MІHІCTEPCTВO ОСВІТИ УКРАЇНИ

MІHІCTEPCTВO ОСВІТИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

 

МЕТОДИЧНІ ВКА3ІВКИ

До виконання курсової роботи з дисципліни

                                 “ТЕПЛОГАЗОПОСТАЧАННЯ ТА ВЕНТИЛЯЦІЯ    

     СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД»

для студентів всіх форм навчання спеціальності 7.092108

«Теплогазопостачання , вентиляція та охорона повітряного басейну»

 

Затверджено

на засіданні кафедри 

теплогазопостачання

та вентиляції

Протокол № 15

від 7 червня 1999 р.        

 

        Київ – КНУБА - 1999

 

 

Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «ТЕПЛОГАЗОПОСТАЧАННЯ ТА ВЕНТИЛЯЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД» для студентів всіх форм навчання спеціальності 7.092108 «Теплогазопостачання, вентиляція та охорона повітряного басейну»

Укл. В.О. Потапов, С.А.Макаров, І.З.Середа, В.О.Мілейковський - К.: КНУБА, 1999. -48 с.

 

Укладачі: В.О.Потапов, професор

                С.А.Макаров, доцент

                І.З.Середа, доцент

                                                                В.О.Мілейковський, студент 5 курсу СТФ

 

 

Рецензент: Ю.К.Росковшенко, доцент

З М І С Т

 

 

Загальна частина                                      4

Вихідні дані для проектування                                                                                 4

Обсяг курсової роботи                                                                                                4

Проектування i розрахунок систем опалення зимових теплиць                     5

Розрахунок тепловтрат зимової теплиці                                                       5

2. Розрахунок опалювальних приладів з гладких труб в системі
опалення шатра теплиці                                                                                    7

3. Проектування і розрахунок системи повітряного опалення                   9

  3.1. Загальні положення                                                                                      9

  3.2. Підбір та розрахунок повітронагрівачів                                                10

3.2.1. Підбір газових калориферів                                                           10

3.2.2. Підбір електрокалориферного устаткування                                           11

  3.3. Розрахунок системи розподілу повітря в теплиці                                11

         3.3.1. Повітроводи змінного перерізу з муфтовими
розподільниками                                                                      14

         3.3.2. Перфоровані повітроводи з плівкових полімерних
матеріалів                                                                                             17

4. Приклади розрахунків                                                                                        24

Додаток                                                                                                                                           46

Література                                                                                                                     48

                                                                                                                                    

ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА.

У курсовій роботі розглядаються системи теплогазопостачання та вентиляції теплиць. В процесі виконання курсової роботи студенти набувають практичних навичок з проектування систем теплогазопостачання та вентиляції теплиць, а також знайомляться з довідковою та нормативною літературою з вищевказаних питань.

 

ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ.

Для виконання курсової роботи студент отримує завдання від викладача, яке складається з плану і розрізу теплиці, на яких вказані розміри (літерними позначеннями), та з вихідних даних: тип теплиці; чисельні значення конструктивних розмірів; матеріал огороджень; вид овочів, які вирощуються; місто будівництва; вимоги до конструктивних рішень систем опалення; параметри теплоносія для системи опалення; розподіл теплового навантаження для водяного опалення між під покрівельними та шатровими системами; діаметри труб для під покрівельних та шатрових систем; для комбінованої системи опалення розподіл навантаження між повітряним і водяним опаленням; тип повітронагрівачів та повітророзподільників для системи повітряного опалення.

Форма завдання на виконання курсової роботи наведена у додатку (стор.46).

ОБСЯГ КУРСОВОЇ РОБОТИ.

Курсова робота повинна мати такі частини:

1. Загальні положення;

2. Вихідні дані;

3. Розрахунок тепловтрат теплиці;

4. Розрахунок систем водяного опалення теплиці;

5. Розрахунок систем повітряного опалення теплиці;

5.1. Розрахунок газових калориферів та електрокалориферів,

5.2. Розрахунок повітророзподільників та повітроводів,

5.3. Підбір вентилятора (для варіанта з електрокалорифером).

