Устройство и принцип работы отопительно-вентиляционного оборудования

Система вентиляции. Вентиляционная установка обычно состоит из вентилятора с электрическим двигателем и вентиляционной сети, в которую входят система воздуховодов и приспособления для забора и выпуска воздуха.

Вентилятор предназначен для перемещения воздуха. Возбудителем движения воздуха в нем является рабочее колесо с лопатками (лопастями), заключенное в специальный кожух. При вращении колеса от электродвигателя лопатки приводят в движение воздух, при этом, несколько сжимая его, то есть, сообщая воздуху скорость и давлению.

По значению развиваемого полного давления вентиляторы подразделяются на устройства низкого (до 980 Па), среднего (980–2940 Па) и высокого (2940–11770 Па) давления; по принципу действия – на центробежные и осевые; по конструктивному исполнению – на вентиляторы общего назначения и специальные, правого и левого вращения и т.д. В вентиляционно-отопительных системах животноводческих помещений применяют вентиляторы низкого и среднего давления, центробежные и осевые, общего назначения и крышные, правого и левого вращения.

Все типы центробежных и осевых вентиляторов изготовляют различных размеров. Например, вентилятор № 5 имеет диаметр колеса 500 мм.

Центробежные вентиляторы (рис. 9.1) способны развивать высокое давление (до 3,92 кПа) при перемещении большого количества воздуха (до 150 тыс. м³/ч). Их используют в приточных вентиляционно-отопительных системах и общеобменной вентиляции, а иногда в вытяжных системах, например с местными отсосами.

Рис. 9.1. Центробежный вентилятор:

1 – спиральный кожух; 2 – шкив; 3 – вал; 4 – опорный подшипник; 5 – рама; 6 – выходное отверстие; 7 – лопаточное колесо; 8 – входное отверстие

 

Правильное направление вращения центробежного вентилятора соответствует развороту спирали кожуха. При вращении в противоположную сторону направление движения воздуха не изменяется, но его количество уменьшается на 25–40%.

Центробежные вентиляторы могут иметь неповоротные, поворотные и разъемные кожухи, соединяться с электродвигателем непосредственно или при помощи ременной передачи.

Вентиляторы, выполненные по одному аэродинамическому принципу и одной схеме, имеют геометрически подобные размеры и относятся к одному типу. Вентиляторы одного типа, но разных размеров (номеров) составляют серию (типоразмерный ряд) вентиляторов.

Наилучшими аэродинамическими свойствами обладают вентиляторы Ц4-70. Кроме того, они значительно легче, компактнее вентиляторов Ц 9-55 и Ц 9-57 и характеризуются высоким коэффициентом полезного действия. Рабочее колесо вентилятора Ц 4-70 имеет двенадцать плоских, загнутых назад лопаток, благодаря чему резко уменьшается шум по сравнению с вентиляторами других типов. Вентиляторы Ц 9-55 и Ц 9-57 обладают более прочной конструкцией рабочего колеса (32 лопатки) и кожуха, и поэтому их можно применять в помещениях, воздух которых содержит мелкую пыль.

Осевые вентиляторы (рис. 9.2) характеризуются относительно малыми давлениями (не более 0,49 кПа) при большой производительности (до 120 тыс. м³/ч). Их в основном применяют, если необходимо перемещать большие объемы воздуха при незначительных противодавлениях в системах общеобменной вытяжки, а также устанавливают в приточных системах общеобменной вентиляции и в вентиляционно-отопительных агрегатах.

Рис. 9.2. Осевой вентилятор В0-7М:

1 – кронштейн;2 – электродвигатель; 3 – лопатка; 4 – корпус

 

Осевой вентилятор представляет собой лопаточное колесо, заключенное в цилиндрический кожух. Вращаясь, оно уплотняет и проталкивает воздух вперед между лопатками в осевом направлении.

Рабочие колеса осевых вентиляторов изготавливают симметричного и несимметричного профиля. В первом случае производительность агрегата не зависит от направления вращения колеса. Лопатки несимметричного профиля обладают повышенными аэродинамическими качествами (давление, КПД), но на производительность такого вентилятора влияет направление вращения.

