Резюме по обзору литературы

В заключение данной работы следует отметить важность соблюдения зоогигиенических требований и санитарных норм в птицеводческих помещениях. В условиях птицеводческих комплексов их соблюдение особенно необходимо, поскольку именно зоогигиеническими аспектами диктуется эффективность производства. От параметров микроклимата напрямую зависит продуктивность птицы и качество получаемой продукции. То, на сколько ответственно руководитель предприятия подойдёт к решению данного вопроса, очень важно для дальнейшего, успешного функционирования предприятия. Соблюдение параметров микроклимата необходимое условие, выполнение которого обеспечивает производственную и экономическую эффективность комплекса. Кроме того, создание максимально комфортных условий в помещении будет благоприятно влиять на сотрудников, работу персонала, производительность их труда, скорость и качество выполнения обязанностей. В настоящее время, создано большое количество оборудования, которое способно решить проблемы данного характера.

 

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

Задание

Цель работы – расчет теплового баланса и основных параметров системы вентиляции птичника на 30000 кур – несушек при клеточном содержании. Линейные размеры помещения: длина – 98 м, ширина-18м, высота – 5, 0м.

Характеристика основных конструктивных элементов помещения6 стены – сплошная кладка из силикатного кирпича на тяжелом растворе толщиной 2,0 кирпича (525 мм); перекрытие – бесчердачное, железобетонный, двухпустотный сборный настил с рулонной кровлей и утеплителем – пенобетоном или пересиликатом толщиной 140 мм; ворота: 4 шт.; размер -2,0 ×2,3; тип – сплошные деревянные двойные.

Помещение оборудовано естественной системой вентиляции: для притока воздуха используют приточные каналы сечением 0,3×0,3 м; для вытяжки отработанного – вытяжные трубы высотой 8 м и сечением и0,8×0,8 м.

В помещение содержатся 30000 кур – несушек со средней живой массой 2,5 кг.

Основной расчет

Тепловой баланс помещения можно выразить в виде равенства:

Wж=Wв+Wи+Wогр,

где Wж- количество свободного тепла, выделяемого животными, ккал/ч;

Wи-расход тепла на испарение влаги с поверхности ограждающих конструкций, ккал/ч;

Wогр - потери тепла через ограждающие конструкции, ккал/ч.

Количество свободного тепла, выделяемого животными в помещении, определяется по формуле:

 

Wж=Wн*k=204000 ×1=204000 ккал/ч

где, Wн–количество свободного тепла, выделяемое животными при нормативной температуре воздуха;

k- поправочный коэффициент, зависящий от температуры воздуха в помещении.

Количество свободного тепла, выделяемого животными при нормативной температуре воздуха, рассчитывается по формуле:

Wн=n*wн,

где, n- количество животных в помещении, голов;

wн- количество свободного тепла, выделяемое одним животным, ккал/ч (приложение1).

Wн=30000 ×6,8 =204000 ккал/ч

Расход тепла на нагрев воздуха, подаваемого в помещение системой вентиляции, рассчитывается по формуле:

Wв=0,31*L* t

где, 0,31- теплоемкость воздуха, ккал/ ;

L- часовой объем вентиляции, /ч;

t- разница между оптимальной температурой воздуха в помещении и температурой наружного воздуха,

Wв=0,31 ×27176,47 /ч×32=269590, 58 ккал/ч

 

Часовой объем вентиляции рассчитывается по выделяемому углекислому газу и по образующимся в помещении водяным парам.

Часовой объем вентиляции по выделяемому углекислому газу рассчитывается по формуле:

LCO2=C/ (c1-c2)=46200/(2-0,3)=27176,47 /ч

где, LCO2- часовой объем вентиляции, /ч;

С- количество углекислого газа, выделяемого животными, л/ч;

с1-ПДК углекислого газа в воздухе помещения, л/ (приложение 3);

с2- концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе, л/

 

Количество углекислого газа, выделяемого животными, рассчитывается по формуле:

 

C=Cн*k

где, Сн- количество углекислого газа, выделяемое животными при нормативной температуре воздуха, л/ч

С=46200 л/ч×1=46200 л/ч

Количество углекислого газа, выделяемого животными при нормативной температуре воздуха рассчитывается по формуле:

Сн=n*cн,

где, сн- количество углекислого газа, выделяемое одним животным (приложение1)

Сн=30000×1,54 л/ч=46200 л/ч

Часовой объем вентиляции по образующимся в помещении водяным парам рассчитывается по формуле:

LH2O=Qоб/(q1-q2);

где, LH2O-часовой объем вентиляции, /ч;

Qоб- количество водяных паров, образующихся в помещении , г/ч;

q1- абсолютная влажность воздуха, при которой соблюдается нормативный показатель относительной влажности, ;

q2 -абсолютная влажность наружного воздуха , л/

 

Количество водяных паров, образующихся в помещении рассчитывается по формуле:

 

LH2O=175500 г/ч/(12,278-2)=17075,306 /ч

 

Qоб=Qж+Qи=135000 г/ч +40500 г/ч=175500 г/ч;

где, Qж- количество водяных паров, выделяемое животными, г/ч;

Qи-количество влаги, испаряющегося с ограждающих конструкций, г/ч.

Количество водяных паров, выделяемых животными, рассчитывается по формуле:

Qж=Qн*k=135000 г/ч×1=135000 г/ч

где, Qн-количество водяных паров, выделяемое животными при нормативной температуре воздуха, г/ч.

Количество водяных паров, выделяемого животными при нормативной температуре воздуха рассчитывается по формуле:

Qн=n*qн=30000×4,5=135000 г/ч

где, qн- количество водяных паров, выделяемое одним животным, г/ч (приложение 1).

Количество влаги, испаряющейся с поверхности ограждающих конструкций, рассчитывается по формуле:

где, Qи=Qж*Кн=135 000 г/ч×0,3=40500 г/ч;

Кн- коэффициент-надбавка к количеству влаги, выделяемо животными, % (зависит от системы содержания животных и способа уборки навоза) (приложение 5).

Абсолютная влажность воздуха, при которой соблюдается нормативный показатель относительной влажности, рассчитывается по формуле:

q1=R*E/100=70%×17,54 г/ /100=12,278 г/ ;

где, R- нормативный показатель относительной влажности в помещении, % (приложение3)

Е- максимальная влажность воздуха при нормативном значении температуры воздуха внутри помещения, г/ (приложение 6).

Расчеты показали, что часовой объем вентиляции больше по выделяемому углекислому газу или по образующимся в помещении водяным парам; следовательно L принимает значение либо Lсо2 либо Lн2о.

Если расчеты системы вентиляции вести по меньшему значению (LH2O), то некоторые параметры микроклимата, в частности уровень относительной влажности или концентрации углекислого газа, не соответствовали бы нормативу.

В данном случае LCO2 >LН2О, а расчет системы вентиляции ведется по Lн2о. Необходимо найти с1. После перестановки формул, получаем, что:

C/ (c1-c2)=Lн2о

отсюда:

с1=(С/Lн2о) +с2=(46200 л/ч/17075,306 /ч)+0,03=3 л/

Получение значение необходимо перевести в проценте. Для этого его делят на 10 и сравнивают с нормативной величиной.

Разница между оптимальной температурой воздуха в помещении и температурой наружного воздуха рассчитывается по формуле:

t=tв-tн=20-(-12)=32

где, tв-нормативная температура воздуха в помещении, (приложение 3);

tн- температура атмосферного воздуха (зависит от климатической зоны), (приложение 4).

Расход тепла на испарение влаги с поверхности ограждающих конструкций рассчитывается по формуле:

Wи=Qи*0,595=40500 г/ч×0,595=24097,5 ккал/ч;

где, 0,595- затраты тепла на испарение 1г влаги, ккал/г.

Потери тепла через ограждающие конструкции рассчитывается по формуле:

Wогр= FКогр× t=2797,93 ккал/ч×32=89533,76 ккал/ч

где, FКогр-общие теплопотери через ограждающие конструкции в расчете на 1 , ккал/ч.

Общие теплопотери через ограждающие конструкции в расчете на 1 включют собственно теплопотери через ограждающие конструкции и теплопотери при обдувании здания ветром и рассчитываются по формуле:

FКогр= FК+ FКвет=2661,064 ккал/ч ·град+136,86712 какл/ч=2797,93 ккал/ч

где, FК-собственно теплопотери через ограждающих крнструкций, ккал/ч;

FКвет- теплопотери при обдувании здания ветром, ккал/ч.

Величина FКвет принимается равной 13% от количества теплопотерь через стены, окна и ворота и рассчитываются по формуле:

вет=(FКстен+ FКворот)*0,13=(1016,024 ккал/ч+36,8 ккал/ч)×0,13=136,86712 ккал/ч

где, FКстен, FКокон, FКворот-теплопотери соответственно через стены, окна и ворота, ккал/ч.

