Определение требуемых параметров ЭТУ

Основными параметрами электрокалориферной установки, которые необходимо знать для её выбора или проектирования, являются расчетная мощность электрокалорифера Р, Вт, и объемная подача вентилятора установки Q_vt, м³/с.

Расчеты по определению этих параметров рекомендуется выполнять в следующем порядке.

Полезный тепловой поток, Вт, отопительных установок определяется из уравнения теплового баланса помещения:

Ф_п = Ф_о + Ф_в + Ф_исп — Ф_ж ,(1).

где Ф_о — тепловой поток через наружные ограждения помещения, Вт;

Ф_в — тепловой поток, теряемый с вентиляционным воздухом, Вт;

Ф_исп — тепловой поток, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей животноводческого помещения, Вт;

Ф_ж — тепловой поток, выделяемый животными, Вт.

Тепловой поток Ф_о в настоящей курсовой работе определяется приближенно по выражению [2]:

(2).

где q_от — удельная отопительная характеристика помещения, Вт/м³*^оС;

V_о — удельный объем помещения, м³/гол;

N — количество животных, гол;

Т_в — температура внутреннего воздуха помещения, ^оС, требуемая по нормам технологического проектирования или по зоотребованиям;

Т_н — расчетная зимняя температура наружного воздуха, ^оС;

а — поправочный коэффициент, учитывающий влияние разности температур на значение q_от;

(3).

Значения величин q_от, V_o, N и Т_н даны в исходных данных.

Значение Т_в можно принимать в зависимости от вида и возраста животных согласно [2, 3]. Т. к в данном помещении содержатся телята, то Т_в принимаем равным 15 ^оС. Рассчитываем, а по формуле (3):

Из формулы (2) следует:

Вт Определение теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха.

(4).

где Q_v — объемный расход вентиляционного воздуха, м³/с;

р_в — плотность воздуха при температуре Т_в, кг/м³;

с_р — удельная изобарная теплоемкость воздуха, равная 1000 Дж/кг*^оС.

Значение Q_v находят из расчета воздухообмена в помещении. Этот расчет проводят согласно [2, 3] по условиям удаления избытков влаги и углекислого газа, принимая затем для подстановки в формулу (4) наибольшее из двух полученных значений Q_v.

Объем приточного воздуха, необходимого для понижения концентрации углекислоты, вычисляют по формуле:

(5).

где с — количество СО₂, выделяемое одним животным, л/с; N — число животных в помещении; с₁ — предельно допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения л/м³; с₂ — концентрация СО₂ в наружном воздухе в сельской местности (с₂ = 0,3…0,4 л/м³).

Из [3] определяем: с = 23 л/ч=0,006 л/с; с₁ = 2,5 л/м³

Отсюда по формуле (5):

Объем приточного воздуха, необходимого для растворения водяных паров, вычисляют по формуле:

(6).

где W — масса влаги, выделяющейся в помещении, г/с; d_в и d_н — влагосодержание внутреннего и наружного приточного воздуха, г/кг сух. воздуха; с — плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³.

Значения d_в и d_н определяют при помощи Нd-диаграммы для влажного воздуха по соответствующим значениям температур и относительной влажности внутреннего и наружного воздуха: d_н = 0,7г/кг; d_в = 6,2г/кг Суммарные влаговыделения в помещении для животных подсчитывают по формуле:

W = Wж + Wисп (7).

Влагу, выделяемую животными, определяют по формуле:

W_ж = NW₀k_t,(8).

где W₀ — выделение водяных паров одним животным, кг/с; k_t — коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемых животным водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

Из [3] определяем: W₀ = 74 г/ч=2Ч10^-5 кг/с; k_t = 1,24.

Отсюда:

Влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей помещения (пол, поилки, кормушки и др.),.

W_исп = оW_ж,(9).

где о — коэффициент, равный 0,1…0,25 для коровников и телятников.

Из формулы (7) следует:

Плотность воздуха при температуре помещения определяется по формуле:

(10).

где р — расчетное барометрическое давление в данном районе, кПа; 99,3 — расчетное барометрическое давление для Центрального района России, кПа. Для Челябинска р = 99,3 кПа.

Таким образом, из формулы (6):

Следовательно, для подстановки в формулу (4) принимаем значение Q_w, т.к. оно больше чем Q_CO2.

Определение расхода теплоты на испарение влаги.

(11).

где 2,49Ч10³ — скрытая теплота испарения воды, кДж/кг.

Определение свободной теплоты, выделяемой животными.

(12).

где q — поток свободной теплоты, выделяемой одним животным; k_t — коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животным теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

Из [3] определяем: q=131 Вт; k_t=0,85.

Следовательно полезный тепловой поток будет равен:

Расчетная мощность электрокалориферов в помещении.

(13).

где к_з — коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение питающего напряжения и старение нагревателей; к_з=1,05…1,1; з_эку — тепловой КПД, учитывающий потери от корпуса электрокалориферов и воздуховодов; з_эку=0,95…1,0; в — доля расчетной мощности, которая должна быть обеспечена от ЭКУ, %.

Расчетная мощность одного электрокалорифера,.

(14).

где n — число ЭКУ в помещении. Следует выбирать ЭКУ возможно большей единичной мощности, с тем чтобы число n было минимальным, но не менее двух (по условиям надежности). Выбираем n=2. Тогда:

Определение требуемой объемной подачи вентилятора ЭКУ При определении требуемой объемной подачи вентилятора электрокалориферной установки Q_VT необходимо учитывать, что в животноводческом помещении обычно имеется просачивание (инфильтрация) воздуха через неплотности наружных ограждений (притворы окон, дверей, ворот). Общее количество инфильтрующегося воздуха можно ориентировочно принять равным 20% от Q_v. Тогда объемный расход воздуха, который должен обеспечиваться приточными вентиляторами, можно оценить как:

Qv — 0,2ЧQv=0,8ЧQv.

С учетом этого требуемая объемная подача вентилятора одной электрокалориферной установки равна:

(15).