У курсовій роботі на аркушах формату А4 виконуються такі рисунки:

1. План теплиці М 1:200 з нанесеними системами шатрового водяного та повітряного опалення.

2. Розрізи теплиці М 1:50 з нанесеними системами підпокрівельного, шатрового водяного опалення та повітряного опалення.

3. Аксонометричні схеми систем водяного та повітряного опалення.

4. Специфікація обладнання та матеріалів.

Проектування i розрахунок систем опалення

 зимових теплиць

 

Загальні положення.

 

Повітряне опалення може використовуватись як основний (звичайно в весняних теплицях), або допоміжний вид опалення (в системах комбінованого опалення зимових теплиць). При цьому нагрів повітря здійснюється в калориферах за допомогою гарячої води, водяної пари або електроенергії. Можуть використовуватися також спеціальні газові генератори теплоти різних типів (з безпосередньою подачею суміші продуктів спалювання газу і повітря в теплицю; газові калорифери; комбіновані агрегати).

При проектуванні системи повітряного опалення теплиці треба враховувати такі фактори:

1.В розрахунковий період (нічний час) система повинна працювати на повну рециркуляцію, а повітря для нагріву в калориферах (водяних, парових, електричних, газових) забирається безпосередньо з верхньої зони шатра теплиці. При наявності у теплиці персоналу (денний час) система може працювати з повною рециркуляцією, якщо вона забезпечує нормовані для людини гранично-допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у повітрі шатра теплиці, чи з частковою рециркуляцією із забором повітря частково з верхньої зони і частково ззовні в кількості, що необхідна для забезпечення нормованих ГДК. Часткову рециркуляцію, як правило, застосовують в системах повітряного опалення з теплогенераторами з безпосередньою подачею продуктів спалювання газу в теплицю або з аналогічними комбінованими газовими агрегатами;    

2. Для забезпечення максимальної ефективності використання теплоти та нормованої швидкості повітря в зоні рослин (не більше 1 м/с) розподіл нагрітого повітря треба, як правило, здійснювати розосереджений у нижню зону шатра теплиці за допомогою неметалевих повітроводів з перфорованої поліетиленової плівки, з картонно-паперових труб з муфтовими розподільниками тощо. При обґрунтуванні, як виняток, можуть застосовуватися сталеві повітроводи постійного або змінного перерізу з отворами в стінках або з муфтовими розподільниками. Подача повітря зосередженими струминами до верхньої зони шатра теплиці через низьку економічну та технологічну ефективність застосовується в теплицях тільки при використанні повітряного опалення як аварійного чи пікового або при техніко-економічному обґрунтуванні;

3. В теплий період року треба передбачати можливість використання обладнання систем повітряного опалення для вентиляції за рахунок примусової подачі зовнішнього повітря в теплицю і зниження таким чином внутрішньої температури в шатрі теплиці.

Для проектування і розрахунку систем повітряного опалення необхідно мати такі вихідні дані:

а/ теплове навантаження системи повітряного опалення;

б/ розрахункові параметри внутрішнього і нагрітого повітря;   

в/ тип обладнання для нагріву повітря;

г/ тип розподільників повітря;

д/ планувальні рішення теплиці.

 

Перед розрахунком системи повітряного опалення на плані теплиці визначають місця розміщення обладнання для нагріву повітря, його подачі та розподілу в теплиці, викреслюють розрахункову схему і починають розрахунки.

 

Підбір газових калориферів.

Газові калорифери - це зблокована конструкція, в який знаходяться газовий пальник низького або середнього тиску, поверхневий теплообмінник для нагріву повітря, вентилятор та автоматика безпеки і керування. Технічні характеристики вітчизняних газових калориферів типу К та АТОН наведені в табл.3.1, 3.2.

 З урахуванням особливостей конструкції газових калориферів їх розрахунок – це вибір відповідного типорозміру за табл.3.1 чи табл.3.2, який повинен відповідати розрахунковому тепловому навантаженню системи повітряного опалення із запасом до 20 %. При необхідності для зменшення запасу в системі опалення замість одного можуть встановлюватися два калорифери меншого типорозміру.

 

Приклади розрахунків.

