Расчет отопительно-вентиляционной системы животноводческого помещения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные……………………………………………………… 3

 

Содержание

1. Исходные данные …………………………………….....................3

2. Общие  положения ……………………………………………………...... 4

3. Расчетно-конструктивная часть…………………………………..…5
1. Назначаем геометрические размеры………..……….……. 5
2. Определение изгибающего момента……………………….. 6
3. Определение площади поперечного сечения

             проволочной арматуры в сетке С1, класса АIII……….. 6

4. Проверка плиты по прочности по наклонному сечению на действие поперечной силы…………………………………...8
5. Проверка плиты по прочности от действия изгибающего момента ………………………………………………………………………….9
6. Расчет по втрой группе предельных состояни………….9

4. Литература ………………………………………..……………………………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

 Здание: Телятник

Количество голов: 300

Масса, кг: 250

Возраст: до 6 месяцев

Помещение: 24х100х4

Материал  стен: Шлакоблок

Толщина стен: 320

Кровля: Чердачная

 

Кровля	Материал	Толщина, м	Коэф. теплопров.
Утеплитель	Керамзит p=200	0,2	0,1
Пароизоляция	Рубероид	0,0015	0,17
Стяжка  ЦПР	ЦПР	0,020	0,58
Бетонные  плиты ребристые	Бетон p=2300	0,300	1,28

Параметры наружного воздуха: -24^ОС

Теплоноситель: Вода

Параметры теплоносителя: 105/80

 

 

 

 

 

1.1 Данные определяемые проектировщиком

 

Таблица №1 Параметры наружного воздуха

Температура, ОС	Относит. влажность, %	Плотность воздуха	dн, г/кг	I, кДж/кг
-24	-	1,418	0,45	-24

 

Таблица №2 Параметры внутреннего воздуха

Температура, ОС	Относит. влажность, %	Плотность воздуха	dн, г/кг	I, кДж/кг
+10	70	1,247	5,5	24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел I. Расчет необходимого воздухообмена и мощности системы отопления

1 Расчет  необходимого воздухообмена

Необходимый воздухообмен рассчитывается на основании  баланса каждой вредности, поступающей в помещение и удаляющейся из помещения.

1.1 Воздухообмен  по нормативной концентрации  влаги внутри помещения

 

                    V_H2O=(Мж+Ми)/((dв-dн)*p_{вн.возд.}; м³/с                      (1)

 

где – Мж – количество влаги, выделяемой животными; г/с

      Ми – количество влаги, испаряющейся с поверхности ограждений, пола, поилок. Для животноводческих помещений Ми=0,1Мж

 

                                     Мж=m*q;                                     (2)

 

где – m – количество животных, содержащихся одновременно в помещении;

         q – количество влаги, выделяемое одним животным.

 

Мж=300*45*10^-3= 13,5

Ми=0,1*13,5=1,35

 

V_H2O=(13,5+1,35)/((5,5-0,45)*1,247)=2,358 м³/с=8489,28м³/ч=8500 м³/ч

 

1.2 Воздухообмен  по допустимой концентрации углекислого  газа внутри помещения

 

                         V_CO2=(C*m)/(Cв-Cн)_.; м³/с                         (3)

 

где – C – количество углекислоты, выделяемое одним животным; м³/с

      Св – допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, м³/м³. Св=2,5*10^-3

     Сн – концентрация СО₂ в свежем приточном воздухе, м³/м³.Св=0,35*10^-3

                                

               V_CO2=(13,5*10^-6*300)/(2,5*10^-3-0,35*10^-3)=1,88м³/с=6781,39м³/ч=6800м³/ч

 

1.3 Воздухообмен по нормам расхода свежего воздуха на 100 кг живой массы животных

                         Vn=((m*g)/100)*H; м³/с                              (4)

 

где – g – масса одного животного, кг

      m – количество животных

     H – нормативный воздухообмен на 100 кг живой массы животных, м³/с*100кг

            

 

 

 

Vn=((300*250)/100)*0,0055=4,125м³/с=14850м³/ч

 

ВЫВОД: За расчетный воздухообмен принимаем 4,125м³/с или 14850м³/ч. Учитывая длину помещения, раздачу ведем только до середины длины с целью уменьшения сопротивления.

 

2. Определение требуемой мощности отопительных приборов

 

Мощность отопительных приборов определяем из уравнения теплового баланса животноводческого помещения.

 

                     Q_ОП= Q_О+Q_В+Q_И-Q_Ж; Вт                                   (5)

 

где – Q_ОП – мощность отопительных приборов;

      Q_О – теплота, теряемая через ограждающие конструкции помещения;

       Q_В – теплота, теряемая с удаляемым из помещения воздухом;

       Q_И – теплота, затраченная на испарение влаги;

      Q_Ж – теплота, выделяемая животными.

 

2.1 Теплота,  теряемая через ограждающие конструкции, определяется как сумма потерь теплоты через отдельные виды ограждения (стены, окна, двери, пол, потолок).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              Q_О = К*F*(tв- tн); Вт                                (6)

 

где – К – коэффициент теплопередачи  через  соответствующий вид

          ограждения, Вт/м² К

      F – площадь ограждения, м²

     tв и tн – внутренняя и наружная температура воздуха, ^ОС

 

 

 

 

 

 

                          К=_____1____;  Вт/м²К                        (7)

                                      Rв+∑δi/λi+ Rн

 

где – Rв – тепловое сопротивление внутренней поверхности = 0,155м²К/Вт

         Rн – тепловое сопротивление наружной поверхности = 0,043м²К/Вт

 

СТЕНА:

1 –  Шлакоблок δ = 300 мм = 0,3 м                 λ = 0,6 2 –  ЦПР δ = 20 мм = 0,02 м                 λ = 0,58

 

К= 1/(0,155+0,3/0,6+0,02/0,58+0,043) = 1,365

 

Q_О = 1,365*942*(10-(-24)) = 43718,22 Вт = 43,72 кВт

 

Проверяем стены  на возможность образования конденсата, для этого определим удельный тепловой поток.

