Исходные данные к расчетам.

Некоммерческое

Акционерное

Общество

 

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий

 

Планы практических занятий по дисциплине:

 

ESH-4318 - «Энергообеспечение сельского хозяйства»

 

специальности 5B081200 - Энергообеспечение сельского хозяйства

 

И.О. Зав.каф. ЭППО.Н.Ефимова

 

Составили:

 

к.т.н., доцентО.Н.Ефимова

 

Алматы 2016

 

Практическое занятие №1 (2часа)

Тема: Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Цельзанятия: научить студентов проводить теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Основные вопросы:

-определение термического сопротивления теплопередачи;

-вычисление показателя теплоусвоения поверхности поля.

Методические указания

Теплопотери определяют для каждого помещения отдельно. Допускается при расчете воздушного отопления объединить в одно несколько смежных помещений с одинаковыми параметрами микроклимата (с одинаковыми возрастными группами животных).

Расчет выполняют в следующей последовательности:

– определяют термические сопротивления теплопередачи для наружных и внутренних стен, покрытий и чердачных перекрытий, наружных дверей и ворот, отдельных зон пола;

 

Таблица1- Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций

Наименование материала	,	Расчетные коэффициенты при условиях эксплуатации
Теплопроводности, Б	Теплоусвоения, Б
Силикатный кирпич		0,87	10,9
Глиняный кирпич		0,81	10,12
Рубероид		0,17	3,53
Известково-песчаный раствор		0,81	9,76
Сосна поперек волокон		0,18	4,54
Плиты минераловатные		0,06	0,48
Рубероид		0,17	3,53

 

– рассчитывают требуемые по санитарно-гигиеническим условиям термические сопротивления теплопередачи для наружных и внутренних стен, покрытий и чердачных перекрытий, наружных дверей и ворот;

– сравнивают действительные термические сопротивления с требуемыми;

– принимают термические сопротивления заполнений световых проемов и сравнивают с требуемыми;

– вычисляют показатель теплоусвоения поверхности поля и сравнивают с требуемым;

– делают вывод о соответствии (или несоответствии) ограждающих конструкций санитарно-гигиеническим требованиям и в случае несоответствия указывают меры по улучшению их теплозащитных свойств;

– производят разбивку пола на отдельные зоны и определяют площади зон;

– записывают формулу для расчета теплопотери через ограждающие конструкции;

– результаты расчета теплопотери приводят в таблице рецензируемой формы (приложение В).

Рекомендуемая методика расчета.

Определяем термическое сопротивление теплопередаче наружных стен, перекрытий, дверей и ворот, :

 

(1)

 

где – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограничивающей конструкции, . Для перекрытий и дверей принимаем =8,7 . Значение для наружных стен принимаем в зависимости от заполнения животными 1м² пола;

– толщина слоя материала, м;

– коэффициент теплопроводности материала (принимаем по таблице 5), ;

– термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, ;

– коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограничивающей конструкции (принимаем =23 .

 

Рассчитывается заполнение помещения животными, :

, (2)

где – масса одного животного, ;

– количество животных;

– площадь помещения, .

 

Определяется термическое сопротивление теплопередаче отдельных зон пола:

, (3)

где – сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленногопола, ;

– толщина утепляющего слоя, ;

– теплопроводность утепляющего слоя, .

Определяют требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен и перекрытия, :

, (4)

где – расчетная температура внутреннего воздуха в холодный период, ;

– расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ;

– нормативный температурный перепад, ;

– коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (принимаем n=1).

 

Значение нормативного температурного перепада следующее:

– для наружных стен:

 

= + ;

– для перекрытия:

 

=0,8*( + ),

 

где температуру точки росы принимают по Приложению Г.

Значение расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции наружного ограждения.

Тепловая инерция ограничивающей конструкции:

, (5)

Производится разбивка пола на отдельные зоны и определяются площади зон пола.

Рассчитывается тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции:

, (6)

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 поверхностипоотно-

шению к наружному воздуху.

 

Тепловые потоки теплопотери округляют до 10 Вт, для каждого помещения суммируют тепловые потоки теплопотерь через ограждающие конструкции.

Теплопотери при инфильтрации наружного воздуха допускается определять введением доли добавочной теплопотери в размере 0,3 для наружных стен и заполнений световых проемов.

После проведенных расчетов сравниваются расчетные термические сопротивления ограждающих конструкций с требуемыми термическими сопротивлениями. Исходя из того, что требуемое термическое сопротивление должно быть меньше расчетного термического сопротивления, проверяются соблюдения санитарно-гигиенических норм.

Исходные данные к расчетам.