Запроектувати системи опалення чотирьохпрогонової теплиці з огородженнями з полікарбонатної пластмаси “макролон” для вирощування томатів у місті Луганську. План теплиці надається.

Запроектувати систему повітряного опалення у прогонах 1, 2.

Запроектувати систему водяного опалення у прогонах 3, 4.

Для системи повітряного опалення розглянути два варіанти повітронагрівачів: а/ газові калорифери, б/ електрокалорифери.

Для системи повітряного опалення з електрокалориферами розглянути два варіанти розподілення повітря в теплиці:

1/ сталевими повітроводами змінного перерізу з листової сталі та муфтовими розподільниками,

2/ перфорованими повітроводами постійного перерізу з поліетиленової плівки.

Вихідні дані

1. Конструктивні розміри прогону теплиці:

довжина теплиці                                                         - А = 50 м,

ширина теплиці                                                           - Б = 9 м,

висота до низу ферми                                                - Н = 2,4 м,

висота ферми                                                               - h = 1,6 м.

2. Розподіл теплового навантаження для водяного опалення:

на опалення шатра                                                    - 70%,

на підпокрівельне та підлоткове опалення         - 30%.

3. Діаметр труб для всіх систем опалення           - d_у = 32 мм.

4. Кліматологічні дані для м. Луганська

Температура зовнішнього повітря
найбільш холодної доби                                          - t_ext = -29^oC.

5. Оптимальний температурний режим вночі

Температура внутрішнього повітря
для вирощування томатів                                         - t_wz = 16^oC.

6. Параметри теплоносія

Температура гарячої води                                        - t₁ = 105^oC.

Температура охолодженої води                             - t₂ = 70^oC.

7. Конструкція огородження теплиці                     - полікарбонатна пластмаса “макролон”

 

4.1 Визначення коефіцієнтів огороджень

4.1.1. Визначення коефіцієнта огородження для середнього прогону

               Коефіцієнт огородження знаходимо за формулою (1.2)

h_{огр с} = F_{огр с} / F_гр,

               де F_гр = 50·9 = 450 м² - площа ґрунту, м²;

                    F_{огр с} - площа огороджень середнього прогону (рис.4), м²

Перетинки з'єднувального коридору не враховуємо, бо вважаємо, що з'єднувальний коридор опалюється за рахунок обладнання, яке там розташовано.

F_{огр с} = 2 [ (0,5 (H + ( h + H)) 0,5 B) + A ((0,5 B)² + h²)^1/2 ],

F_{огр с} = 0,5 (2 H + h) B + 2 A (0,25 B² + h²)^1/2,

F_{огр с} = 0,5 (2·2,4 + 1,6)·9 + 2·(0,25·9² + 1,6²)^1/2 = 506,4 м².

Тоді                       h _{огр с} = 506,4 / 450 = 1,125.

4.1.2. Визначення коефіцієнта огородження для крайнього прогону

               Коефіцієнт огородження знаходимо за формулою (1.2)

h _{огр к} = F_{огр к} / F_гр,

де F_{огр к} - площа огороджень крайнього прогону (рис.4), м².

Перетинки з'єднувального коридору не враховуємо, бо вважаємо, що з'єднувальний коридор опалюється за рахунок обладнання, яке там розташовано.

F_{огр к} = F_{огр с} + A· Н,

F_{огр к} = 506,4 + 50· 2,4 = 626,4 м².

Тоді

                                   h _{огр к} = 626,4 / 450 = 1,392.

4.2 Визначення тепловтрат

 

Тепловтрати крізь огородження середнього та крайнього прогонів розраховуємо за формулою (1.1):

Q_{оп с} = 2,9·450·[16 – (-29)]·1,125·1,25 = 82607 Вт,

 Q_{оп к} = 2,9·450·[16 – (-29)]·1,392·1,25 = 102182 Вт.

Сумарні тепловтрати крізь огородження теплиці (для всієї теплиці)

Q_оп = 2 Q_{оп к} + (n_т - 2) Q_{оп с},

Q_оп = 2·102182 + (4-2)·82607 = 369579 Вт,

де n _т – загальна кількість прогонів багатопрогонової теплиці, шт.