 

                               q_n = К*(tв - tн)                               (8)

 

где – К – рассчитанный коэффициент  теплопередачи стены.

 

q_n = 1,365*(10 + 24) = 46,41

 

Определяем температуру  внутренней поверхности стены

 

                               tп = tв - q_n * Rв                            (9)

 

tп = 10 – 46,41 * 0,155 = 2,8

Вывод: т.к. tп = 2,8 меньше, чем точка росы = 5,5, то необходимо увеличить толщину стен.

1 –  Шлакоблок δ = 300 мм = 0,3 м                 λ = 0,6 2 –  Кирпич пористый δ = 250мм = 0,25м                 λ = 0,6 3 –  ЦПР δ = 20 мм = 0,02 м                 λ = 0,58

 

 

 

 

    К= 1/(0,155+0,5+0,714+0,034+0,043) = 0,692

 

Q_О = 0,692*942*(10-(-24)) = 22163 Вт = 22 кВт

 

Проверяем стены на возможность образования  конденсата, для этого определим  удельный тепловой поток.

 

q_n = К*(tв - tн)

 

q_n = 0,692*(10 + 24) = 23,53

 

Определяем  температуру внутренней поверхности стены

 

tп = tв - q_n * Rв

 

tп = 10 – 23,53 * 0,155 = 6,35

 

ПОТОЛОК:

1 – ж/б ребристая плита δ=300мм=0,3м                           λ = 1,28 2 – ЦПР δ=20мм=0,02м          λ = 0,58 3 – рубероид δ=1,5мм=0,0015м          λ = 0,17 4 –  керамзит δ=200мм=0,2м          λ = 0,1

 

К= 1/(0,155+0,23438+0,03448+0,00882+0,02+0,043) = 0,404

 

Q_О = 0,404*2400*(10-(-24)) = 32960,61 Вт = 33 кВт

 

Проверяем потолочное перекрытие на возможность образования конденсата, для этого определим удельный тепловой поток.

 

q_n = К*(tв - tн)

 

q_n = 0,404*(10 + 24) = 13,74

 

Определяем  температуру внутренней поверхности потолочного перекрытия

tп = tв - q_n * Rв

 

tп = 10 – 13,74 * 0,155 = 7,87

 

 

 

 

ПОЛ:

1 –  Стяжка ЦПР, арм.сеткой δ=50мм=0,05м;  λ = 0,58 2 –  Керамзитобетон δ=150мм=0,15м; λ=0,580,291 3 – Пароизоляция δ=3мм=0,003м; λ=0,17 4 – бетонное основание δ=100мм=0,1м; λ=0,93 5 –  гравийно – песчаная смесь  δ=100мм=0,1м; λ=0,95 Уплотненный грунт

 

К= 1/(0,155+0,086+0,515+0,018+0,108+0,105+0,043) = 0,971

 

Q_О = 0,971*2400*(10-(-24)) = 79223 Вт = 80 кВт

ОКНА:

К=5,8

F=138,3 м²

Q_О = 5,8*138,3*34 = 27272,8 Вт = 27,3 кВт

 

ВОРОТА:

К=4,65

F=18 м²

Q_О = 4,65*18*34 = 2846,8 Вт = 2,8 кВт

 

Q_О = 2,8+27,3+80+33+22=165,1 кВт

 

2.2 Теплота, теряемая с вентиляционным воздухом, удаляемым из помещения

                       Q_В = V_в * С_р * ∆t * 10³; Вт                          (10)

 

где - С_р – объемная теплоемкость воздуха, = 1,3 кДж/м³К.

 

Q_В = 4,125 * 1,3 * 34 * 10³ = 182325 Вт = 182 кВт

 

2.3 Теплота, теряемая на испарение влаги

 

                       Q_И = 2477 * М_и; Вт                                  (11)

 

где – 2477 – скрытая теплота испарения 1 кг воды, кДж/кг.

 

Q_И = 2477 * 1,35 = 3343 Вт = 3,5 кВт

 

 

 

 

 

2.4 Теплота, выделяемая животными

 

                       Q_ж = m * q_ж; Вт                                  (11)

 

где – q_ж – количество теплоты выделяемое одним животным, Вт.

 

Q_И = 300 * 280 = 84000 Вт = 84 кВт

 

Q_ОП= 165,1+182+3,5-84=267 кВт

 

ВЫВОД: В помещение необходимо подать 267 кВт тепла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел II. Расчет отопительных приборов

3. Расчет  и выбор водяных калориферов

 

Количество  отопительных приборов выбирается из конструктивных соображений и принятой схемы отопительно – вентиляционной системы животноводческого помещения.

Вода 105/80.

Vв = 4,125 м³/с

tн = -24^ОС

Схема движения воздуха

 

3.1 Живое  сечение калорифера для прохода  воздуха.

 

                     f_К = (Vв * p)/ Vp; м²                                  (12)

 

где – p – плотность воздуха, кг/м³.

      Vp – расчетная массовая скорость воздуха, кг/м²с = 5 для оребренных калориферов.