Расчет теплоотдачи

     СОДЕРЖАНИЕ  КУРСОВОЙ РАБОТЫ

     Курсовая  работа состоит из расчетно-пояснительной  записки и графической части.

     Расчетно-пояснительная  записка выполняется в следующем  порядке:

     Введение;

1. исходные данные для расчетов;
2. расчет теплоты на отопление, вентиляцию, технологические нужды, горячее водоснабжение;
3. подбор калориферов;
4. выбор вентиляторов;
5. построение графиков тепловых нагрузок;
6. гидравлический расчет тепловых систем;
7. тепловой расчет теплопроводов;
8. подбор котлов;
9. регулирование отпуска теплоты котельной;
10. расчет котельной.

     Графическая часть состоит из одного листа  Ф1 формата:

1. схема размещения потребителей и транспорта тепла;
2. годовой график тепловой нагрузки;
3. график температур воды в тепловой сети;
4. принципиальная тепловая схема водогрейной котельной с отпуском теплоты в открытые тепловые сети.

     Около 20% всей тепловой энергии, потребляемой хозяйством страны, расходуется на нужды сельского хозяйства. Она  расходуется на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение производственных, жилых и общественных зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях, сооружениях защищенного грунта, применяется при производстве и тепловой обработке кормов для животных и птицы, используется для сушки сельскохозяйственных продуктов, получения искусственного холода и на другие цели. Поэтому непрерывное совершенствование условий эксплуатации, ремонта и обслуживание теплотехнического оборудования, систем теплоснабжения и теплоиспользования оказывает большое влияние на развитие всех отраслей сельского хозяйства.

     Выбор систем теплоснабжения, а также теплового  оборудования, должен проводиться с учетом характера, особенностей и величин тепловых нагрузок. Правильно подобранное оборудование значительно уменьшает расход тепловой энергии. Экономия топливно-энергетических ресурсов возможна за счет использования возобновляемых и вторичных энергоресурсов. 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ

Таблица 1. Тип помещения

Таблица 2. Наружная кубатура одного здания, , м³

Таблица 3

Таблица 4. Расчетные климатические характеристики отопительного периода для хозяйств согласно заданным районным размещениям

Таблица 5

Таблица 6

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ ЗДАНИЯМИ ПО УКРУПНЕННЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ

2.1 Расход теплоты на отопление

     Для определения тепловой мощности котельной расчет теплопотерь можно произвести, пользуясь приближенным методом. Расчет ведут в соответствии с рекомендациями СНиП П-36-73.

     Максимальный  тепловой поток (Вт), расходуемый на отопление, определяется отдельно для всех типов помещений, указанных в таблице 1 

где - удельная отопительная характеристика, Вт/(м³ °С), берется из приложения 1;

- объем здания по наружному обмеру (без подвальной части), берется из таблицы 2;

- температура в  помещении, °С, приложение 2;

- средняя зимняя  температура наружного  воздуха; °С, таблица  4;

- количество  зданий, таблица 1;

 - поправочный коэффициент.

     Все расчеты производим для КС, а все  остальные расчеты сводим в таблицы. 

     Влияние разности температур на значение учитывается поправочным коэффициентом, который определяется по формуле 

где – расчетная зимняя вентиляционная температура, °С, таблица 4. 
 

2.2 Расход теплоты на вентиляцию.

     Максимальный  тепловой поток (Вт), расходуемый на вентиляцию, определяется отдельно для всех типов помещений, указанных в таблице 1 

где - удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³ °С), берется из приложения 1; 

     2.3 Выбор теплоносителя

     Расчетные параметры по температуре воды в  подающем трубопроводе тепловой сети принимаем  и в обратном , согласно исходным данным, таблица 3.

3 РАСХОД ТЕПЛОТЫ  НА ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

3.1 Для жилых и  общественных зданий.

     Средняя (за отопительный период) тепловая мощность расхода теплоты на горячее водоснабжение для жилых и общественных зданий 

где - удельная теплоемкость воды, принимаемая 4,19 кДж/(кг·К);

- количество  жителей в микрорайоне, таблица 3;

 - среднесуточная норма расхода горячей воды в жилых зданиях на одного человека, л/сут, приложение 3;

- среднесуточная  норма расхода горячей воды  в общественных зданиях на  одного человека, л/сут, приложение 3;

- температура горячей  воды, равная 55°С;

  – расчетная температура  холодной воды, принимается  в зимний период 5°С. 
 