 

4.3 Розрахунок системи водяного опалення шатра теплиці

 

4.3.1. Визначаємо температурний напір для заданих умов:

Dt _т = 0,5 (t₁ + t₂) – t_wz,

Dt _т = 0,5 · (105 + 70) – 16 = 71,5^oC.

4.3.2. Визначаємо потрібну кількість труб у кожній системі та дійсну тепловіддачу кожної системи за умов забезпечення мінімального навантаження на підпокрівельну та підлоткову систему не менше ніж h_c = 30% від загального навантаження, а також з метою заощадження теплоти та металу, компенсуємо кожною наступною системою перевищень тепловіддачі попередньої системи.

Розрахунок наведено у таблиці 4.1.

4.3.3. З урахуванням даних табл. 4.1 за кількістю труб, які необхідно встановити в кожній системі водяного опалення, та за заданою довжиною теплиці проектуємо системи водяного опалення для середнього та крайнього прогону теплиці. Розміщення регістрів з сталевих труб систем водяного опалення наведені на рис. 4, 5, 7-10.

 

                                                                                           Таблиця 4.1

Розрахунок систем водяного опалення шатра теплиці

Cистема	ВС-1С	ВС-1К	ВС-2П	ВС-2К	ВС-3С	ВС-3К
Кількість систем, nс	nc=1	nк=1	2nк+ +nc=3	nк=1	nc=1	nк=1
Формула потрібного теплового навантаження	Qоп с hс 10-3	Qоп к hс 10-3	(Qоп с - Qвс-2с)/2	[QS - (2 nc + nк) QВС-3П- -nc QВС-2С - nк QВС-2К]/nк	[QS - (2 nc + nк) QВС-3П- -nc QВС-2С - nк (QВС-2К + QBC3K+QBC4K)]/nc	[QS - (2 nc + nк) QВС-3П- -nc QВС-2С - nк (QВС-2К + +QBC3K)]/nк
Потрібне теплове навантаження,   Q, Вт	24782	30655	27420	29191	Не потр.	465
Діаметр труб,   dy, мм	32	32	32	32	-	32
Коефіцієнт тепловіддачі, ko, Вт/м2°C за табл. 2.1.	14,6	14,6	12,8	12,8	-	14,6
Потрібна площа поверхні, F=Q/k Dtт, м2	23,74	29,37	29,96	31,90	-	0,45
Площа одного погонного метра труби,         f, м2/м за табл.2.2	0,133	0,133	0,133	0,133	-	0,133
Потрібна довжина труб,                      l = F / f, м	178,50	220,79	225,27	239,82	-	3,35
Потрібна кількість труб,                      nп = l / А	3,6	4,4	3,8	4,1	-	0,1
Прийнята кільк.труб, n	4	6	4	4	-	2
Дійсна тепловіддача,        Q = n l1 f k Dtт, Вт	27768	41652	28726	28726	0	13884
Потужність однотипних систем, Qsi=Q nсис, Вт	27768	41652	86179	28726	-	13884

Загальна тепловіддача систем опалення Q_S =  SQ_Sі = 198208 Вт.

Загальні тепловтрати середнього та крайнього прогону теплиці,

Q_S =  82607+102182 =184789 Вт.

Запас теплової потужності                    DQ=198208-184789=13419 Вт.

Розбіжність                                  100·13419/184789=7,26% < 20%.

Гідравлічний розрахунок

1. Витрату повітря в системі повітряного опалення приймаємо згідно з попереднім розрахунком електрокалорифера (стор. 29), тобто L = 8500 м³/год.

2. В теплиці приймаємо схему з двома повітроводами з муфтовими розподільниками (рис.12), тому згідно з формулою (3.2) для кожного з них витрата повітря буде становити     

L_п = 8500/2 = 4250 м³/год.

3. Оскільки довжина теплиці 50 м, попередньо приймаємо шість муфтових повітророзподільників на кожному повітроводі, які розміщуємо на відстані  l_д = 9 м один від одного (останній – 10 м), що знаходиться в межах рекомендованих l_д = 8…12 м. Тоді для кожного муфтового розподільника згідно з формулою (3.4) витрата повітря буде становити    

      L _м.р = 4250/6 = 708 м³/год.