Таблица2- Расчетные параметры наружного воздуха

Область	Температура наиболее холодных суток, 0C	Холодный период (параметры Б)	Теплый период (параметры А)
н.о.,	,	,	,
Алматинская	–29	–24	–23,3	21,2	49,8

 

 

Таблица3 -Расчетные параметры внутреннего воздуха

Помещение	Период года	Параметры воздуха	ПДК ,
,	, %
Помещение для ….(по варианту)…	Холодный
Переходный
Теплый

Примечание: – расчетная температура внутреннего воздуха, ; – относительная влажность, %; - предельно-допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа в зоне содержания животных, .

 

 

Таблица4- Выделение теплоты, влаги и углекислого газа телятами

Группа животных	Масса, кг	Тепловой поток тепловыделений,	Влаговыделения,	Выделения ,
Полных	Явных
телята		1,5	1,6	7,6	1,6

Практическое занятие №2 (2часа)

Тема: «Расчет тепловоздушного режима в помещениях»

Цель занятия: развитие самостоятельности при расчетах тепловоздушного режима в помещениях

Основные вопросы:

- нахождении расходов приточного воздуха по периодам года.

 

Методические указания

 

Задача расчетов состоит в нахождении расходов приточного воздуха по периодам года. Методика расчетов изложена в СНиП 2.04.05–86.

Тепловоздушный режим определяют для холодного, переходного и теплого периодов года, разделяя текст соответствующими подзаголовками. В помещениях для содержания молодняка животных расчет выполняют в холодный период года для старшей и младшей возрастных групп, а в переходный и теплый периоды – только для старшей.

Воздухообмен в холодный период года находят из условий удаления водяных паров и углекислого газа с последующей проверкой по норме минимального воздухообмена.

Для переходного (теплого) периода года определяют полные тепловыделения и влаговыделения животными, дополнительные и суммарные влаговыделения в помещениях, тепловой поток теплоизбытков и угловой коэффициент (тепловлажностное соотношение).

Дополнительные влаговыделения в переходный период года принимают в размере 10% влаговыделений КРС и свиней, а в теплый – в размере 25%.

Дополнительные влаговыделения в птицеводческих помещениях рассчитывают как и в холодный период.

Теплоизбытки в переходный период определяют согласно расчету в холодный период с учетом изменений в составляющих теплового баланса, а в теплый – с учетом полных тепловыделений животными и теплопоступлений от солнечной радиации и системы освещения в безоконных зданиях.

Методика расчетов:

Определяются влаговыделения животными, :

, (7)

где - температурный коэффициент влаговыделений (см.таблицу 4);

– влаговыделение одним животным (см. таблицу3), ;

– число животных.

 

Дополнительные влаговыделения с открытых водяных поверхностей:

 

(8)

Суммарные влаговыделения в помещении:

 

, . (9)

 

Рассчитывается количество , выделяемого животными, :

 

, (10)

 

где - температурный коэффициент выделений и полных

тепловыделений;

- количество , выделяемого одним животным, .

 

Определяется тепловой поток полных тепловыделений, :

 

, (11)

 

где – тепловой поток полных тепловыделений одним животным (см. таблицу 3), ;

k_t’’’ = 0,86 – температурный коэффициент полных тепловыделений (см. таблицу 4).

 

Тепловой поток теплоизбытков, :

 

, (12)

 

где Ф_ТП – поток теплопотерь (S Ф_ТП) _.

 

Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение), :

 

, . (13)

Расчет расхода вентиляционного воздуха, , из условия удаления выделяющихся:

– водяных паров:

, (14)

 

где – суммарные влаговыделения внутри помещения, ;

– плотность воздуха, ;

и - влагосодержания внутреннего и наружного воздуха, ;

 

– углекислого газа:

, (15)

где – расход углекислого газа, выделяемого животными в помещении, ;

– ПДК углекислого газа в помещении (см. таблицу 2), ;

- концентрация углекислого газа в наружном (приточном) воздухе, , (принимаем 0,4 );

 

─ расход вентиляционного воздуха, исходя из нормы минимального воздухообмена:

, (16)

где – норма минимального воздухообмена на 1 центнер живой массы, ;

– живая масса животного, кг;

n – количество животных.

 

В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаются наибольшие.

Воздухообмен в переходный и теплый периоды определяют исходя из условий одновременного удаления избыточной теплоты и водяных паров. При этом в переходный период воздухообмен принимают не менее чем в холодный, а в теплый – не менее требуемого по минимальным нормам воздухообмена.

Практическое занятие №3 (2часа)

Тема: «Расчет и выбор калориферов».

Цель занятия: развитие самостоятельности при расчетах параметров калориферов.

Основные вопросы:

-подбор калориферной установки;

Методические указания

Задание. Подобрать калориферную установку для нагрева воздуха в объеме V с начальной температурой tн = tн.в до конечной tк = tв, при теплоносителе воде, с температурой в подающей магистрали tг = 95 0С и в обратной tо = 700С.

Расчет провести для климатического района с барометрическим давлениемр, согласно нижеприведенным исходным данным.

 

Последняя цифра шифра	V, м3/ч	t в, 0С	Предпослед- няя цифра шифра	t н.в, 0С	р, кПа
				-10	93.2
				-23	93,3
				-25	95,2
				-5	97,3
				-18	99,3
				-11	101,3
				-20	99,3
				-10	99,3
				-8	99,3
				-20	97,3

 

Общие сведения, основы расчета и методика подбора калориферов Для воздушного отопления и вентиляции теплиц, животноводческих и других производственных помещений (а также, как вариант, - в конвективныхсушильных установках), применяются водяные, паровые и электрические ка-

лориферы. Во всех конструкциях калориферов сохраняется один принцип работы: воздух, нагнетаемый вентилятором, проходит через теплообменник,

в котором нагревается за счет теплоты горячей воды, пара, или электронагревателя.

В одноходовых калориферах теплоноситель движется в одном направлении сразу по всем трубкам (т.е. параллельно), в многоходовых – многократно изменяя направление движения (т.е. последовательно), что достигается устройством соответствующих перегородок в коллекторах. Одноходовые калориферы применяются при теплоносителе паре и воде, многоходовые – только при теплоносителе – воде.

Калориферная установка обычно представляет собой пакеты из двух или четырех калориферов. Для нагревания значительных объемов воздуха при относительно небольшом перепаде температур применяется параллельная установка калориферов. Чтобы нагреть воздух до более высокой температуры, калориферы устанавливают последовательно.

Присоединение калориферов к водяным сетям также осуществляется по параллельной или последовательной схеме, к паровым – только по параллельной схеме.

Калориферы всех типов и моделей делятся (см. табл. 1.1) на номера, отличающиеся площадью поверхности нагрева и присоединительными раз-мерами. Водяные калориферы в обозначении начинаются с букв КВ, паровые

- с КП; третья буква означает число рядов трубок: С – три, Б – четыре ряда.

В системе вентиляции и отопления устанавливают водяной калорифер. Теплоноситель – горячая вода 70 – 150 .

Рассчитывают требуемую площадь живого сечения, , для прохода

воздуха:

,

где – массовая скорость воздуха, , (принимается в пределах 4–10 ).

 

По рассчитанному живому сечению выбирают калорифер.

 

Таблица 1- Техническая характеристика некоторых типов пластинчатыхкалорифров

Номер калори- фера	Площадь поверх- ности нагрева, м2	Площадь живого сечения, м2
По воздуху	По теплоносителю
КВС-П КВБ-П	КПС-П КПБ-П	КВС-П КВБ-П	КПС-П КПБ-П	КВС-П	КПС-П	КВБ-П	КПБ-П
	11,4	15,14	0,139	0,267	0,00116	0,00523	0,00154	0,00697
	14,6	18,81	0,172	0,329	0,00116	0,00523	0,00154	0,00697
	16,92	22,44	0,205	0,392	0,00116	0,00523	0,00154	0,00697
	19,56	26,0	0,238	0,455	0,00116	0,00523	0,00154	0,00697
	25,08	33,34	0,303	0,581	0,00116	0,00523	0,00154	0,00697
	72,0	95,63	0,867	1,66	0,00232	0,0105	0,0031	0,01394
	108,0	143,5	1,299	2,49	0,00947	0,1568	0,0046	0,0291

 

 

Уточняют массовую скорость воздуха, :

.

Определяют скорость горячей воды в трубках, :

 

 

где -удельная теплоемкость воды;

- плотность воды.

 

Определяют коэффициент теплопередачи, :

 

, (34)

где – коэффициент, зависящий от конструкции калорифера;

– массовая скорость в живом сечении калорифера, ;

и – показатели степени.

 

Выписывают необходимые данные для выбранного калорифера: ; ; ; ; .

Определяют среднюю температуру воздуха, :

Определяют среднюю температуру воды, :

 

 

Определяют требуемую площадь поверхности теплообмена калориферной установки, :

 

 

Рассчитывают число калориферов:

,

где – общая площадь поверхности теплообмена, ;

– площадь поверхности теплообмена одного калорифера, .

 

Определяем процент запаса по площади поверхности нагрева:

 

Таблица 2- Формулы для расчета коэффициента теплопередачи пластинчатых калориферов

	к, Вт/(м2К), при теплоносителе	Сопротивление одного ряда кало- риферов, Па () n
вода к = А⋅ (υ ⋅ρ)n ⋅ wm	пар к = А⋅ (υ ⋅ρ)n
A	n	m	A	n	A	N
КВС-П	20,8	0,32	0,13	-	-	2,16	1,65
КВБ-П	19,7	0,32	0,13	-	-	2,75	1,65
КПС-П	-	-	-	25,0	0,296	6,02	1,65
КПБ-П	-	-	-	23,8	0,296	8,15	1,65