3.2 Дня бань и предприятий  общественного питания 

где - среднесуточная норма расхода горячей воды для бани и для столовой, л/сут, приложение 3;

- плотность  воды, 1000 кг/м³;

 - пропускная способность в 1 час (для бань, m - число посетителей, равное количеству мест в раздевальных кабинках; для предприятий общественного питания, m - количество реализованных блюд: , где - число посадочных мест), таблица 3.

По  данному уравнению считаем отдельно для бани и столовой.

     Для бань 

     Для столовой 
 

3.3 Для прачечных 

где - среднесуточная норма расхода горячей воды для прачечной, л/сут, приложение 3;

- количество  сухого белья, выстиранного прачечной  за смену, кг, таблица 3. 
 

3.4 Расход теплоты на технологические нужды

     Расчетный поток теплоты (Вт), идущий на технологические  нужды ремонтных мастерских и автогаражей подсчитывают по формуле 

где - коэффициент спроса на теплоту равный 0,6…0,7;

- расход  теплоносителя, кг/ч;

  - энтальпия теплоносителя, кДж/кг;

  - энтальпия обратной воды равная 270-295 кДж/кг;

- коэффициент возврата обратной воды, который равен 0.7.

     Расход  теплоносителя воды для получения  смешанной воды равен 

где - температура смеси, равная 60°С;

  - температура воды в подающем теплопроводе, таблица 3.

     Расход  горячей воды (кг/ч) для автогаражей равен 

где - число автомобилей подвергающихся мойке, таблица 3;

- среднесуточный  расход воды на мойку одного  автомобиля (для легковых автомобилей  кг/сут, для грузовых автомобилей кг/сут).

Для легковых 

Для грузовых 
 
 

     Поток теплоты идущей на тепловую обработку  кормов определяется отдельно для коров, свиней и кур следующим образом 

где - коэффициент неравномерности потребления теплоты на технологические нужды в течение суток, принимают ;

  - количество подлежащего тепловой обработке корма данного вида в суточном рационе животных, кг, приложение 4;

  - удельный расход горячей воды на обрабатываемый корм данного вида, кг/кг, приложение 4;

  - энтальпия используемой горячей воды при , кДж/кг;

 – количество зданий, таблица 1;

- количество  животных в помещении, таблица  5. 

     Для коров 

     Для свиней 

     Для кур 

     Поток теплоты (Вт), рекомендуемый на пастеризацию молока можно определить по формуле 

где - масса молока, обрабатываемая в пастеризаторе, кг/ч, таблица 5;

-теплоемкость  молока, равная 3,94 кДж/(кг·°С);

- температура молока  до пастеризации, после дойки ;

  -температура молока после пастеризации, принимают . 

     4. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА

     Воздушная среда животноводческих зданий должна соответствовать определенным санитарно-гигиеническим  нормам. Воздух содержащий вредные выделения, концентрация которых превышает допустимые нормы, удаляется из помещения и заменяется чистым атмосферным воздухом.

4.1 Расчет воздухообмена по видам вредных выделений для ПФ

     Необходимый воздухообмен (м³/ч) при повышенной концентрации вредных газов (СО₂) в помещении определяют по формуле: 

где – объем выделившегося в помещении вредного газа, м³/ч, приложение 5;

  – допустимая концентрация вредного газа в воздухе помещения,

  – концентрация этого газа в наружном приточном воздухе, ;

m – количество животных в помещении, таблица 5. 

     Воздухообмен  при условии удаления из помещения  избыточной влаги по следующей формуле 

где W – масса водяных паров, выделяющихся в помещение, г/ч, приложение 5. – соответственно влагосодержания внутреннего и наружного приточного воздуха, г/кг сухого воздуха. В расчетах влагосодержание можно принять равным

= 5,3 г/кг сухого воздуха,  = 0,5 г/кг сухого воздуха;

  – плотность воздуха при температуре в помещении, кг/м³.

