемую мощность (кВт) электродвигателя определим по формуле

кВт (6.16)

где: - КПД передачи, для клиноремённой передачи равно 0,95.

кВт,

Определим установленную мощность (кВт) электродвигателя

кВт (6.17)

- коэффициент запаса мощности, принимаем 1,3 для центробежных вентиляторов [2, с. 37, таблица 1.9].

кВт

Выбираем электродвигатель 5A 80 MB4 мощностью 1,50 кВт и частотой вращения ротора 1500 об/мин [5, таблица 9.6].

Вычислим соотношение диаметров шкивов клиноремённой передачи

1/2,67 - соотношение диаметров шкивов клиноремённой передачи.