Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения



Скачать 271.89 Kb.
страница2/2
Дата01.05.2013
Размер271.89 Kb.
ТипКурсовая
1   2

установок
В данной курсовой работе расчёт конструктивных параметров электрокалориферных установок произведен с целью определения их основных технических данных

  • теплоотдающей поверхности нагревательных элементов

  • геометрических размеров проходного сечения электрокалорифера), при которых обеспечиваются технологические требования, предъявляемые к оборудованию вентиляционно-отопительных систем сельскохозяйственного назначения.

В электрокалориферах и электрокалориферных установках вентиляционно-отопительных систем, как правило, применяют прямые ТЭНы с алюминиевым оребрением.

Наличие алюминиевого оребрения позволяет значительно увеличить теплоотдающую поверхность, что способствует уменьшению габаритных размеров и металлоёмкости калорифера.

В серийно-изготавливаемых ТЭНах с алюминиевым оребрением достигается хороший тепловой контакт между алюминиевым оребрением и наружной оболочкой.

В данной курсовой работе использованы серийные ТЭНы, технические данные которых приведены в таблице 1

Основными показателями для теплового расчета являются теплопроизводительность электрокалорифера, ,которая определяется подачей вентилятора ,требуемой температурой в вентилируемом помещении () и температурой окружающего воздуха (), т.е. температурным перепадом по воздуху.

Одним из важнейших технических показателей электрокалорифера является температура поверхности нагревательных элементов (). Ограничение этой температуры по верхнему пределу связано с необходимостью исключить отрицательное воздействие на животных газообразных продуктов горения мельчайших органических частиц, находящихся в воздухе сельскохозяйственных помещений. По существующим нормам этот предел составляет

Температура поверхности нагревательных элементов электрокалорифера зависит от условий теплоотдачи от них к потоку воздуха. При расчёте низкотемпературных электронагревательных элементов пренебрегаем радиационным теплообменом и ограничиваемся расчётом конвективного теплообмена между нагревательными элементами и потоком воздуха.

Для обычных условий эксплуатации электрокалориферов теплоотдача от нагревательных элементов к потоку воздуха может рассматриваться как стацио-
нарный процесс. Это означает, что в течение всего процесса параметры, характеризующие его, могут быть признаны неизменными во времени.

gif" align=left hspace=12> Основным законом, описывающим стационарный процесс конвективной теплоотдачи, является закон Ньютона:

(14)

тепловой поток, переданный движущемуся воздуху, Вт;

коэффициент конвективной теплоотдачи,

Значения коэффициента рассчитывают по полуэмпирическим зависимостям;

площадь теплоотдающей поверхности нагревательных элементов, ;

температура теплоотдающей поверхности, согласно справочным

данным

температура наружного воздуха района. За данную температуру принимается расчетная наружная температура воздуха для соответствующего климатического района, входящего в калорифер. Согласно исходным данным (для г. Москвы)

Наиболее типичной и распространенной схемой обтекания воздухом нагревательных элементов в электрокалориферах сельскохозяйственного назначения является поперечное обтекание пучков труб с поперечными круглыми ребрами.

Значение коэффициента теплоотдачи для коридорной компоновки пучка труб (в каждом сечении, нормальном направлению течения воздуха, расположение нагревателей идентично) рассчитывается по формуле:

(15)

скорость воздушного потока в проходном сечении калорифера, согласно справочным данным .Примем ;

геометрические параметры ТЭНа.

,

согласно таблице 1.



теплопроводность воздуха,

число Прандтля;

коэффициент кинематической вязкости воздуха, .

Число Прандтля определяется по формуле:

(16)

коэффициент температуропроводности воздуха.

коэффициент кинематической вязкости воздуха.




Теплофизические параметры воздуха и выбирают по температуре воздуха, выходящего из калорифера, которая определяется по формуле:

(17)

Такое решение принято в связи с тем, что в наиболее напряженных условиях находится последний по направлению течения воздуха ряд нагревательных элементов.

Все данные, необходимые для формулы (16), приведены в предыдущих разделах данной курсовой работы. Ссылаясь на них, можно рассчитать температуру воздуха, выходящего из калорифера:



Зная температуру воздуха, выходящего из калорифера, рассчитаем теплофизические параметры воздуха и .

Для этого будем использовать данные информационно-инженерного портала HighExpert.ru. Данный портал представляет собой группу технических специалистов, специализирующихся на вопросах в области машиностроения и теплотехники, связанных с инновационными решениями и технологиями, а также их внедрением.

Ниже приведем подробный и последовательный расчёт теплофизических параметров воздуха и . Поскольку для их определения нам понадобится ряд других величин, расчёт будем по принципу возрастания.

В нижеприведённых вычислениях перевод из температуры t, выраженной

в в температуру T, выраженную в осуществляем по формуле:

(18)

Теплопроводность воздуха (с учётом температуры воздуха, выходящего из калорифера) определяется по формуле:

(19)

Теплоёмкость воздуха (с учётом температуры воздуха, выходящего из калорифера) определяется по формуле:

(20)

Плотность воздуха (с учётом температуры воздуха, выходящего из калорифера) определяется по формуле:

(21)

Коэффициент температуропроводности воздуха (с учётом температуры воздуха, выходящего из калорифера) определяется по формуле:

(22)

Коэффициент динамической вязкости воздуха (с учётом температуры воздуха, выходящего из калорифера) определяется по формуле:

(23)

Коэффициент кинематической вязкости воздуха (с учётом температуры воздуха, выходящего из калорифера) определяется по формуле:

(24)

Зная коэффициент температуропроводности воздуха и коэффициент кинематической вязкости воздуха после проведённых выше расчётов рассчитаем число Прандтля по формуле (16):



Подставив в формулу (15) полученное значение число Прандтля и все необходимые вышеперечисленные данные определим значение коэффициента теплоотдачи для коридорной компоновки пучка труб:


Формулы (14) и (15) учитывают как эффект конвективной теплоотдачи, так и эффект распространения тепла по металлу оребрения. В связи с этим найденное значение коэффициента теплоотдачи при дальнейшем расчете по формуле (15) следует относить к полной поверхности оребрённых ТЭНов.

Найденное по формуле (10) значение мощности одного калорифера необходимо увеличить на величину коэффициента запаса 1,2 , учитывающего тепловые потери от корпуса электрокалориферной установки и воздухопроводов, возможное понижение питающего напряжения.

Таким образом, установленная мощность одного калорифера определяется по формуле:

(25)



Подставив в формулу (25) эти данные, получим:



Площадь теплоотдающей поверхности ТЭНов, установленных в калорифере определяем в соответствии с зависимостью, приведённой в формуле (26).

Для этого необходимо выразить из данной формулы площадь теплоотдающей поверхности ТЭНов:

(26)

Подставив в формулу (26) все необходимые вышеперечисленные данные определим значение площади теплоотдающей поверхности ТЭНов:



Необходимое количество ТЭНов определяется по формуле:

(27)

площадь теплоотдающей поверхности одного ТЭНа, определяется по габаритным размерам ТЭНа. По данным таблицы 1

Подставив в формулу (27) все необходимые вышеперечисленные данные определим необходимое количество ТЭНов:



Число ТЭНов принимается кратным 3, причём мощность одного ТЭНа при этом не должна превышать номинальной допустимой величины.

Если кратность меньше или больше 3, необходимо довести кратность до 3 изменяя количество ТЭНов.

Мощность одного ТЭНа определяется, исходя из мощности одного калорифера и числа ТЭНов в одном калорифере:

(28)

Подставив в формулу (28) необходимые значения определим мощность одного ТЭНа:



Расчёт конструктивных параметров калорифера сводится к определению геометрических размеров проходного окна (проходного сечения) калорифера, в котором устанавливаются нагревательные элементы.

Проходное сечение калорифера определяется при следующих допущениях:

  • скорость потока воздуха ;

  • длина проходного сечения окна калорифера соответствует длине

оребрённой части ТЭНа и находится по таблице 1.