     Плотность сухого воздуха (кг/м³) в зависимости от температуры и давления Р находиться по выражению 

где Р  – расчетно-барометрическое давление, Па, таблица 4. 
 

     Воздухообмен  по избыточному теплу (м³/ч) определяют как 

где – избыточный тепловой поток, Вт, приложение 5;

  – теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/кг · К;

  – соответственно температура внутреннего и наружного воздуха.

     За  расчетный воздухообмен принимается  наибольший, по которому проектируется  система вентиляции. 

     За  расчетный воздухообмен принимается  наибольший, по которому проектируется  система вентиляции  

     4.2 Подбор калориферов

     В зависимости от вида теплоносителя  калориферы подразделяются на половые, водяные и электрические. Наибольшее применение в практике благодаря компактности и высокой производительности получили водяные калориферы (КВС-П, КВБ-П).

     Определяем  тепловой поток (Вт), идущий на нагрев воздуха 

где L – максимальный воздухообмен, полученный в пункте 4.1, м³/ч. 

     Вычисляем площадь живого сечения калорифера для прохода воздуха 

где - расчетная массовая скорость воздуха, = 7…10 кг/(м² · с). 

     Подбираем калорифер по площади живого сечения  в приложении 6.

     Для ФКРС выбираем калорифер №6.

     Действительную  массовую скорость воздуха рассчитываем по формуле, подставляя взятую из приложения 6. 
 

     Определяем  коэффициент теплопередачи k для выбранной одели калорифера в зависимости от скорости теплоноситель и массовой скорости нагреваемого воздуха, пользуясь уравнениями, приведенными в приложении 7. Скорость теплоноситель – воды (м/с) в трубках калорифера определяют по формуле 

где – площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м², приложение 6. 

     Определяют  действительный поток тепла (Вт), передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху по формуле 

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·°С), приложению 7;

F – площадь поверхности нагрева калорифера, м², приложение 6;

t'_ср – средняя температура теплоносителя,

t_ср – средняя температура нагреваемого воздуха,  
 
 

     Выбор калорифера считается правильным, если 
 

     Для определения давления, которое должен развивать вентилятор калориферной установки, требуется знать сопротивление калорифера проходу воздуха наряду с другими аэродинамическими сопротивлениями приточной вентиляционной системы. В приложении 7 приведена расчетная формула для подсчета одного ряда калориферов некоторых марок. 
 
 

     4.3 Выбор вентиляторов

     При подборе вентиляторов нужно знать  требуемую подачу, схему системы вентиляции и полное давление, которое должен развивать вентилятор. Подача вентилятора (м³/ч) определяется следующим образом 

где – поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах, . 

Рисунок 1. Схема вентиляции.

I – вытяжные шахты; II – приточные воздуховоды; III – вентиляционная камера.

     Диаметры  воздуховодов (м) участков определяют, исходя из расхода и допустимой скорости движения воздуха 
 
 

где υ – скорость движения воздуха в трубопроводе: на участках 1 и 2 (магистраль) υ – 10...15 м/с; на участках 3,4,5,6 (ответвления)

       – расход воздуха, таблица 7. 
 
 

     Принимаем диаметр воздуховодов 
 
 

     Расчётное полное давление (Па), которое должен развить вентилятор определяют в  наиболее протяженной ветви вентиляционной сети (участки 1, 2 и 5) по формуле, предварительно рассчитав и заполнив таблицу 9 

где 1,1 - запас давления на непредвиденное сопротивление;

- потери давления на трение и в местных сопротивлениях в наиболее протяжённой ветви вентиляционной сети, Па;

R – удельные потери давления на трение, Па/м, приложение 8;

L – длина участка воздуховода, м, таблица 7;

  – потери давления в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, таблица 8;

 – динамическое давление потока воздуха, так же его можно найти по приложению 8, Па;

 – плотность воздуха, кг/м³ ;

  – динамическое давление на выходе из сети,

  – сопротивление калориферов, Па, приложение 7.

     При помощи номограммы (приложение 8) определяем потери давления R на трение в вентиляционной сети на участках 1,2, 5.

     Таблица 9. Расчета работы системы вентиляции