В вентиляционно-отопительных системах животноводческих помещений целесообразно применять осевые вентиляторы серий МЦ, 0,6-320 и ВО. Вентиляторы МЦ и 0,6-320 четырехлопастные с несимметричными лопатками. Рабочее колесо крепится на одном валу с электродвигателем.

По сравнению с центробежными осевые вентиляторы развивают меньшее давление, создают меньший шум и имеют меньший КПД. Достоинства осевых вентиляторов: реверсивность, простота устройства и монтажа, компактность и меньшая масса. Их можно устанавливать в стенных проемах и непосредственно в воздуховодах.

Крышные вентиляторы предназначены для установки на кровлях зданий. Их выпускают как с центробежными, так и с осевыми рабочими колесами и используют главным образом для децентрализованной общеобменной вентиляции с температурой перемещаемого воздуха до 60–70⁰С.

Отопительные системы. В животноводческих помещениях применяют следующие виды отопления: печное, центральное (водяное и паровое низкого давления) и воздушное. Наиболее широко используются системы воздушного отопления.

Сущность воздушного отопления состоит в том, что подогретый в калорифере воздух впускается в помещение непосредственно или через систему воздуховодов вентиляционной установки. В качестве генераторов теплоты в системах воздушного отопления используют теплообменные аппараты – калориферы. Воздух в них может нагреваться водой, паром, электричеством или продуктами сгорающего топлива. В зависимости от вида первичного теплоносителя различают водяные, паровые, электрические и огневые калориферы. Водяные и паровые калориферы применяют в том случае, если в хозяйстве есть котельная. Там, где сооружать котельные экономически невыгодно, устанавливают огневые или электрические калориферы.

Электрические калориферы по сравнению с другими типами воздухонагревателей обладают более высоким КПД. Они компактны и удобны в обслуживании, постоянно готовы к работе, позволяют полностью автоматизировать управление.

Теплопроизводительность электрокалориферов можно регулировать в широких пределах.

Отопительные электрокалориферы серии СФОЦ с трубчатыми оребренными нагревателями (мощностью от 25 до 250 кВт) предназначены для нагрева воздуха до температуры 50⁰С в системах воздушного отопления, вентиляции, искусственного климата и в сушильных установках.

Электрокалориферная установка типа СФОЦ (рис. 9.3) состоит из установленных на общей раме (калорифера) радиального вентилятора 5 с электродвигателем 6 и патрубка 3 с мягкой вставкой 4. Калорифер представляет собой каркас с прямоугольной площадью сечения, внутри которого в три ряда расположены оребренные трубчатые нагреватели.

Каждый ряд составляет электрическую секцию, в которой нагреватели соединены в звезду. Радиальный вентилятор соединяется с калорифером через патрубок и мягкую вставку.

 

Рис. 9.3.Электрокалориферная установка типа СФОЦ:

а – вид сбоку; б – вид сверху;

1 – калорифер; 2 – шкаф управления; 3 – патрубок; 4 – мягкая вставка; 5 – вентилятор радиальный; 6 – двигатель; 7 – рама

 

Патрубок выполнен в виде сварной металлической конструкции, выполняющей роль переходника с прямоугольной площади сечения на круглую.

Мягкая вставка предотвращает калорифер от вибрации, возникающей при работе вентилятора. Вентилятор с электродвигателем устанавливают на виброизолирующих основаниях.

Заданная температура выходящего воздуха поддерживается автоматически двумя электроконтактными термометрами, датчики которых находятся на выходе воздуха из калорифера. При первоначальном включении калорифера работают все нагревательные элементы. В случае повышения температуры выходящего воздуха за предел заданной отключается одна секция, при дальнейшем повышении–вторая и т. д. Если температура выходящего воздуха продолжает повышаться, отключаются все нагревательные элементы калорифера. При понижении температуры нагревательные элементы включаются в обратной последовательности.

В системе контроля температуры предусмотрены блокировки: при остановке двигателя вентилятора отключается электрокалорифер. Включить нагревательные элементы невозможно при неработающем двигателе вентилятора.

В свинарниках можно использовать и комплекты вентиляционного оборудования ПВУ.

Комплекты типа ПВУ-М (включают шесть установок) предназначены для отопления и вентиляции свинарников-откормочников. Их целесообразно применять также в системах вентиляции и других свиноводческих зданиях, обеспечивая в них требуемый микроклимат. В одной установке ПВУ-М (рис. 9.4.) имеются приточные и вытяжные вентиляторы, а также электронагревательные элементы для подогрева холодного воздуха.

 

Рис. 9.4. Схема работы агрегата ПВУ-6:

1 – шарнирные отражатели; 2 – цилиндрический корпус; 3 – козырек отражатель;

4–поворотные заслонки; 5 –кольцевой приточный канал; 6 – внутренний цилиндр;

7 – крыльчатка вентилятора; 8–нагревательные элементы

 

Установки типа ПВУ могут работать в режиме рециркуляции. Если электронагреватель не успевает прогревать поступающий холодный воздух, то автоматически ограничивают его поступление и к нему подмешивают часть выбрасываемого теплого воздуха. При остановленном вентиляторе установка может работать в режиме вытяжной шахты с естественным побуждением.

Приточно-вытяжные установки типа ПВУ по сравнению с другими системами значительно экономичнее по капитальным затратам. При использовании их не требуется строить специальных приточных вентиляционных камер, прокладывать поперек и вдоль здания воздуховоды для равномерной подачи приточного воздуха.

Для сельского хозяйства перспективны огневые теплогенераторы, работающие на жидком топливе.

Теплогенераторы ТГ-75, ТГ-150, ТГ-1,0А, ТГ-2,5А и др. предназначены для воздушного отопления и вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений. Их применение экономически оправдано при большом и продолжительном дефиците теплоты и отопительном сезоне, превышающем 1500 ч в год.

Схема теплогенератора ТГ-1,0А показана на (рис. 9.5). Жидкое топливо (тракторный керосин, дизельное топливо) сжигается в цилиндрической камере сгорания. Продукты сгорания поступают в кольцевой поверхностный теплообменник 7, а затем в дымовую трубу 2, где они омывают поверхность водоподогревателя. Нагретые поверхности камеры сгорания и теплообменника 7 обдуваются воздухом, нагнетаемым центробежным вентилятором 1.

Рис. 9.5. Теплогенератор ТГ-1,0А:

1 – главный вентилятор; 2 – дымовая труба; 3 – станция управления; 4 – корпус;

5 – горелка; 6 – взрывной клапан; 7 – теплообменник

 

Система автоматики обеспечивает работу теплогенератора на различных режимах в зависимости от заданной температуры в отапливаемом помещении.

Котлы-парообразователи. выпускают с вертикальным и горизонтальным расположением котла. Наибольшее распространение получили котлы КВ-300М, Д-721А и др.

Котел КВ-300М (рис. 9.6) состоит из жаровой трубы 2 и корпуса, соединенных торцовыми стенками – фланцами. Пространство между ними (водяная камера) имеет объем 1,28 м³, из которых 0,23 м³ приходится на паровое пространство в верхней части котла. Жаровая камера оборудована топочным устройством и в противоположной части системой конвективных труб, заполненных водой из водяной камеры и омываемых снаружи топочными газами. По верху котла проходит паросборник, на котором размещены предохранительные клапаны 4, манометр 10 и пароотвод, подключенный к пароперегревателю 6, находящемуся в жаровой камере.

Топка, поддувало и водомерное стекло расположены на передней стенке котла, на задней стенке крепится дымоотводная труба 5.

Для питания котла водой служит подпиточный насос. С целью предварительного подогрева вода проходит через водоподогреватель в дымовой трубе.

Котел КВ-300М выпускается в двух вариантах: для работы на твердом и на жидком топливе. Он снабжен системой автоматики для прекращения подачи топлива в форсунку (горелку) при снабжении уровня воды и возрастании давления пара. Котлы на твердом топливе имеют автоматику, управляющую работой системы подачи воздуха в топку.

