Расчёт и выбор электрокалориферных установок для отопительно-вентиляционных систем

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ 
 

ВОРОНЕЖСКИЙ «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  ИМЕНИ К.Д. ГЛИНКИ» 
 

КАФЕДРА Электрофикации сельского хозяйства 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по курсу

 Электротехнологии  в животноводстве и растениеводстве:

"Расчёт и выбор электрокалориферных установок для отопительно-вентиляционных систем" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент группы М 4-5:

 Пастушков  Иван Владимирович

Проверил: Савицкас Роман Каземирович 
 
 
 
 
 
 

Воронеж 2009

Дано:

    - средняя масса животных

     - количество голов

     - температура наружнего воздуха

  - величина относительной влажности воздуха

 

      - температура внутри  коровника

- удельная длина

     - удельный объём

     - коэффициент теплоотдачи окна и ворот

   - коэффициент теплоотдачи перекрытий

      - необходимый напор вентилятора 

       - высота помещения по нормам 
 

1. Определение  мощности электрокалорифера, граничной  температуры наружного воздуха самоотопления помещения, расчётной температуры наружного воздуха самоотопления помещения, расчётной температуры наружного воздуха и годового расхода электроэнергии на отопление.

1.1.1 Расчет 

стены-бетон:      

кирпич силик.:        

1.1.2 Определение   поправочного  коэффициента влаговыделения при C

 

1.1.3Определение  влаги выделяемой всеми животными  в течении часа:

1.1.4 Определение  поправочного коэффициента тепловыделения при C:

1.1.5 Определение  мощности теплового потока от  животных:

 

 

 

 

1.1.6 Расчет тепловой  характеристики помещения:

Коэффициент теплоотдачи  стен:

 

1.1.7 Необходимая  тепловая мощность электрокалориферной  установки:

 

 

 
 

 

 

 

 

1.2 Проверка тепловой  мощности электрокалорифера проводится  по уравнению

теплового баланса:

1.2.1Определение теплопотерь через ограждения:

 

1.2.2 Определение  теплопотерь на испарение влаги:

1.2.3 Определение  объема необходимого вентиляционного воздуха для удаления

избытка влаги:

 

 

 

 

 

 
 

 

 

1.2.4 Определение  объема необходимого вентиляционного воздуха для удаления

избытка углекислого  газа из помещения:

 

 

 

Из двух объемов  расчетного вентиляционного воздуха выбираем наибольший, т.к. он обеспечит удаление из помещения избыток углекислого газа и влаги.

1.2.5. Определение  теплопотерь с вентиляционным  воздухом:

1.2.6. Определение  тепловыделения всех животных за 1 час:

1.2.7. Определение  необходимой теплопроизводительности  электрокалориферной

установки для  отопления коровника:

1.2.8. Определение  необходимой тепловой мощности  электрокалорифера:

Вывод: 1.Практически  результаты обоих методов расчета  очень близки (различие 6%), что свидетельствует об адекватности обоих методов расчета.

1.2.9. Выбор электрокалориферной  установки производим исходя  из результатов расчета, т.е. ее тепловая мощность должна быть не менее 250.488 кВт.

Ввиду того, что единичная тепловая мощность  электрокалориферов с/х назначения не превышает 90кВт,кроме того учитывая удобство при эксплуатации необходимость остановки на ТР и ТО принимаем 4 электрокалориферные установки СФОЦ-60/0,50T

=270 кВт

      1.3 Определение граничной температуры наружнего воздуха, до которой в коровнике

поддерживается  температура воздуха 9.5 С за счет тепловыделения животных.

Пусть Разность между рассчитанной и заданной должна быть  менее

единицы.

1.3.1 Определение  граничной температуры наружнего воздуха, до которой в коровнике поддерживается температура воздуха 9.5 С за счет тепловыделения животных и калорифера.

Пусть t.нг0=-25.Разность между рассчитанной и заданной должна быть  менее единицы.

Принимаем  = -4 и =-25

1.3.2 Определение  условной средней температуры   наружнего воздуха отопительного периода. 

Принимаем условную среднюю температуру  наружнего  воздуха отопительного периода  =-11.

1.3.3 Определение  средней тепловой мощности, необходимой для подогрева

приточного воздуха

 
 
 
 

 

 

   
 
 

     
 
 

 
 

1.3.4 Определение  годового расхода электроэнергии  на отопление коровника:

 

2.Выбор  вентиляторов, электрокалориферов и расчет мощности электропривода.

2.1 Согласно расчету  общая производительность вентиляторов  должна быть не ниже  = м куб. в час, а с учетом потерь в трубопроводе Кз=1.1

 

Электрокалориферные установки СФОЦ-60/0.5T оснащаются высоконапорными центробежными вентиляторами Ц4-70 N=5 с подачей нагретого до 50 С воздуха в обьеме 4000м.куб. в час при напоре 550 Па, соответственно, таким образом 4 установки вместе подадут 16000м.куб. в час. Очевидно, что мы имеем значительный дефицит вентиляционного воздуха (17750м.куб. в час) при запасе напора в 140 Па.

В такой ситуации дефицит вентиляционного воздуха  может быть ликвидирован без установки дополнительных вентиляторов и затрат электроэнергии: достаточно врезать в вентиляционный канал после электрокалориферов эжектор, который за счет запаса напора эжектирует в канал дополнительный вентиляционный воздух в следствии чего подача воздуха может быть увеличена в два и более раз, что превышает потребность. Во избежание чрезмерного охлаждения вентиляционного воздуха эжекторную установку необходимо оснастить заслонками для регуляции величины эжектируемого воздуха. 

2.2 Определение  мощности электропривода вентилятора Ц4-70 N=5:

 

Выбираем для  вентилятора Ц4-70 N=5 асинхронный электродвигатель      АИР100S4 с параметрами:

 3.Тепловой расчет нагревательных элементов.

3.1 Принимаем  скорость воздушного потока через нагреватнльные элементы:

3.2 Определение  критерия Ренольса учитывающего  условие обтекания нагревателей  воздушным потоком:

3.3.  Определение  критерия Нуссельта с учетом  коридорного расположения нагревателей:

3.4. Определение   коэффициента конвективного теплообмена между поверхностью нагревателей и воздушным потоком:

3.5. Определение  температуры воздушного потока:

3.6. Определение  потребной площади теплоотдающей  поверхности нагревателей при:

 

3.7. Выбор нагревательных  элементов.

Общую мощность нагревателей электрокалорифера делим на 3 группы-фазы:

 

Мощность одного нагревателя принимаем равным 2.5 кВт, тогда количество нагревателей в группе-фазе:

Выбираем ТЭН  мощностью 2.5 кВт с оребрением. ТЭН без оребрения имеет диаметр 16мм, а с оребрением 40мм.

Напряжение питания U=220 B. Температура наружной поверхности оребрения 180С,оребрение стальная, прикрепленная к стержню ТЭНа точечной сваркой.

3.8. Компоновка нагревательного блока - коридорное. В одном блоке(на одной фазе) 3 ряда по  3 ТЭНа: