Определение мощности электроотопительной установки

Теплопроизводительность системы отопления для отопительной системы животноводческого помещения определяется из уравнения теплового баланса, учитывающего потери тепла и поступление дополнительных тепловых потоков:

, (2.1)

где - потери теплоты через ограждения, кДж/ч;

- потери теплоты с удаляемым воздухом (на вентиляцию), кДж/ч;

- потери теплоты на испарение влаги, кДж/ч;

- потери теплоты на инфильтрацию, кДж/ч;

- тепловыделения работающих в помещении электроустановок (электропривод, освещение, установки местного обогрева), кДж/ч;

Потери теплоты через ограждения могут быть определены суммированием теплопотерь через потолок, стены, полы, двери, окна.

Но можно воспользоваться нормативным значением удельной тепловой характеристики, показывающей, какое количество теплоты теряется из одного кубического метра внутреннего объёма помещения в течении часа при разности внутренней и наружной температур в один градус Цельсия. Удельная тепловая характеристика зависит от материала стен, перекрытия и пола. С учётом этого параметра потери тепла через ограждения определяются по формуле:

, (2.2)

где - удельная тепловая характеристика помещения, ;

- объём помещения, ;

- оптимальная температура воздуха внутри помещения, ; оптимальная температура внутри помещения оговаривается зоотехническими нормами и требованиями;

- самая низкая температура воздуха, зафиксированная для данного района,

Производим расчет при , , , , :

Потери теплоты на испарение влаги и инфильтрацию принимаются приближённо в пределах 10..20% от тепловых потерь через ограждения:

Потери теплоты с вентилируемым воздухом , кДж/ч:

, (2.3)

где - вентиляционная норма помещения, ;

- плотность наружного воздуха, ;

Плотность воздуха , при любой температуре определяем по формуле:

, (2.4)

где - плотность воздуха при температуре 20 , ; ;

- температурный коэффициент .

Рассчитываем :

Вентиляционная норма помещения должна обеспечивать удаление всех вредных примесей из воздуха (углекислый газ, влагу) в такой степени, чтобы микроклимат внутри помещения был оптимальным (в соответствии с зоотехническими нормами и требованиями). Этому условию удовлетворяет неравенство:

, (2.5)

где - вентиляционная норма по условию удаления влаги, ;

- вентиляционная норма по условию удаления углекислоты, ;

- минимально допустимая вентиляционная норма, определяемая зоотехническими требованиями, .

Значение вентиляционной нормы по условию удаления влаги , определяем по формуле:

, (2.6)

где - удельные влаговыделения животных, ;

- число животных в помещении, ;

- влагосодержания воздуха внутри помещения для заданных параметров внутренней температуры и влажности ;

, (2.7)

- влагосодержание насыщенного парами воздуха при температуре (по диаграмме i – d), ;

- относительная влажность воздуха внутри помещения; ;

- влагосодержание наружного воздуха при и влажности , ;

, (2.8)

- влагосодержание насыщенного парами воздуха при температуре (по диаграмме i – d), ;

- относительная влажность воздуха снаружи помещения;

Вполне очевидно, что значения и в природе непрерывно меняются и, следовательно, изменяется величина влагосодержания наружного воздуха , тогда как величина (влагосодержание внутреннего воздуха) остаётся неизменной (так как поддерживается постоянной). Величина будет оказывать значительной влияние на вентиляционную норму при изменении параметров наружного воздуха. Поэтому в курсовом проекте необходимо рассчитать зависимость , для получения которой следует принять 5,6 значений наружной температуры в пределах от заданной до 0 и рассчитать вентиляционную норму по условию удаления влаги для этих значений.

При и

Значение вентиляционной нормы по условию удаления углекислоты определяется по формуле:

, (2.9)

где - количество углекислоты, выделяемой животными в помещении, л/ч; к выделениям углекислоты животными добавляется 20% выделений углекислоты с подстилки;

, (2.10)

где - выделение углекислоты одним животным, ;

- допустимое содержание углекислоты в воздухе помещения; (принимается равным );

- содержание углекислоты в наружном воздухе; (принимается равным ).

Значение вентиляционной нормы помещения по условию удаления углекислоты , неизменно при изменении наружной температуры.

Минимально допустимый воздухообмен зависит от вида и массы животных и определяется по формуле:

, (2.11)

где - минимально допустимый воздухообмен на 100 кг живого веса животного в соответствии с зоотехническими нормами и требованиями, ;

- масса одного животного, кг;

- число животных в помещении, гол;

Учитывая требование 2.5 принимаем

По полученным значениям , , строим зависимость (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 График зависимости

После определения значения вентиляционной нормы помещения , определяется кратность воздухообмена , :

(2.12)

где - объём помещения, .

Допустимая кратность воздухообмена в животноводческих помещениях, при которой целесообразно применение принудительной вентиляции - .

Потери теплоты с вентилируемым воздухом определятся:

Выделение теплоты животными зависит от вида и возраста животных, температуры воздуха внутри помещения и относительной влажности и определения выражением:

, (2.13)

где - удельные тепловыделения животных (поток свободной теплоты) при стандартных условиях, ;

- число животных, гол;

и - коэффициенты, учитывающие влияние влажности и температуры воздуха внутри помещения на тепловыделения животных;

Для свиней определится:

Выделение теплоты работающими в помещении электрическими установками:

(2.14)

где - тепловой поток, выделяемый работающими в помещении электрическими двигателями, кДж/ч;

- тепловой поток, выделяемый источниками света, кДж/ч;

Следует учитывать только круглосуточно работающие двигатели, например, привод вентиляторов вытяжной вентиляции. Тогда:

, (2.15)

где - суммарная мощность электродвигателей, кВт.

Так как расчёт устройства вытяжной вентиляции не входит в задачи курсового проекта, то число двигателей принимаются в соответствии с типовым проектом животноводческого помещения.

В животноводческом помещении будет установлено 3 двигателей приточно-вытяжной вентиляции мощностью 3 кВт. Тепловой поток, выделяемый электрическими двигателями определится:

При определении потока теплоты от источников света , учитываем только источники, работающие круглосуточно – лампы дежурного освещении:

, (2.16)

где - суммарная мощность ламп дежурного освещения, кВт.

Мощность светильников дежурного освещения принимаем 10 % от мощности общего освещения, которую можно определить по удельной мощности освещения, рекомендуемой для животноводческих помещений в пределах 12…15 Вт/ .

Мощность светильников дежурного освещения определяем по формуле:

, (2.17)

где - мощность светильников общего освещения, Вт;

, (2.18)

где - площадь помещения, ;

- удельная мощность освещения; .

, (2.19)

где - объём помещения, ;

- высоте потолка в помещении, .

Так как принята система общего обогрева. Поток теплоты от средств местного обогрева отсутствует. Находим общий поток теплоты необходимый от средств системы общего обогрева

Общая мощность системы отопления:

, (2.20)

где - термический КПД Электроотопительной установки; зависит от места размещения установки; при размещении непосредственно в производственном помещении ;

Результаты расчёта для других значений , уравнения теплового баланса, сводим в таблицу 2.1.

Строим зависимости вентиляционной нормы помещения, требуемой теплопроизводительности и мощности отопления от наружной температуры ; ; (рисунок 2.2).

На основе полученных зависимостей выбираем пределы регулирования температуры, определяем значения температуры наружного воздуха, при которых будет изменяться число включённых секций отопительной установки.

Рисунок 2.2 Зависимость мощности отопления от температуры наружного воздуха

Таблица 2.1 Сводная таблица

	LH2O	L	Qв	Qогр	Qисп Qинф	Qж	Qэу	Qот
	-65334,3	4123,6						-204996
1,3	74231,52	74231,52	323443,1					146635,1
-2,2	26615,91	26615,91	228637,4					80017,45
-5,8	17542,63	17542,63	222775,6					102343,6
-9,5	13967,02	13967,02	233022,5					140778,5
-13,1	12125,52	12125,52	249109,7					185053,7
-16,7	11049,07	11049,07	268277,2					232409,2
-20,3	10374,45	10374,45	289370,8					281690,8
-24	9934,262	9934,262	311742,6					332250,6

Ниже расчет по выбору вентилятора и приводного электродвигателя для системы приточно-вытяжной вентиляции.

Требуемая подача вентилятора с учетом потерь и подсосов воздуха в воздуховодах определяется по формуле

(2.21)

где – коэффициент, учитывающий потери или подсос воздуха в воздуховодах ( );

Для электрокалориферов, работающих в животноводческих помещениях, рекомендуется использовать центробежные вентиляторы, способные развивать высокое давление при достаточно большой подаче. Наилучшими аэродинамическими свойствами обладают вентиляторы типа Ц4-70.

Выбираем вентилятор В-Ц4-70-5

Находим мощность электродвигателя для привода вентилятора

где – подача вентилятора, ;

– полный напор воздуха, ;

– КПД вентилятора;

– КПД передачи;

– коэффициент запаса; принимается равным .

Вентиляторы рекомендуется комплектовать трехфазными асинхронными двигателями серий 4А, 5А, АИР.

Принимаем 4А100S4У3 3кВт.