4. Розділяємо систему повітряного опалення на розрахункові ділянки
(рис.12) і починаємо гідравлічний розрахунок за методом питомих втрат тиску. Призначаємо діаметр кожної ділянки d_п з урахуванням рекомендованої швидкості повітря у повітроводах (6…12 м/с) та витрату повітря на ділянці L_д . За прийнятим діаметром d_п за [5] табл.12.17 знаходимо питомі втрат тиску на тертя R та дійсну швидкість повітря V_п на розрахунковій ділянці.

5. Приймаємо діаметр муфтового розподільника d_мр, з урахуванням рекомендації щодо висоти щілини (20 … 50 мм).

6 .Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового повітророзподільника за формулою (3.6).

7. За таблицею 5.1 визначаємо значення коефіцієнтів місцевих опорів для муфтових повітророзподільників z_мр, а коефіцієнти місцевих опорів на розрахункових ділянках z визначаємо за [6] табл.VII.13,
[9] табл.12.38,12.40,12.41,12.43,12.46.

  8. Визначаємо втрати тиску на розрахункових ділянках за формулою (3.7).

Результати гідравлічного розрахунку заносимо до таблиці 4.2.

 Таблиця 4.2

Гідравлічний розрахунок системи повітряного опалення

№ ділянки	Довжина ділянки, lд, м	Кількість повітря, Lд , м3/год	Діаметр повітроводу, dп, мм	Швидкість повітря в Повітроводі, Vп, м/с	Діаметр муфтового розподільника, dмр, мм	Швидкість повітря в муфтовому розподільнику, Vмр, м/с	Питома втрата Тиску на тертя,  R, Па/м	Коефіцієнти місцевих опорів, åz	Динамічний тиск, Pд, Па	Втрати тиску на ділянці, D Pділ, Па
1	10	708	180	7,7	250	4,16	4,1	0,65	36,2	64.5
2	9	1416	250	8,0	315	6,8	3,0	1,25	39,1	75,9
3	9	2124	280	9,6	355	7,8	3,7	1,15	56,4	98,2
4	9	2832	315	10,1	400	8,2	3,5	1,15	62,4	103,3
5	9	3540	355	9,9	450	8,2	2,9	1,2	59,9	98,0
6	16	4250	400	9,4	500	8,4	2,2	3,05	54,0	199,9
7	6,5	8500	560	9,6	-	-	1,5	4,71	56,4	275,4
S										915,2

Розрахунок коефіцієнтів місцевих опорів (до табл.4.2)

                  Ділянка № 1

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=250 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 708/3600·2 ·(3,14·0,25² /4– 3,14·0,18² /4) = 4,16 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=4,16 м/с<9.

Місцеві опори:

    муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=4,16/7,7=0,53, z_мр=0,55 (за табл.3.5);

    звуження, при l/d = 0,8,                                                z_звуж=0,1;

åz = 0,55+0,1 = 0,65.

 

Ділянка № 2

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=315 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 1416 /3600·2 ·(3,14·0,315² /4– 3,14·0,25² /4) = 6,8 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=6,8 м/с<9.

Місцеві опори:

    муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=6,8/8,0=0,85, z_мр=1,15 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,7,                                                 z_звуж=0,1;

åz = 1,15+0,1 = 1,25.

 

               Ділянка № 3

Приймаємо муфтовий розподільник d _мр=355 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 2124 /3600·2 ·(3,14·0,355² /4– 3,14·0,28² /4) = 7,8 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=7,8 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=7,8/9,6=0,81, z_мр=1,05 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,7,                                                 z_звуж=0,1;

åz = 1,05+0,1 = 1,15.

Ділянка № 4

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=400 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 2832 /3600·2 ·(3,14·0,4² /4– 3,14·0,315² /4) = 8,2 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=8,2 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=8,2/10,1=0,81, z_мр=1,05 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,7,                                                 z_звуж=0,1;

åz = 1,05+0,1 = 1,15.

Ділянка № 5

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=450 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 3540 /3600·2 ·(3,14·0,45² /4– 3,14·0,355² /4) = 8,2 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=8,2 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=8,2/9,9=0,83, z_мр=1,1 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,8,                                                z_звуж=0,1;

åz = 1,1+0,1 = 1,2.

Ділянка № 6

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=500 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 4250 /3600·2 ·(3,14·0,5² /4– 3,14·0,4² /4) = 8,4 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=8,4 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=8,4/9,4=0,9,  z_мр=1,25 (за табл.3.5);

4 відводи під кутом 90^о                                                 z_в=0,25·4=1,0;

звуження, при l/d = 0,8,                                                 z_звуж=0,1;

трійник на відгалуженні, при L_o/L_с=0,5,F_o/F_c=0,5, z _т=0,7;

åz = 1,25 +1,0+ 0,1+0,7= 3,05

                                                              Ділянка № 7

Місцеві опори:

2 відводи під кутом 90^о,                                                z_в=0,25·2=0,5;

трійник на прохід, при L_o/L_п> 0,01та F_п/F_с= 1,        z_т=0,18;

дросель клапан,                                                              z_д=2,5;

сітка,                                                                                  z_с=0,93;

дифузор та конфузор на приєднанні повітроводу до

електрокалорифера, при F_o/F₁>0,6 та a=20⁰,          z_диф=0,09,

                                                                                             z_конф=0,2;

конфузор та дифузор на приєднанні повітроводів до
вентилятора, при F_o/F₁>0,5 та a=20⁰,                        z_диф=0,11,

                                                                                             z_конф=0,2;

åz = 0,5+0,18+0,93+2,5+0,11+0,2+0,09+0,2=4,71.

 

     9.Визначаємо загальний гідравлічний опір системи повітряного опалення за формулою (3.8):

                               DP_сист = DP_сп +DP_ек = 915,2+250= 1165,2 Па,

де DP_ек = 250 Па      - гідравлічний опір електрокалорифера;

    DP_сп = 915,2 Па - гідравлічний опір системи повітроводів (табл.4.2).

Підбір радіального вентилятора.                                             

   1.  Визначаємо тиск, який повинен розвивати радіальний вентилятор з урахуванням коефіцієнта запасу на тиск 1,1…1,2 (приймаємо 1,2):

P_в = 1,2 D P_сист = 1,2·1165,2= 1398 Па.

  2.  Приймаємо продуктивність вентилятора, яка має дорівнювати витраті повітря в системі повітряного опалення:

L_в =  L_сист = 8500 м³/год.

  3. Вибираємо вентилятор за продуктивністю L_в= 8500 м³/год та втратами тиску P_в = 1398 Па. За довідником [6] рис.1.8., приймаємо радіальний вентилятор Ц4-75 №6,3, який при продуктивності L_в =8500 м³/год забезпечує тиск P_в = 1600 Па.

Конструктивні характеристики вибраного вентилятора Ц4-75 №6,3:   колесо 1,05 D_ном , n=1450 об/хв, h=0,75; електродвигун АО2-51-4, N_у=7,5 кВт, n=1440 об/хв, виконання 1. Маса вентилятора з електродвигуном 258 кг.

Б. Варіант системи розподілу повітря в теплиці перфорованими    повітроводами постійного перерізу з поліетиленової плівки.

    План розміщення обладнання та аксонометрична схема цього варіанту системи з електрокалорифером наведені на рис.11. Прийняті два паралельно прокладені перфоровані повітроводи з поліетиленової плівки (розрахункові ділянки 1 та 4), завдовжки на 0,5 м менше за довжину прогону (А=50 м), тобто
l_п = 49,5 м кожний. Інші ділянки (2 і 3) повітроводів з листової сталі забезпечують подачу повітря від місця забору до перфорованих розподільних повітроводів. Довжина цих ділянок наведена на схемі.

При виконанні гідравлічного розрахунку повітроводів з поліетиленової плівки окрім раніше наведених вихідних даних маємо такі додаткові вимоги:

1. Максимально допустима температура повітря на вході в повітровід з перфорованої поліетиленової плівки t_{in max} £ 60°С;

2. За технологією вирощування рослин максимально допустима температура повітря у зоні рослин t_д £ 30°С, а швидкість повітря на осі струмини, яка витікає з отворів перфорації, W_д £ 2 м/с;

3. Відстань від отворів перфорації повітроводу до рослин повинна знаходиться в межах S = 0,5…1,5 м;

Гідравлічний розрахунок.