Для удобства расчет теплопотерь через ограждающие конструкции в расчете на 1 следует привести в виде таблицы.

 

 

Таблица –Теплопотери через ограждающие конструкции в расчёте на 1 ˚С

Ограждающие конструкции	Площадь ограждающих конструкций (F),м2	Коэффициент теплопередачи (К), ккал/ ч град
Перекрытие		0,72	1270,08
Окна	-	-	-
Ворота	18,4		36,8
Стены без учёта площади окон и ворот	1141,6	0,89	1016,024
Пол:
1 зона:		0,4	185,6
2 зона		0,2	83,2
3 зона		0,1	38,4
4 зона		0,06	30,96
2661,064

 

Площадь перекрытия (равна площади пола) определяется по формуле:

Sпер =Sпол=а×b=98 м×18м=1764

где Sпер-площадь перекрытия,

Sпол- площадь пола, ;

а –длина помещения, м;

b– ширина помещения, м.

 

Площадь ворот рассчитывается по формуле:

Sворот=nворот×аворот×bворот=4×2,0×2,3=18,4

Где S ворот-площадь помещения,

nворот-количество ворот, шт.;

aворот-длина ворот, м;

bворот-ширина ворот, м.

Площадь стен без учёта площади ворот и окон рассчитывается по формуле:

Sстен. неп. =Sстен-Sост-Sворот=1160-18,4=1141,6

где Sстен.неп- площадь стен без учёта площади окон и ворот, ;

Sстен-общая площадь стен помещения,

Общая площадь стен рассчитывается по формуле:

Sстен=Пп×с=232 м×5 м=1160

где Пп-периметр помещения, м;

c–высота помещения, м.

Периметр помещения рассчитывается по формуле:

Пп=a+a+b+b=2×(a+b)=2a+2b=2×98+2×18=232 м

При расчёте теплопотерь через пол учитывают, что при удалении от стен онм снижаются. В связи с этим площадь пола условно делят на 4 зоны (приложение 8): I зона – расстояние 2 м от стен, II зона – от 2 до 4 м, III зона – от 4 до 6 м и IV зона- остальная площадь помещения.

Площади I-IV зон помещения рассчитывается по формулам:

Sпол1=(a ×2)×2+(b×2)×2=(98×2)×2+(18×2)×2=464

Sпол2=((a-4)×2)×2+((b-8)×2)×2=(98-4)×2)×2+((18-8)×2)×2=416

Sпол3=((a-8)×2)×2+((b-12)×2)×2=((98-8)×2)×2+((18-12)×2)×2=384

S пол4=(a-12)×(b-12)=(98-12)×(18-12)=516

где Sпол1, Sпол2, Sпол 3, Sпол4-соответственно площади пола I,II,III,IV зон помещения,

Коэффициент теплоотдачи для различных ограждающих конструкций приведены в приложении 7.

После проведения всех расчётов, полученные значения необходимо подставит в равенство теплового баланса и определить его бюджет.

В неотапливаемых помещениях обычно теплопотери превышают поступление тепла, и тепловой баланс считается отрицательным или дефицитным.

Имеющийся дефицит тепла определяется по формуле:

Dt=Wв+Wu+Wогр-Wж=269590,58+24097,5+89533,76-204000=179221,84 ккал/ч

где Dt –дефицит тепла, ккал/ч.

Существующий дефицит тепла можно компенсировать путём подогрева наружного воздуха, подаваемого в помещение системой вентиляции с искусственным побуждением воздуха. При этом исходят из того, что 1 кВ/ч электроэнергии эквивалентен 860 ккал/ч тепловой энергии. Количество электроэнергии в кВт/ч, которое необходимо затратить для покрытия существующего дефицита тепла, определяется по формуле:

Р=Dt/860=179221,84/860 = 208,397 кВт/ч

гдеР – количество электроэнергии в кВт/ч, которое необходимо затратить для покрытия существующего дефицита тепла.

Подогрев подаваемого воздуха в помещение при помощи электрокалориферов возможен только при установки вентиляционной системы с искусственным побуждением тяги воздуха. При этом рекомендуется увеличить объём подаваемого системой вентиляции воздуха на 10-15%. Часовой объём вентиляции с искусственным побуждением тяги воздуха рассчитывается по формуле:

Lиск=L+L×0,1=27176,47+27176,47 ×0,1=29894,117 ч

гдеLиск –часовой объём вентиляции с искусственным побуждением тяги воздуха, /ч.

Величина расхода тепла на нагрев воздуха, подаваемого системой вентиляции с искусственным побуждением тяги, рассчитывается по формуле:

Wв.иск=0,31×Lиск× =0,31×29894,117×32=296549,63 ккал/ч

где W в.иск – расход тепла на нагрев воздуха. Подаваемого системой вентиляции с искусственным водоснабжением, ккал/ч.

Величина дефицита тепла и общая мощность электрокалориферной установки рассчитываются по следующим формулам:

Dtиск=Wв.иск+Wи+Wогр-Wж=296549,63+24097,5+89533,76-204000=206180,89 ккал/ч

и

Риск=Dtиск/860=206180,89/860=239,74522 кВт/ч

Где Dt иск-дефицит тепла при искусственном воздухообмене, ккакл/ч;

Риск-мощность электрокалориферной установки при искусственном воздухообмене, кВт/ч.

Для определения минимальной разности температур внутреннего и наружного воздуха, при которой количество поступающего в помещение тепла равно его расходу в течение одного часа , рассчитывается температура нулевого баланса:

(204000-24097,5)/(2797,93+0,31×27176,47)=16 .

где -температура нулевого баланса, .

При наличии дефицита тепла, величина температуры нулевого баланса всегда будет меньше, чем истинная разница между температурами внутреннего и наружного воздуха.

Используя формулу , и подставляя в неё вместо значения значение , определяется максимальная температура воздуха в помещении при подаче в него атмосферного воздуха без подогрева и рассчитывается минимальная температура наружного воздуха при которой возможна естественная вентиляция помещения без подогрева подаваемого в его воздуха:

tв= =16 +(-20)=-4 .

и

tн=tв- =-4-16=-20 .

Общая площадь вытяжных шахт рассчитывается по формуле:

Sвыт.шахт=L/(v )=27176,47/(2,226×3600)=3,39

Где Sвыт.ш – общая площадь вытяжных шахт,

v-скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с;

t-время, с (1 ч=3600 секунд).

Скорость движения воздуха в вытяжной шахте рассчитывается по формуле:

v =2,2135· =2,2135·1,0059=2,226м/с
где h –высота вытяжной шахты, м;

2,2135 – эмпирический коэффициент;

273 - 0 (система СИ).

Необходимое количество вытяжных шахт рассчитыватся по формуле:

Nвыт.ш=Sвыт. ш/sвыт.ш=3,39/0,64=5,3

где Nвыт.ш – количество вытяжных шахт, шт.;

sвыт.ш – площадь одной вытяжной шахты,

При расчёте общей площади приточных каналов учитывают, что она должна составлять 60 – 90% от общей площади вытяжных труб (чвще принимают 80%). Следовательно:

Sприт.к=Sвыт.ш =Sвыт.ш =3,39 ·0,8=2,712

где Sприт. к – общая площадь приточных каналов,

Необходимое количество приточных каналов рассчитывается по формуле:

Nприт.к=Sприт.к/sприт. к=2,712/0,09=30

где, Nприт.к – количество приточных каналов, шт.; sприт.к –площадь одного приточного канала,

ВЫВОДЫ

Часовой объём вентиляции по выделяемому углекислому газу равен 27176, 47 по образующимся в помещении водяным парам 17075,306 Следовательно, необходимо установить систему вентиляции по выделяемому углекислому газу, в противном случае в помещении будет повышенный уровень ?????, что неблагоприятно отразится на состоянии здоровья животных.

Для обеспечения требуемого уровня воздухообмена с естественной тягой воздуха в помещении установить 30 приточных каналов сечением 0,3 ×0,3 м и 5 вытяжных шахт, сечением 0,8×0,8. Такая система вентиляции может использоваться при температуре наружного воздуха не ниже -4. При её дальнейшем понижении, температура воздуха в помещении будет резко снижаться, достигнув_________при наружной температуре -12.

Тепловой баланс апомещения_____________. Дефицит тепла составляет 206180,89 ккал/ч. Для его ликвидации требуется установить электрокалориферную установку мощностью 208, 397кВт/ч.

При использовании механической системы вентиляции повышается уровень воздухообмена до 29894,117 м3/ч; мощность электрокалориферной установки возрастает при этом до239,74522 кВт/ч.

.