Рис. 9.6. Котел-парообразователь КВ-300М:

1 – наружный барабан; 2 – жаровая труба; 3 – система питания; 4 – предохранительный клапан; 5 – дымовая труба; 6 – пароперегреватель; 7 – стабилизатор пламени;

8 – фронтальная плита; 9 – водоуказатель; 10 – электроконтактный манометр;

11 – водонагревательное устройство; 12 – регулятор уровня воды в котле

 

Котел Д-721А оборудован для работы только на жидком топливе. Топливный бак, топливный насос, горелка и вентилятор размещены в переднем (машинном или топочном) отделении котла. Котел – жаротрубный, с полной автоматизацией процесса получения пара. Автоматизированы процессы подачи и отключения топлива, подачи воды, сброса избытка пара. Для этого на котле установлен автомат защиты горения, который при прекращении горения факела отключает подачу топлива, обесточивая двигатель топливного насоса и двигатель вентилятора. Имеются также автоматический регулятор уровня воды и предохранительные паровые клапаны. Кроме того, в арматуру котла входят манометр, водомерное устройство, водяной насос и продувочные вентили.

9.2. Устройство и принцип работы оборудования «Климат»

Автоматизированные комплекты оборудования типа «Климат» (рис 9.7), куда входит рассмотренное выше оборудование.

Комплекты «Климат-2», «Климат-3» предназначены для создания необходимых температурно-влажностных условий в животноводческих и птицеводческих помещениях с системами воздушного обогрева при помощи отопительно-вентиляционных агрегатов с водяными (паровыми) калориферами.

Комплекты оборудования «Климат-2», «Климат-3» могут иметь вентиляторы различных номеров.

Подогретый в калорифере или теплогенераторе воздух выпускается в помещение, как правило, через систему воздуховодов 1 и 13. В комплектах предусмотрена защита калориферов от замерзания при уменьшении температуры воды в обратном трубопроводе ниже 30⁰С. Летом температуру воздуха в помещении регулируют, изменяя частоту вращения вала вытяжных вентиляторов.

Рис. 9.7. Схема установки в коровнике комплекта оборудования типа «Климат»:

1,13 – воздуховоды; 2,14 – электрические кабели; 3 – осевой вентилятор; 4 – регулятор частоты вращения вентиляторов; 5 – вентиляционная камера; 6 – задвижка;

7,8 – электроприводы; 9 – центробежный вентилятор; 10 – щит управления;

11 – электрокалорифер; 12 – входное окно

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Воробьев, В.А. Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства [Текст]: учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. заведений / В.А. Воробьев. – М.: КолосС, 2005. – 280 с.: ил.

2. Князев, А.Ф. Механизация и автоматизация животноводства [Текст]: учебники и учебные пособия для студентов средних специальных учеб. заведений / А.Ф. Князев, Е.И. Резник, С.В. Рыжов [и др.]. – М.: КолосС, 2004. – 375 с.: ил.

3. Коба, В.Г. Механизация и технология производства продукции животноводства [Текст]: учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. заведений / В.Г. Коба, Н.В. Брагинец, Д.Н. Мурусидзе, В.Ф. Некрашевич. – М.: Колос, 2000. – 528 с.: ил.

4. Курочкин, А.А. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства [Текст]: учебники и учебные пособия для студентов выс. учеб. заведений / А.А. Курочкин, В.В. Лященко. – М.: Колос, 2001. – 440 с.: ил.

5. Новиков, В.В. Механизация, электрификация и автоматизация в животноводстве [Текст]: Методические указания для выполнения лабораторных работ / В.В. Новиков, Е.В. Янзина, И.В. Успенская, С.В. Денисов– Ч. I. – Кинель: РИЦ СГСХА, 2007. – 67 с.

6. Новиков, В.В. Механизация, электрификация и автоматизация в животноводстве [Текст]: Методические указания для выполнения лабораторных работ / В.В. Новиков, Е.В. Янзина, И.В. Успенская, С.В. Денисов– Ч. II. – Кинель: РИЦ СГСХА, 2007. – 67 с.