1. Визначаємо загальну витрату повітря в системі повітряного опалення за формулою (3.9) з використанням розрахованої раніше максимальної дійсної температури повітря на виході з електрокалорифера t_{in д} = 56,2 °С (стор. 3 0):

                             L = 102182·(273+56,2)/342·(56,2-16)· 10³ = 2,46 м³/с.

2. Розраховуємо витрату повітря у початковому перерізі кожного з двох повітроводів з перфорованої поліетиленової плівки за формулою (3.10):

                              L_o = 2,46 / 2 = 1,23 м³/с.

3. Визначаємо оптимальний діаметр за формулою (3.11):

                            d_опт = 4,5·50·(273+ 56,2)^0,1/ 1,23 ^0,1 ·10³ = 0,394 м = 394 мм.

4. Приймаємо стандартний діаметр повітроводу d = 400 мм = 0,4 м.

5. Визначаємо дійсну швидкість повітря у початковому перерізі  повітроводу при прийнятому діаметрі за формулою ( 3.12 ):

V_o = 1,27·1,23 / 0,4² = 9,8 м/c.

           6. Визначаємо параметр ll за формулою ( 3.13 ):

  ll = 9000 ·49,5· (273+ 56,2)^0,1 / 0,4 ·1,23^0,1  = 1,9 < 2.

7. Визначаємо відносну довжину

l =l_п/d = 49,5/0,4 = 123,8.

8. Визначаємо початковий температурний напір

q = t_in – t_wz = 56,2-16 = 40,2°C.

9. Визначаємо за допомогою рис. 1 за розрахованими значеннями           d = 0,4 м, V= 9,8 м/с та q = 40,2°C коефіцієнт теплопередачі крізь стінку поліетиленового (ПЕ) повітроводу

k_o = 4,6 Вт/м² °C.

10. Визначаємо параметр k_o/V_о:

k_o/V_о = 4,6 / 9,8 = 0,47.

11. За значеннями k_o/V_о= 0,47, `l  =123,8 та   ll = 1,9 знаходимо за допомогою рис. 2 ступінь максимальної нерівномірності розподілу повітря e<sub>a</sub> та відносну площу отворів перфорації `f :

                                       e_a = 1,78;        f = 3,05

  12. Визначаємо швидкість виходу повітря з отворів перфорації за формулами (3.14, 3.16):

           середню,         W_cp= 9,8/3,05 = 3,22 м/c;

           максимальну (в кінці повітроводу),

W_mах = 2·1,78·3,22/(1,78+1) = 4,12 м/c.

    13. Визначаємо орієнтовний діаметр отворів перфорації за умови забезпечення нормованої швидкості повітря на осі струмини W_д= 2 м/с за формулою (3.17) при прийнятому значенні S = 0,5 м. 

d_o = 0,5·2 / 7,97· [(273+16)/ (273+ 56,2)]^0,5 ·4,12 = 0,032 м

Приймаємо діаметр отворів перфорації з заокругленням до 5 мм у менший бік: d_o = 30 мм = 0,03 м.

    14. Визначаємо потрібну кількість отворів перфорації за формулою (3.18):

n = 3,05 ( 0,4/0,03 )² = 544 шт.

15. Визначаємо крок отворів перфорації за формулою (3.19), якщо кількість рядів отворів перфорації N = 4:

                                             а = 4 · 49,5 / 544 = 0,364 м > 0,2 м.

    16. Знаходимо за допомогою рис.3 коефіцієнт загального опору повітророзподільника за відомими значеннями e_a = 1,78 та `f = 3,05:

                                                        x = 1,27

    17. Розраховуємо повний гідравлічний опір повітроводу з перфорованої поліетиленової плівки за формулою (3.20)

P=171 · 1,27 · 9,8² / (56,2+273) = 63,6 Па .

