4.10 Тема: Расчет систем микроклимата

Цель занятия: Приобрести практические навыки по расчету вентиляции и отопления помещений

Изучаемые вопросы:

- определение расхода воздуха на удаление избыточной влаги, углекислоты или тепла;

- определение составляющих уравнения теплового баланса;

- расчет потребности мощности, выбор оборудования и разработка схемы управления;

- определение расхода электрической энергии.

Рекомендуемая литература:

- Карасенко В.А. и др. Электротехнология. – М.: Колос, 1992.

- Гайдук В.Н., Шмигель В.Н. Практикум по электротехнологии. М.: Агропромиздат, 1989.

- Изаков Ф.Я. и др. Практикум по применению электрической энергии в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1972.

Краткое содержание

Значительное влияние на жизнедеятельность животных и птицы, при их содержании в закрытых помещениях, оказывает температурно-влажностный режим. Нормами технологического проектирования (НТП – СХ) определены параметры, которые должны быть обеспечены системами вентиляции и отопления.

Основные назначения систем вентиляции – обеспечение оптимального температурного и влажностного режима, удаление вредных газов и исключение конденсации паров внутри помещения, на ограждениях и оборудования.

Рассмотрим порядок расчета вентиляции и отопления. Для этого необходимо определиться с исходными данными:

- число животных в помещении;

- средний вес и другие необходимые данные;

- проектно-строительная зона и климатический район;

- рассчетные температуры наружного и внутреннего воздуха;

- относительная влажность, в %;

- характеристика помещения.

При расчете объема вентиляции в животноводческих помещениях обычно учитывается содержание в воздухе влаги или углекислоты, но в любом случае, воздухообмен не должен быть ниже минимально допустимого (согласно НТП).

1. Минимально допустимый воздухообмен:

[м³],

где n – число животных, гол.;

m – живой вес одного животного, кг;

Затем определяется кратность воздухообмен:

k = /V

где V – объем помещения, м³.

2. Определяется количество воздуха, необходимого для удаления избыточной влаги, в зимний период:

=

где W – количество влаги, выделяемое животными, г/ч;

1,1 – коэффициент, учитывающий испарение влаги с конструкций помещения;

d₂ – содержание влаги в помещении, при соответствующей температуре, г/м³;

d₁ – то же, в наружном воздухе, г/м³, (определяется по I-d диаграмме).

При отсутствии I-d диаграмм расчет можно провести, используя специальные таблицы.

Воздухообмен по влаге определится выражением аналогичным выше приведенному:

L_W = ,

где W = W₁+W₂, выделение влаги внутри помещения;

W₁ – количество влаги выделяемое животными;

W₂ = 0,14 W₁ – количество влаги испаряющейся с пола и конструкций помещения;

W₁ = n∙g₁∙К + g₂,

где n – количество животных, гол

g₁ – количество водяных паров, выделяемых одним животным, г/ч;

К – коэффициент, зависящий от температуры воздуха внутри помещения (например, при t_в = 8С, К = 0,95);

g₂ – дополнительное количество водяных паров, выделяемое всеми животными, при относительной влажности 80-85 %; выбирается по справочнику, можно принять в пределах 3% от g₁;

L_W = = ,

= d₂ , содержание влаги в помещении в помещении в насыщенном состоянии, г/м³;

= d₁ , то же в наружном воздухе, г/м³;

d = d_t ∙ (например: = 7,63 г/кг и = 1,248кг/м³ тогда, d₂ =7,63∙1,248 =9,52 г/м³; = 0,8 г/кг и = 1,396 кг/м³ тогда, d₁ = 1,396∙0,8 = 1,12 г/м³), далее находятся и ;

- относительная влажность в помещении;

- относительная влажность наружного воздуха.

Для проходного периода расчет выполняется по выше приведенной формуле, но значения L_W будут значительно выше, чем для зимнего периода.

3.При необходимости, производятся расчеты по углекислоте:

L = ,

где К - количество углекислоты выделяемое животными в час, м³/(ч∙гол);

С₁ – содержание углекислоты в наружном воздухе (можно принять 0,03 % по объему); (0,3 л/м³).

С₂ – допустимое содержание углекислоты в помещении (не более 0,25 % по объему, 2,5 л/м³).

В переходный и летний периоды рассчитывается воздухообмен по удалению избыточной теплоты:

L_T = ,

где Q_в- избыточная теплота, удаляемая вентиляцией, кДж/ч;

t_в и t_н - соответственно, температура внутреннего и наружного воздуха;

С_V – объемная теплоемкость воздуха в помещении, кДж / (м³∙С);

n - число животных;

температурный коэффициент расширения воздуха ( .

Затем, определяется производительность вентиляционной установки

L_В = L∙n [м³/ч]

4. Расчет отопления проводится согласно уравнения теплового баланса:

Q_от = Q_огр.+ Q_в.р+ Q_исп.+ Q_инф-Q_ж- Q_под.- Q_э.м,

где Q_огр, Q_в.р, Q_исп., Q_инф. – количество тепла теряемого через ограждения, вентиляции, затрачиваемое на испарение влаги, инфильтрацию воздуха;

Q_ж, Q_под., Q_э.м – количество тепла, выделяемого животными, биотермическим разложением подстилки, средствами местного обогрева.

Потери тепла через ограждения можно найти по формуле:

Q_огр = ),

где К – коэффициент теплопередачи;

F – поверхность ограждения.

Либо с использованием удельной тепловой характеристики помещения q_о:

Q_огр = q_о∙V∙(t_в-t_н),

где V – объем помещения.

q_о =2,93 (для неутепленных);

q_о = 2,12,93 (утепленные)

Количество тепла, необходимого для нагрева приточного воздуха находится по формуле:

Q_в = L_в ∙ ,

где - объемный вес наружного воздуха, кг/м³;

С_в- массовая теплоемкость сухого воздуха, С_в = 1,0 кДж / (кг∙С);

К – кратность воздухообмена;

V – объем помещения, м³.

Количество тепла выделяемого животными:

Q_ж = (q₁ )+ q₂,

где q₁ – количество тепла выделяемого одной головой, кДж/ч;

q₂ – добавочное количество теплоты, выделяемое животными при влажности 8085 %; q  3 % от величины (q₁ );

К – температурный коэффициент (например, при t_в = 8 С, К = 1,02).

Потери тепла на инфильтрацию можно принять в пределах 13 % от теплопотерь через ограждения (Q_инф = 0,13 ∙ Q_огр).

Количество тепла, необходимого для испарения влаги внутри помещения можно найти по выражению:

Q_исп. = w₂ ,

где i_исп. – скрытая теплота испарения воды, кДж/кг;

Либо по выражению:

Q_исп = W₂ [кал / ч]

Далее, производится выбор необходимого оборудования.

Согласно изложенной методике требуется выполнить задание по своему варианту.

Практическое занятие 11 (объем – 1 ч.)