Площадь проходного окна калорифера:

(29)

Рассчитаем площадь проходного окна калорифера:



Высота проходного сечения окна:

(30)

Рассчитаем высоту проходного сечения окна:



В этом сечении располагается первый ряд нагревательных элементов, а за ним последующие. Расположение ТЭНов в соответствии с исходными данными – коридорное.

Таблица 1

Технические данные серийного ТЭНа с алюминиевым оребрением

Параметр

Обозначение

Численное значение

Электрические и тепловые характеристики нагревателя

Номинальная мощность нагревателя, Вт

Р

2500

Допустимое отклонение мощности от номинального значения, %

∆Р

±10

Напряжение на нагревателе, В

U

220

Ток в цепи нагревателя, А

I

11,3

Удельная поверхностная мощность оребрения нагревателя,



0,862

Удельная поверхностная мощность спирали нагревателя,



28,2

Максимальная температура поверхности оребрения,



180

Геометрические характеристики нагревателя, м

Полная длина нагревателя

L

620

Длина активной части



480

Длина выводных стержней в заделке



55

Наружный диаметр оребрения



40

Наружный диаметр несущей трубы



18

15

Наружный диаметр ТЭН (трубы оболочки)



16

13

Высота ребра



11

14

Шаг оребрения



3,5

3,5

Поверхность оребрения



0,29

0,32

Геометрические размеры спирали нагревателя, м

Диаметр проволоки спирали



0,5·10-3

Развернутая длина активной части спирали



5,66

Диаметр спирали



5,5·10-3

Основные материалы

спирали нагревателя

Х20Н80Н

-

трубы нагревателя

Сталь 10

-

засыпки

Окись магния

(периклаз)

-

оребрения

АД1-М

-




Расчет силовой сети, выбор аппаратуры управления и защиты
Расчет силовой сети электрокалориферной установки и линии ее подключения, а также выбор аппаратуры управления и защиты производится по расчетным токам.

Для линии электрокалорифера величина расчетного тока определяется по формуле:

(31)

Для линии электродвигателя величина расчетного тока определяется по формуле:

(32)

—соответственно мощность калорифера и двигателя, кВт;

—номинальное напряжение на зажимах калорифера и двигателя, равное междуфазному (линейному) напряжению сети, к которой они присоединяются, В;

и соответственно коэффициент мощности и коэффициент загрузки электродвигателя.

Коэффициент загрузки электродвигателя учитывает несоответствие между значением расчетной мощности и установленной (номинальной) мощностью электродвигателя, характер нагрузки рабочей машины, учитываемый коэффициентом загрузки рабочей машины

Для вентиляторов коэффициент загрузки рекомендуется принимать.

С учетом этого обстоятельства имеем:

(33)

Расчетный ток магистрали, питающей электрокалориферную установку, определяется суммой расчетных токов калорифера и двигателя.

Определим величину расчетного тока для линии электрокалорифера по формуле (31):



Определим величину расчетного тока для линии электродвигателя по формуле (32):



Определение сечений проводов или кабелей линий электрокалорифера и вентилятора, а также линии подключения производится по условиям нагревания.

Подключение электрокалориферной установки к сети осуществляется с помощью рубильника или автоматического выключателя. Включение электрокалорифера и электродвигателя вентилятора осуществляется магнитными пускателями. Электрокалорифер должен иметь защиту от коротких замыканий автоматическими выключателями с максимальной токовой защитой или предохранителями. Электродвигатель вентилятора, помимо защиты от коротких замыкании, выполняемой также с помощью предохранителей или автоматических выключателей, должен иметь защиту от перегрузки с помощью тепловых реле или автоматических выключателей с тепловыми расцепителями.

В схемах подключения электрокалориферных установок могут быть использованы рубильники типа Р, РБ и другие, автоматические выключатели типа АП-50, АЕ-2000, АЗ-100, магнитные пускатели ПМЕ и ПА, предохранители ПР-2 и ПН-2.

Разработка схемы управления
В связи с тем, что в данной курсовой работе решаются задачи использования электрической энергии для подогрева наружного воздуха в прямоточной системе вентиляции, совмещенной с отоплением, и, принимая во внимание стоимость электроэнергии, ставится вопрос об экономичном расходовании электроэнергии для отопления и вентиляции. Положительное решение этого вопроса возможно только при использовании электроподогрева воздуха в автоматизированных отопительно-вентиляционных системах.

По динамическому признаку автоматическое регулирование отопительно-вентиляционных систем может быть выполнено двухпозиционным и пропорциональным. Пропорциональное регулирование является более гибким и способно более полно удовлетворить зоотехнические требования по качеству воздуха внутри помещения. Двухпозиционное регулирование отличается более простым решением и в большинстве случаев при правильном выборе элементов системы дает удовлетворительные результаты.

Контроль температуры воздуха внутри помещения осуществляется при помощи регулятора температуры ТК-6. При достижении предельной температуры (1800С) электрокалориферная установка отключается во избежание перегорания нагревательных элементов. По этим же соображениям включение электрического калорифера происходит только при работающем вентиляторе.

В схеме предусмотрена световая сигнализация: «калорифер включен», «аварийный перегрев калорифера».

В схеме предусмотрено два режима работы: ручной и автоматический. Световая сигнализация работает также и в ручном режиме.

Принципиальная электрическая схема управления электрокалориферной установкой приведена на листе 2 графической части.

Определение эксплуатационных показателей
Важнейшими эксплуатационными критериями, характеризующими экономичность применения электронагревательных установок, являются показатели, связанные с потреблением электроэнергии.

Для определения расхода электроэнергии за отопительный сезон, длительность которого принимается, исходя из местных метеорологических условии, надо определить:

  • мощность электрокалориферной установками (включая мощность электродвигателя для привода вентилятора и среднее значение мощности электрокалорифера);

  • длительность отопительного периода (определяется временем стояния наружных температур воздуха от до).

Граничное значение наружной температуры (), при которой возникает необходимость в обогреве помещения определяется из выражения:

(34)

Рассчитаем граничное значение наружной температуры () по формуле :



Мощность — мощность на зажимах электродвигателя (присоединенная) определяется по формуле:

(35)

— установленная мощность электродвигателя вентилятора, кВт;

— КПД электродвигателя.

Рассчитаем мощность на зажимах электродвигателя по формуле (35):



Присоединенная мощность всех электродвигателей равна:

(36)

Рассчитаем присоединённую мощность всех электродвигателей по формуле:



Среднее значение мощности системы отопления (электрокалориферов) определяется из уравнения теплового баланса животноводческого помещения), в котором вместо расчетной температуры наружного воздуха () используется

среднее значение температуры наружного воздуха за отопительный период ().

Среднее значение температуры наружного воздуха за то время, когда животноводческое помещение необходимо отапливать ( от до ) определяется из выражения:

(37)

Рассчитаем среднее значение температуры наружного воздуха за то время, когда животноводческое помещение необходимо отапливать по формуле:



Тогда уравнение теплового баланса животноводческого помещения для этого значения наружной температуры имеет вид:

(38)



Среднее значение мощности системы отопления равно:

(38)

Расход электроэнергии для поддержания требуемых параметров микроклимата в животноводческом помещении за отопительный период определяется из выражения:

(39)

продолжительность отопительного периода, час. Продолжительность отопительного периода находится из таблицы 2.

Рассчитаем расход электроэнергии для поддержания требуемых параметров микроклимата в животноводческом помещении за отопительный период по формуле (39):



Расход электроэнергии для поддержания требуемого микроклимата на одну голову:

(40)

Рассчитаем расход электроэнергии для поддержания требуемого микроклимата на одну голову по формуле (40:)