Приймаємо до установки два повітроводи з перфорованої поліетиленової плівки з такими параметрами для кожного:

діаметр                                                                                              – 400 мм,

довжина                                                                                            – 49,5 м,

кількість рядів отворів перфорації                                            – 4,

діаметр отворів перфорації                                                         – 30 мм,

кількість отворів перфорації                                                       – 544 шт.,

крок отворів перфорації                                                               – 364 мм,

гідравлічний опір повітроводу з ПЕ плівки                            – 63,6 Па,

   18. Далі підраховуємо за загальновідомою методикою [6,9] гідравлічний опір інших ділянок системи повітряного опалення, які виготовлені із листової сталі і показані на рис.11 (ділянки 2 та 3). Результати розрахунку зводимо до табл. 4.3

 

                                                                                                              Таблиця 4.3

Гідравлічний розрахунок системи повітряного опалення

 

№ ділянки	Довжина ділянки, lд, м	Кількість повітря, Lд , м3/год	Діаметр повітроводу, dп, мм	Швидкість повітря в повітроводі, Vп, м/с	Питома втрата тиску на тертя,  R, Па/м	Коефіцієнти місцевих опорів, åz	Динамічний тиск, Pд, Па	Втрати тиску на ділянці, D Pділ, Па
1	49,5	4250	400	-	-	-	-	63,6
2	12	4250	400	9,4	2,2	1,7	54,0	118,2
3	6,5	8500	560	9,6	1,5	4,71	56,4	275,4
S								457,2

 

                       Розрахунок коефіцієнтів місцевих опорів (до табл.4.3)

                  Ділянка № 2

Місцеві опори:

4 відводи під кутом 90⁰,                                                              z_в=4·0,25=1,0;

трійник на відгалуження, при L_o/L_с =0,5, F_o/F_c = 0,5,      z _т=0,7;

åz = 1,0 + 0,7 = 1,7.

                                                              Ділянка №3

      Місцеві опори на цій ділянці такі, як на ділянці 7 варіанту розподілу повітря в теплиці повітроводами з муфтовими розподільниками.

       Тобто,                                      åz = 4,71.

19. Розраховуємо загальний гідравлічний опір системи повітряного

опалення за формулою (3.8):

D P = 457,2 + 250 = 707,2   Па

Підбір радіального вентилятора.                                              

     1.  Визначаємо тиск, який повинен розвивати радіальний вентилятор з урахуванням коефіцієнту запасу на тиск 1,1…1,2 (приймаємо 1,2):

P_в = 1,2 D P_сист = 1,2 · 707,2= 848,6 Па.

     2.  Приймаємо продуктивність вентилятора, яка має дорівнювати витраті повітря в системі повітряного опалення:

L_в =  L_сист = 8500 м³/год.

     3. Вибираємо вентилятор за розрахованими продуктивністю
L_в= 8500 м³/год та втратами тиску P_в = 848,6 Па. За довідником [6] рис.1.15, приймаємо радіальний вентилятор Ц4-75 №6,3, який при продуктивності
L_в =8500 м³/год, забезпечує тиск P_в = 1080 Па.

Конструктивні характеристики вибраного вентилятора: Ц4-75 №6,3:   колесо 0,95 D_ном , n=1450 об/хв, h=0,76; електродвигун АО2-41-4, N_у=4,0 кВт, n=1440 об/хв, виконання 1. Маса вентилятора з електродвигуном 197 кг.

 

Рис. 4. План теплиці

 

 

Рис. 5. Поперечні перерізи прогонів теплиці з водяним опаленням

 

Рис. 6. Поперечні перерізи прогонів теплиці з повітряним опаленням

Рис. 7 Аксонометрична схема системи водяного опалення крайнього прогону

Рис. 8 Аксонометрична схема системи водяного опалення середнього прогону

 

Рис. 9 Аксонометрична схема системи ВС-1K підпокрівельного опалення крайнього прогону

Рис. 10 Аксонометрична схема системи ВС-1С підпокрівельного опалення середнього прогону

Рис. 11 Аксонометрична схема системи повітряного опалення, варіант з перфорованими повітророзподільниками

Рис. 12 Аксонометрична схема системи повітряного опалення, варіант з муфтовими повітророзподільниками

 

Додаток

MІHІCTEPCTВO ОСВІТИ УКРАЇНИ

123456Следующая ⇒

Поделиться: