Расчет электрокалориферной установке в помещении свинарника для опоросов на 52 места (стр. 2 из 3)
где Qv– объемный расход вентиляционного воздуха из пункта 1.1 Qv=9100 м3/ч ;
ρв – плотность воздуха при температуре
из пункта 1.1ρв=1,181 кг/м3;
ср=1 кДж/кг*оС [3] – удельная изобарная теплоемкость воздуха.
Поток теплоты, расходуемый на испарение влаги с мокрых поверхностей животноводческого помещения, находим по формуле[4, с.149]:
(1.15)где 2,49 – скрытая теплота испарения воды, кДж/г;
Wисп – масса испаряемой влаги из пункта 1.1. Wисп = 9564 г/ч.
Поток свободной теплоты, выделяемой животными, находим по формуле [4, с .149]:
(1.16) 
где n1=52 , n2=380 – количество животных;
q –поток свободной теплоты выделяемой одним животным, из [3, прил.7]
q1=558, q1=215 Вт;
kt=1,5 [3, прил.8] – коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемых животным водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения;
Подставив в формулу (1.11) значения величин, значение полезного теплового потока отопительных установок будет равно:
Подставив в формулу (1.10) значения величин, расчётная мощность калориферов в помещении будет равна:
Подставив в формулу (1.9) значение РР, расчётная мощность одного калорифера для двух калориферов в помещении будет равна
2. Выбор стандартной калориферной установки
По рассчитанному значению Р =
Вт выбираем электрокалориферную установку типа ЭКОЦ – 40 мощностью 43.2 кВт. Для установки в помещение принимаем две электрокалориферных установки ЭКОЦ – 40, тем самым соблюдая условия надежности.Выполним проверку данной электрокалориферной установки на способность обеспечить требуемый расход воздуха Qvt =
м3/ч, для этого сравним значение Qvt с номинальной объёмной подачей воздуха Qvн, которая для электрокалорифера СФОЦ – 40 равна 3500 м3/ч [3]. Так как Qvн<Qvt, то к выбранной установке параллельно подключаем дополнительный вентилятор.Выполним проверку данной электрокалориферной установки по температуре выходящего воздуха. Фактическая температура воздуха, выходящего из электрокалорифера, определяется по формуле [3]:
(2,1)где РН = 43200 Вт – номинальная мощность калорифера;
Qvн – номинальный объемный расход воздуха через калорифер, м3/с,
Qvн =3500/3640 = 0,972 м3/с.
Предельно допустимая температура на выходе из установок типа ЭКОЦ составляет 50 ОС. Таким образом, должно соблюдаться условие [3]:
(2.2)Подставив в формулу (2.1) значения величин, температура выходящего воздуха будет равна:
Выполним проверку данной электрокалориферной установки по температуре поверхности оребрения ТЭНов tпов. Предельно допустимая температура поверхности ТЭНа в электрокалориферах типа СФО tпов.пред. = 180 ОС, что связано с необходимостью исключить отрицательное воздействие на животных газообразных продуктов горения мельчайших органических частиц, находящихся в воздухе сельскохозяйственных помещений. Таким образом должно соблюдаться условие [3]:
(2.3)Значение tпов определяем для ТЭНа из последнего (по ходу движения воздуха) ряда нагревателей, т.к. в этом ряду ТЭНы омываются наиболее нагретым воздухом и, следовательно, имеют наибольшую температуру поверхности. Фактическая температура поверхности ТЭНа, находящегося в последнем ряду, определяется по формуле [3]:
(2.4)где Р1 = 1600 Вт [1] – мощность одного ТЭНа;
RT – термическое сопротивление теплоотдаче от поверхности ТЭНа к омывающему его воздуху, ОС/Вт, которое находится по формуле [3]:
(2.5)где α – коэффициент теплоотдачи от поверхности ТЭНа к воздуху, Вт/(м2*ОС);
Ар – площадь поверхности оребрения ТЭНа, м2, согласно [3, табл.1] принимаем Ар = 0,32 м2.
Коэффициент теплоотдачи α для оребрённых ТЭНов при их шахматном расположении и поперечном обдувании воздухом определяем по формуле[3]:
(2.6)где λв – теплопроводность воздуха, в соответствии с tвых = 5.63 ОС и [3, табл.2] принимаем λв = 0,0248 Вт/м*ОС;
Рч – число Прандтля, в соответствии с tвых = 5.63 ОС и [3, табл.2] принимаем
Рч = 0,706;
ν – коэффициент кинематической вязкости воздуха, в соответствии с tвых=5.63 ОС и [3, табл.2] принимаем ν = 0,0000134 м2/с;
sp= 0,0035 м [3, табл.1] – шаг оребрения ТЭНа;
dтр = 0,015 м [3, табл.1] – наружный диаметр несущей трубы ТЭНа;
hр = 0,014 м [3, табл.1] – высота ребра ТЭНа.
V – скорость потока воздуха в электрокалорифере, м/с, которую определяем по формуле [3]:
(2.7)где АЖ – площадь живого сечения электрокалорифера, м2, если пренебречь оребрением, то АЖ определяется по формуле [3]:
(2.8)где l – высота окна калорифера, м, из [3, табл.3] l = 0,31 м;
La =0,48 м – длина активной части ТЭНа;
n1 – число ТЭНов в одном вертикальном ряду (одной секции), которое определяется по формуле [3]:
(2.9)где n2 – число вертикальных рядов ТЭНов в электрокалорифере, в соответствии с [3] принимаем n2 = 3.
Подставив в формулу (2.8) значение n1, площадь живого сечения электрокалорифера будет равна:
Подставив в формулу (2.7) значение АЖ, скорость потока воздуха в электрокалорифере будет равна:
Подставив в формулу (2.6) значение V, коэффициент теплоотдачи будет равен:
Подставив в формулу (2.5) значение α, термическое сопротивление теплоотдачи будет равно:
Подставив в формулу (2.4) значение RT, фактическая температура поверхности ТЭНа будет равна:
Как видно условие (2.3) выполняется т.к. tпов ≤ 180 ОС, следовательно принимаем к установке электрокалориферную установку типа ЭКОЦ – 40.
3. Разработка нестандартной электрокалориферной установки
В этом разделе разработаем электрокалориферную установку. Которая обеспечивала бы конкретные значения расчетной мощности Р=41074,5 Вт и объёмной подачи воздуха Qvt = 3640 м3/ч, определенные ранее в разделе 1.
Основными технологическими частями электрокалориферной установки является вентилятор с электродвигателем и электрокалорифер.
3.1. Выбор вентилятора
Вентилятор подбирают по требуемым значениям давления p=370 Па из исходных данных и объёмной подачи воздуха Qvt. Вентилятор выбираем центробежного типа из серии Ц4-70 по методике изложенной в [4].
Подачу вентиляторов Qв (м3/ч) принимаем по значению расчетного воздухообмена Qvt с учетом подсосов воздуха в воздуховодах [4, с.35]:
(3.1)где kп – поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах, принимаем
kп = 1,1 [4, с.35];
t – температура воздуха, проходящего через вентилятор, т. е. t = tн = -32 ОС;
tв = 20 ОС – температура воздуха в рабочей зоне помещения.
Выбор вентилятора производим по номограмме для подбора центробежных вентиляторов серии Ц4-70 [4, с.39]. в результате выбираем вентилятор Ц4-70 №5, частота вращения которого n = 1300 об/мин, КПД η=0,8.