Таблица 2

Время стояния наружных температур для Московской области



T, ч

С

T, ч



T, ч

- 1

2886

- 11

835

- 21

84

- 2

2575

- 12

693

- 22

61

- 3

2289

- 13

589

- 23

44

- 4

2063

- 14

485

- 24

32

- 5

1852

- 15

381

- 25

23

- 6

1633

- 16

319

- 26

15

- 7

1441

- 17

256

- 27

11

- 8

1270

- 18

197

- 28

7

- 9

1103

- 19

152

- 29

4

- 10

964

- 20

112

- 30

2


Заключение




Результатом данной курсовой работы по расчёту системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения (в данном случае, телятника) явилось закрепление теоретических знаний и получение практических навыков по расчету потребности в современном оборудовании, электроэнергии, умение находить решения конкретных практических задач, связанных с повышением отдачи от средств механизации за счет более интенсивного использования площадей и объемов телятников. Для этого необходимо знать интенсивные механизированные и индустриальные ресурсосберегающие технологии. Это позволит, исходя из конкретных производственных условий хозяйств, рационально и правильно использовать машины и оборудование.

Успешное проектирование, реконструкция и техническое перевооружение животноводческих предприятий могут осуществлять специалисты, обладающие глубокими знаниями современных технологий производства молока и мяса животных, систем машин и оборудования для механизации, автоматизации и компьютеризации производственных процессов, норм строительного и технологического проектирования.

На мой взгляд, этими знаниями студенты инженерных факультетов сельскохозяйственных вузов должны овладеть в процессе изучения дисциплины «Электротехнология с/х» с тем, чтобы использовать их не только при курсовом и дипломном проектировании, но и на реальных объектах строительства новых и реконструкции действующих животноводческих предприятий в колхозах и совхозах.

Список литературы
1. Захаров А.А. Применение тепла в сельском хозяйстве. М., " КОЛОС", 1974г.

2. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве (справочник) .М., "КОЛОС", 1985 г. или другая редакция справочника.

3. Кутателадзе С.С. , Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. - М., Л., "Энергия", 1970г.

4. Кудрявцев И.Ф., Карасенко В.А. Электрический нагрев и электротехнология. М., "КОЛОС", 1975г.

5. Живописцев Е.Н., Косицын О.А. Электротехнология и электрическое освещение. М., "АГРОПРОМИЗДАТ", 1990г.

6. Информационно-инженерный портал HighExpert.ru


1   2

Похожие:

Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconРасчет системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения
На тему: «Расчет системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения»
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconЭкзаменационные вопросы по дисциплине «Строительная акустика (свкв и акустика залов)»
Акустический расчет и проектирование системы вентиляции и кондиционирования воздуха (акустика свкв). Введение в проблему
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconОсновные инженерные системы зданий система система водоснабжения канализации отопления вентиляции
Одним из таких факторов является обеспечение жилого помещения необходимыми для жизнедеятельности человека ресурсами (холодная и горячая...
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconПамятка для студентов групп тгв по изучению дисциплины «Вентиляция»
Вводные сведения. Требования, предъявляемые к вентиляции. Воздушный режим здания. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха....
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconПроектирование приточной и вытяжной механической вентиляции
Задание: Рассчитать механическую вытяжную вентиляцию для помещения, в котором выделяется пыль или газ и наблюдается избыточное явное...
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconОбъемного восприятия с «мягким» звуком для музыкальной терапии и функциональной музыки
Акустические системы объемного звучания представляют собой оригинальные ас стоячих волн равномерно распределяющие звук в пространстве...
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconРасчёт (эмпирический) потребности в тепле помещения и необходимого количества батарей. Немного об истории расчёта
Немного об истории расчёта. Эти указания даны для выполнения «эмпирического» расчёта необходимого количества элементов для обогрева...
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconНижегородский центр дезинфекции Нижний Новгород, Нижегородский р-н, Кожевенный пер., 3
Системы вентиляции, воздуховоды, Системы водоснабжения, отопления, канализации, Дезинфекция, дезинсекция, дератизация
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения iconПрименение системы mathcad при решении задач прикладной механики
«Сопротивление материалов»: построение эпюр внутренних силовых факторов, определение перемещений в стержневых конструкциях, расчет...
Расчёт системы электроотопления и вентиляции животноводческого помещения icon95 Типы вентиляционных расстройств (обструктивный и рестриктивный) синдромы
Обструктивные нарушения вентиляции легких. В осно­ве обструктивных нарушений вентиляции лег­ких лежит сужение суммарного просвета...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org