7 Расчет микроклимата

7.1 Расчет вентиляции

Для поддержания параметров микроклимата в оптимальном режиме или близком к оптимальному необходимо удалять из помещения вредные газы и обновлять воздух, то есть осуществлять воздухообмен в соответствии с нормами.

Определяем воздухообмен по углекислоте и по избытку влаги в холодный период года в м³/ч:

где С – количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч [4, с. 128];

m – количество животных в помещении, гол.;

С₁ – допустимое количество углекислого газа в воздухе помещения, л/м³ (С₁ = 1,5 л/м³);

С₂ – содержание углекислого газа в приточном воздухе, л/м³ (С₂=0,3…0,4 л/м³);

W – количество водяного пара, выделяемое одним животным в течение часа, г/ч [4, с. 128];

β – коэффициент, учитывающий испарение влаги с пола, кормушек, автопоилок и т. д. (β=1,25);

W₁ – допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, г/м³ (абсолютная влажность)

где ω – нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, % [4, с. 127];

W_макс – максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м³ [9, с. 51];

W₂ – средняя абсолютная влажность приточного воздуха, г/м³ (W₂=3,2…3,3 г/м³).

Из полученных по формулам результатов для дальнейших расчетов выбираем максимальный воздухообмен

Кратность часового воздухообмена в ч^-1:

где V – объем помещения, м³ (коровник на 200 голов V=21·78·3,55=5814,9 м³).

При К=3…5 выбирают принудительную вентиляцию без подогрева подаваемого воздуха.

Сечение вытяжных и приточных каналов в м² определяется по формуле:

где v – скорость воздуха в канале, м/с

где h – высота канала, м (h=3 м);

t₁–t₂ – разность температур внутреннего и наружного воздуха, ºС.

Количество вытяжных каналов определяем из выражения:

где f – площадь сечения одного канала, м² (площадь сечения вытяжных каналов принимается 0,25; 0,36; 0,5; 1 м² и более, приточных 0,04 и 0,06 м²).

принимаем m_к=2.

При принудительной вентиляционной системе поступление свежего воздуха обеспечивается приточными вентиляционными установками. Применяют вентиляторы низкого давления (до 980 Па) и среднего (2940 Па).

Расчет принудительной вентиляционной системы ведется из тех условий, что она должна работать периодически, поэтому подача системы должна быть в 2-3 раза больше расчетной величины воздухообмена, то есть:

L_ВС = (2…3)·L,

L_ВС = 2,5·4560 =11400 м³/ч.

Требуемый вентилятор подбирают по величине воздухообмена L_ВС и требуемому напору, необходимому для преодоления сопротивления движению воздуха в канале вентиляционной системы.

Объемную подачу вентилятора в м³/ч определяют по формуле:

где m_к – число вытяжных каналов.

Диаметр воздуховода в м определяем по формуле:

где v – скорость воздуха воздуховоде, которая принимается равной 12…15 м/с.

Необходимый напор вентилятора в Па определяем как сумму потерь давления от трения воздуха о воздуховод на прямолинейных участках (Н_пр) и местах сопротивлений (h_мс):

где Н – полный напор вентилятора, Па;

ρ – плотность воздуха, кг/м³ (ρ=1,2…1,3 кг/м³);

λ – коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе (λ=0,02…0,03);

L – длина трубопровода на прямолинейном участке, м;

∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений [4, с. 129].

По полученным величинам Q_В и Н подбираем необходимый вентилятор [4, с. 129]: центробежный типа Ц4-70 №5, диаметр колеса 500 мм, подача 1,45-8,3 тыс. м³/ч, полное давление 180-830 Па, частота вращения 930-1420 мин^-1.

Расчетная мощность электродвигателя в Вт для привода вентилятора определяется по формуле:

где Q_В – подача вентилятора, м³/ч;

Н – полный напор вентилятора, Па;

η_в – КПД вентилятора (для центробежных вентиляторов η_в=0,4…0,6; для осевых η_в=0,2…0,3);

η_пер – КПД передачи.

Полученную расчетную мощность двигателя увеличивают при N<1,5 кВт на 50%, при N=2 кВт на 25%, при N=4…7 кВт на 20% и при N>7,5 кВт на 10%, то есть:

N_уст = N + K_м·N,

где K_м – коэффициент запаса мощности.

N_уст = 3,4 + 0,2·3,4 = 4,08 кВт.

Из [10, с. 226] выбираем электродвигатель: 4А100L4У3 N=4 кВт, n_с=1500 мин^-1, n=1430 мин^-1.