Анализ состояния энергообеспечения предприятия КХ "Сокол" Краснокутского района Саратовской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Важнейшим условием деятельности сельскохозяйственного производства является энергообеспечение его производственной и социально-бытовой сферы. Агропромышленный комплекс является энергоёмкой отраслью народного хозяйства, поэтому только бесперебойное энергообеспечение с минимальными расходами ресурсов может обеспечить наибольший успех аграрного сектора, т.е. его максимально возможную производительность.

Из суммарного энергопотребления на душу населения в сельском хозяйстве, доля тепловой энергии составляет 52 - 53%, электроэнергии 12 -13%, топливно-энергетические ресурсы - 35%. Большое количество энергии расходуется на отопление производственных, жилых и общественных зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих помещениях и сооружениях защищенного грунта, сушку сельскохозяйственных продуктов, получение искусственного холода и на многие другие цели. Поэтому энергообеспечение предприятий АПК включает в себя широкий круг задач, связанный с производством, передачей и применением тепловой и электрической энергии, используя традиционные и нетрадиционные источники энергии. Поэтому энергообеспечение предприятий АПК - это совокупность источников, сетей и систем энергоснабжения, электрическое, тепловое, холодильное, газовое и водораспределительное технологическое оборудование предприятий, бытовых, административных и общественных зданий.

Сегодняшнее понятие АПК - это примерно 99% средние и малые АО, ООО, фермерские хозяйства, дачные и садово-огородные участки горожан. Функционирование этих хозяйств без потребления электрической и тепловой энергии, воды, топлива и без использования энергетического оборудования невозможно.

Изменение структуры и содержания сельхозпредприятий изменило потребности, масштабы и виды используемых ресурсов. Многие крупные сельскохозяйственные комплексы, совхозы, колхозы и другие распались, и в связи с этим отпала потребность в крупных теплоэнергетических установках и энергосистемах для нужд АПК. В настоящее время программой минимум по энергообеспечению возрождаемых или вновь создаваемых предприятий АПК является восстановление и модернизация существующих источников, систем и сетей энергообеспечения на основе энергосберегаемых технологий согласно новых СНиП, ПУЭ и т.д.



1. Анализ состояния энергообеспечебния предприятия

КХ «Сокол» Краснокутского района Саратовской области находится в северо-восточной зоне Саратовской области в 12 км от города Красный Кут по шоссе Озинки - Саратов.

Природою - климатические условия: среднегодовая температура +7° С; среднегодовое количество осадков 492 -475 мм; полоса - степная, лесостепная; толщина снежного покрова 40 см.

Других производств, помимо сельскохозяйственного, нет. Основное направление хозяйства - зерноскотоводческое; в растениеводстве - зерновое; в животноводстве - мясо-молочное. Почвы пригодны для возделывания зерновых, древесно-кустарниковых культур и овощей. Улицы села застроены одно-двухквартирными жилыми домами частной застройки. Из инженерных сетей в селе имеются линии электроснабжения, связи, водопровод, теплотрасса и газопровод.

Из культурно-бытовых и общественных зданий в селе имеются: школа, клуб, контора, ясли, детсад, несколько магазинов. Из зданий производственного назначения в селе имеются: молочно-товарная ферма на 400 голов дойных коров, молодняка и телят, конный двор, свиноферма на 500 голов, ремонтно-механическая мастерская, гаражи на 10 машин, машинно-тракторная ремонтная мастерская на 10 условных единиц ремонта, складской сектор, пилорама ЛРМ-79.

Численность основного и вспомогательного персонала 185 человек.

Согласно проектному заданию модернизации подлежит молочно-товарная ферма на 400 голов, характеристики энергообеспечения которой будут приведены выше.

Проект основан на генплане, с учётом возможности модернизации и использования существующих энергосетей с применением энергосберегающих технологий и средств.

Данные по растениеводству и животноводству приведены в таблицах 1.1.и 1.2.

Таблица 1.1

№	Наименование	Посевная	Урожайность, ц/га
п/п	культур	площадь	на 1.1. 2010	на 5 -7 лет
1	Пшеница озимая	160	9,4	15,4
2	Рожь	340	15,3	15,4
3	Ячмень	730	8,1	13
4	Просо	160	8,5	12
5	Овощи	8,7	92	145

Объектом энергообеспечения являются коровник на 400 голов, где содержатся коровы дойные, сухостойные и нетели, а так же телятник на 224 головы с родильным отделением на 48 коров. Содержание животных -привязное (стойловое), с частичным использованием пастбищ.

Продолжительность стойлового периода - 220 дней, пастбищного - 145 дней.

Таблица 1.2.

№ п/п	Возрастные группы КРС	количество голов	среднесуточные привесы гр.	среднесуточные надои, л
		1.1. 10	На 5-7 лет	1.1.10	на 5 -7 лет	1.1.10	на 5 -7 лет
1	Коровы дойные	200	200	440	455	11,9	13,4
2	Нетели	160	160
3	Быки-производители	3	3
4	Молодняк до 1-го года	211	213	410	450
5	Молодняк старше 1-го года	174	189	420	452



Продолжительность стойлового периода-220 дней, пастбищного - 145 дней.

Приготовление кормов - сухое дробление и перемешивание. Раздача кормов осуществляется при помощи КТУ-10 в стационарные кормушки, поение из автопоилок ПА-1А.

Животноводство в хозяйстве также представлено свинофермой на 500 голов, но в расчёте энергообеспечения не учитывается.

Согласно данных таблицы 1.1. растениеводство представлено зерновыми культурами. В хозяйстве имеются механизированные тока ЗАВ-20 и ЗАВ-40.

На территории животноводческой фермы установлена трансформаторная подстанция 2x250 кВА, которая обеспечивает силовую и осветительную сеть коровника, телятника, молочного блока и т.д. Электроэнергией, общее состояние электрификации МТФ удовлетворительное.

Состав основного машинотракторного парка хозяйства, находящегося в эксплуатации, приведен в таблице 1.3.

Таблица 1.3

№ п/п	Наименование машин	Единица измерения	Количество
1	Трактор МТЗ	шт.	16
2	Трактора Т-4, Т-150	шт.	4
3	Трактор К700 (701)	шт.	3
4	Другие трактора	шт.	29
5	Автомобиль грузовой ГАЗ-53	шт.	6
6	Автомобиль грузовой Камаз	шт.	3
7	Автомобиль УАЗ	шт.	2
8	Комбайны Колос СК-6 и Нива СК-5	шт.	7
9	Другие комбайны	шт.	6

Сельскохозяйственная техника используется как сезонно на посевных и уборочных работах, так и круглогодично для механизации многих трудоемких операций в животноводстве, на строительно-монтажных работах во возведению производственных, жилых и общественных объектов, в мелиоративных работах, для транспортных и технологических нужд сельского хозяйства ТО и ТР для всей сельхозтехники, за исключением автомобилей и тракторов, которые эксплуатируются круглогодично планируются и проводятся сезонно.

1.1 Теплоснабжение

В хозяйстве имеются несколько отдельно стоящих котельных, отапливающих отдельно административный, культурно-бытовой и жилой сектор; производственный сектор и молочно-товарную ферму.

Источником теплоснабжения МТФ была принята отдельно стоящая котельная (общефермерская) по типовому проекту 903-1-23/71 с установкой четырёх водогрейных котлов «Универсал - 6м», работающих на твердом топливе. Проект предусматривал теплоснабжение фермы теплоносителем горячей водой с парометром t2=95° С, to=70° С, для технологических нужд -пар давлением 0,5 атм. от передвижного котла КВ-300 м. За расчётную была принята температура наружного воздуха tн= - 30° С, продолжительность отопительного периода 196 дней. Режим потребления тепла был принят круглосуточный.

Проектные данные по расходу тепла на объект МТФ по типовому проекту 801-314 приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

№ п/п	Теплопотребитель	Кол-во здан.	№ типового проекта	Расход тепла ккал/час.
				отоплен	вентил	Г.В.	технол. паросн.
1	Коровник на 400 голов	1	сущ.		346000
2	Коровник на 400 голов*	1	801-314		346000
3	Молочный блок про-ю 3 т/сутки	1	сущ.	55140	160080	140000	287000
4	Телятник на 224. головы с род. отд.	1	сущ.		182105		----
5	Вет/сан про-к на 50 человек	1	сущ.	40700	118500	92000
6	Изолятор*	1	807-29	12530
7	Бригадный дом	1	сущ.	8700	1500
8	Склад конц. кормов	1	сущ.	18020

Объекты отмеченные звездочкой не были построены, поэтому теплоснабжение МТФ подлежит модернизации.

1.2 Водоснабжение

В настоящее время водоснабжение села осуществляется за счет поверхностных вод реки Б. Карамыш. В селе по улицам проложен водопровод с водоразборными колонками. Вода передвижной насосной станцией подаётся в водонапорную башню Рожновского и далее поступает в водопроводную сеть.

Проект водоснабжения молочно-товарной фермы выполнен на основе задания на проектирование систем водоснабжения утвержденного ОКСом при Управлении сельского хозяйства Краснокутского района Саратовской области от. 601.1982 г. согласно СНиП II - 31 - 74, СНиП - 32 - 74. Проектом разработана сеть хозпитьевого и производственного водопровода.

Водоснабжение было предусмотрено от сети существующего тупикового водопровода из металлических труб, диаметром 100 мм., источником которого являются 2 артскважины с дебитом 10-12 м3/час (высота подачи 110 м, насос центробежный, двигатель погружной, мощностью 7,5 кВт).

Сеть хозпитьевого, производственного водопровода запроектирована из полиэтиленовых труб ПНП «СЛ» по ГОСТ 18599-73, диаметром 63 мм, необходимый напор в сети, согласно СНиП II - 31 - 74 должен быть не менее 10 м в. Ст.

В месте подключения проектируемого водопровода к существующему предусмотрен водопроводный колодец из ж/б колец диаметром 1500 мм с отключающей арматурой.

В таблице 1.5. приведены нормативы водопотребления по объектам МТФ.

Таблица 1.5

№	Наименование	Ед. изме	Коли-	Водопотребление
п/п	водопотребителей	рения	чество	м3/сут	м3час
1	Коровник на 400 голов	здан.	1	50,24	10,8
2	Молочный блок про-ю 3 т/сутки	здан.	1	18,35	6,57
3	Телятник на 224 головы с род. отд. на 48 гол	здан.	1	15,52	4,48
4	Вет/сан про-к на 50 человек	здан.	1	4,25	2,27
5	Бригадный дом	здан.	1
6	Котельная	здан.	1	205
7	Склад конц. кормов	здан.	1

Согласно СНиП II - 31 - 74 расход воды на наружное пожаротушение составляет 10 л/с, количество пожаров - один, тушение в течение трёх часов:

G общ= 10-3-3600=10800л = 108м3

Пожаротушение предусмотрено из 2-х резервуаров, ёмкостью V=50 м3 каждый. Наполнение резервуаров предусмотрено от пожарного крана, находящегося на вводе водопровода в помещении вет./сан. Пропускника на 50 человек.



1.3 Газоснабжение

Газоснабжение села производится от ГРС. От ГРС газ высокого давления транспортируется по газопроводу диаметром 89 мм (по ГОСТ) до ГРП, а затем ко всем объектам. Расход газа предусматривает потребности в отоплении, горячем водоснабжения и других индивидуально - бытовых нужд.

Внутрипоселковые сети низкого давления выполнены трубой диаметром от 40 мм до 15 мм. По всей трассе газопровода, через 200 метров, установлены КИП, совмещенная с выводами для замера потенциала. Так же предусмотрена электрохимзащита трассы газопровода от коррозии.

Газоснабжение самой МТФ не предусмотрено. Подвод газа только предусмотрен к общефермерской котельной.

1.5. Электроснабжение.

Согласно перспективной схемы электроснабжения Саратовской области электрификация хозяйства осуществляется от воздушной линии 10 кВ, питаемой от п/ст «Орошение - III», резервное питание предусмотрено по ВЛ 10 кВ от п/ст «Коминтерн».

Расчетная мощность общественно - производственных электропотребностей определена с использованием действующих типовых проектов соответствующих построек. Подсчет нагрузок в существующих жилых и производственных зданиях произведён по аналогичным действующим типовым проектам. Нагрузка уличного освещения определена из расчета 2 Вт/м длины улицы.

Выбор количества и мощности трансформаторных подстанций проведен на основании сравнения различных вариантов сетей. Расположение трансформаторных подстанций обусловлено максимальным их приближениям к объектам нагрузок. На территории села и в производственных зонах размещены несколько трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ.

Для электроснабжения МТФ установлена трансформаторная подстанция комплектного типа с трансформатором мощностью 2x250 кВА в соответствии с типовым проектом 407-3-227.

Объекты обслуживаемые от ТП и их установленные мощности приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6

№ п/п	Наименование потребителя	Установленная мощность, кВт	Расчётная мощность, кВт
1	Коровник на 400 голов	59,39	43,0
2	Молочный блок про-тью Зт/сутки	49,21	35
3	Телятник на 224 головы, с род. отд. на 48 голов	40,76	25
4	Веет/сан пропускник на 50 чел.	22,9	18,5
5	Бригадный дом	5,1	3
6	Склад конц. кормов	4
7	Котельная	127,55	45,0

Анализ исходного проекта, созданного на базе хозяйства показали, что существующие источники, системы и сети энергоснабжения подлежат модернизации исходя из реально существующих потребителей энергии.

Модернизации энергообеспечения подлежат следующие объекты МТФ.

Таблица 1.7

№ п/п	Наименование объекта	Кол-во здан.	Вид энергообеспечения
			отопл.	вентил, кондиц	г.в.	техн паросн.	Х.В.	Эл. сн.
1	Коровник на 400 голов	1	-	+ ВК	+	-	+	+ сил осв
2	Молочный блок	1	+	+ В	+	+	+	+ сил осв
3	Телятник на 224 г.	1	-	+ ВК	+	-	+	+ сил осв
4	Веет/сан пропускник	1	+	+ В	+	-	+	+ сил осв
5	Бригадный дом	1	+	+ В	-	-	-	+ сил осв
6	Склад конц кормов	1	+		-	-	-	+ осв



2. Проектирование тепло-, водо-, и газоснабжения МТФ

2.1 Расчет тепловой нагрузки

Расчётную тепловую нагрузку котельной отопительно-производственного типа определяют отдельно для холодного и теплого периодов года. В зимнее время тепловая нагрузка котельной (ФР) состоит из суммы максимальных расходов теплоты на отопление ( ?ФОТ), вентиляцию (?ФВ), горячее водоснабжение (?ФГ.В.) и технологические нужды (?ФТ), Вт с коэффициентом запаса КЗ=1,2 - учитывающим потери теплоты в тепловых сетях, расход теплоты на собственные нужды котельной и резерв на возможное увеличение теплопотребления хозяйством.

ФРЗ=1,2(?ФОТ+?ФВ.+?ФГ.В.З.+?ФТ).

В летнее время нагрузку котельной составляют максимальные расходы теплоты на технологические нужды и горячее водоснабжение:

ФР.Л.=1,2(?Фг.в.л+?Фт)

2.1.1 Расход теплоты на отопление

Для общественных и производственных зданий максимальные потоки теплоты (Вт), расходуемой на отопление определяются по формуле:

ФOT=qOT.VH.(tB - tH)a;

где: qOT - удельная отопительная характеристика здания (поток теплоты, теряемой 1 м3наружного объема здания в единицу времени при разности температур внутреннего и наружного воздуха в 1), Вт/м3 °С (приложение 11, 12 [2]);

VH - объём здания по наружному обмеру (*без подвальной части), м3 принимают по типовым проектам или определяют путем перемножения длины на ширину и высоту его от планировочной отметки земли до верха карниза;

tB - средняя расчетная температура воздуха, характерная для большинства помещений здания, °С (приложение 1,2 [1]);

tH - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С

(приложение 3 [1]);

а - поправочный коэффициент учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий, стр. [1]:

tH, °C -10 -20 -30 -40

а 1,2 1,1 1,0 0,9

Максимальные потоки теплоты по объектам молочно-товарной фермы:

* Санитарный блок на 50 человек, блок служебных помещений:

VH=27122,7=874,8 м3, тогда:

Фот=0,5874,8 (18+25)4,05=19748,6 Вт

* бригадный дом:

VH-1292,7=291,6 м3, тогда:

Фот=0,5291,6 (18+25) 1,05=6582,8 Вт

* склад конц кормов.

VH=82342=772,8 м3, тогда:

Фот=0,6772,8 (10+25) 1,05=17040,2 Вт



* Молочный блок, производительностью 3 т. молока в сутки

VH=12123=432 м3, тогда:

Фот=0,5432 (10+25)4,05=9752 Вт.

Максимальные потоки теплоты, расходуемые на отопление объектов МТФ сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Наименование объекта	Фот, ВТ
Коровник на 400 голов
Телятник на 224 головы с род. отдел, на 48 голов
Санитарный блок на 50 человек, блок служебных помещений	19748,6
бригадный дом	6582,8
склад конц кормов	17040,2
Молочный блок, производительностью 3 т. молока в сутки	9752
Итого	53123,6

2.1.2 Расход теплоты на вентиляцию

Для общественных и производственных зданий максимальные потоки теплоты (Вт), расходуемой на подогрев воздуха в системе вентиляции ориентировочно определяются по формуле:

OB=qBVH (tB - tH.B.), где:

qB - удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/м3 °С, принимаем по приложениям 11 и 12 [2];

tHB - расчетная зимняя вентиляционная температура воздуха, °С, принимается по приложению 3[1]. Для общественных и производственных и общественных зданий Саратовской области tHB= 16 °С.

Максимальные потоки теплоты по объектам МТФ

* санитарный блок на 50 человек, блок служебных помещений:

Фв=0,1874,8 (18+16)=2974,3 Вт

* бригадный дом:

Фв=0,1291,6 (18+16)=991,4 Вт

* молочный блок, производительностью 3 т/сутки:

Фв=0,23432 (18+16)=3378,2 Вт.

Для животноводческих помещений (коровник на 400 голов и телятник на 224 головы с род. отделением) рассчитаем приточно-вытяжную систему вентиляции с подогревом приточного воздуха при помощи калориферов, т.е. совмещенную с отоплением и естественную вытяжку загрязнённого воздуха.

* коровник на 400 голов.

По типовому проекту 801 - 314 средняя живая масса Мк=500 кг; средний уровень лактации коров 15л.; габариты объекта: 120x21x2,4; объем

помещения для коров:

VП= 111,620,42,4 + 111,6 =8575 м3

Расчетные параметры наружного воздуха: tН= - 25 °С, tHB= - 16 °С, н= 83% (по приложение 3[1]);

барометрическое давление 99,3 кПа, зона влажности местности нормальная (для Саратовской области).

Расчётные параметры внутреннего воздуха: tВ = 10°C, В =75% (приложение 2[1]).

Для холодного периода воздухообмен животноводческих помещений рассчитывают по влаге и углекислоте.

1) Определение воздухообмена по СО2: Часовой объем приточного воздуха:

где: С=158 л/ч - объем СО2 выделяемой одним животным (приложение 7[1]);

C1=2 л/м - допустимая концентрация СО2 в помещении для животных (таблица 23 [2]),

С2=0,3 л/м3 - концентрация СО2 в наружном воздухе;

=400 - количество голов скота в помещении, тогда:

2) Определение воздухообмена по влаговыделениям.

Масса водяных паров выделяющихся в помещении животными:

WЖ=bWKt,

где: W=507 г/ч - масса влаги, выделяемая одним животным (приложение7[1]);

=400 - количество животных в помещении; Kt - поправочный коэффициент, учитывающий изменение влаговыделений животными при различных внутренних температурах, при tB=10 °C, Kt=l (приложение 8[1]) тогда:

WЖ=400 507 1=202800 г/ч

Влага, испарившаяся с мокрых поверхностей помещений: Wисп=жWж

где: ж =0,25 - коэффициент учитывающий испарения влаги с мокрых поверхностей помещения, для коровника ж =0,10,25 (стр.[2]).

тогда Wисп=0,25202800=50700 г/ч

суммарные влаговыделения:

W= Wж+ Wисп=202800+50700=253500 г/ч

Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха определяется по I-d - диаграмме (приложение 11 [1])

При tB=10 °С и в=75% - dB=5,7 г/кг сух возд.

и tH=-25 °С и н=83% - dн=0,4 г/кг сух возд.

Тогда плотность воздуха внутри помещения при tB=10 °C:

где Р - расчетное барометрическое давление в данном районе, кПа (приложение 5 [2]).

Тогда воздухообмен исходя из допустимого содержания в воздухе помещения выделенных паров:

Воздухообмен для коровника принимаем по влагосодержанию:

Q=QW=3912O м3/ч

Кратность воздухообмена:

Что соответствует нормам для животноводческих помещений в холодный период года: к=35

Рассчитаем естественную вентиляцию:

Площадь поперечного сечения (м2) всех вентиляционных шахт:

где: - скорость давления воздуха в вентиляционной шахте, м/с тогда

где:

h - высота вентиляционной шахты (210 м), принимаем h=5м.

тогда



Число вентиляционных шахт:

Nвш=F/f, где: f - площадь живого сечения одной шахты, м2. Принимаем вентиляционную шахту квадратного сечения со стороной квадрата 0,7м, тогда f=0,49 м2

nвш =14 штук.

Итак, принимаем 14 шахт квадратного сечения со стороной квадрата 0,7 м.

Тепловая мощность (Вт) системы отопления помещения:

Фот=Форг+Фв+Фисп+Финф-Фж,

где:

Фогр - тепловые потери через наружные ограждения помещения, Вт;

Фв - поток теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха, Вт;

Фисп - поток теплоты, расходуемой на испарение влаги, Вт;

Финф - поток теплоты, расходуемой на инфильтрацию наружного воздуха, Вт;

Фж - поток теплоты, выделяемой животными, Вт.

а) Определение тепловых потерь через наружные ограждения.

Наружные стены, толщиной =0,3 м - из бетонных стеновых панелей, теплопроводность бп=0,33 Вт/м °С ( по СниП П-3-79); в осях 10 - 12 - из глиняного кирпича, толщиной =0,42 м, =0,76 Вт/м °С (стр7[1]).

Длина помещения, где содержится скот с учетом тамбура с обеих сторон, шириной 4,2 м: /=120-2»4,2=1 11,6 м, высота стены /г=2,4м.

По периферии n=100шт окон, размером 1,5x1,2 м, с двойным остеклением. Общая площадь окон: Fok= 1001,51,2=180 м2.



Рис. 2.1

Площадь поверхности наружных стен из бетонных панелей:

Fh.c.б.=2(lн h)- Fok-Fh.c.k.=2 111,62,4 - 180 - 2 2,4 11=302,88 м2;

Fh.c.k=58,2 m - площадь кирпичной кладки в осях 10-12.

Сопротивление теплопередаче наружных стен:

сопротивление восприятию внутренней поверхности ограждения (приложение 9, 10 [2]);

-сопротивление теплопроводности отдельных слоев м-слойного, ограждения, толщиной, м, выполненных из материалов с теплопроводностью ,; RH термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения, (приложение 11 [2]).

Площадь пола здания: FП=20,4 111,6 = 2276,6 м2.

Заполнение животными помещения составит:

n mk /Fn=400500/2276,6=87, где n и mk - количество и живая масса животных в помещении.

87 > 80, значит из приложения 9, 10 и 11[2] берем RB=0,086 и Rн=0,043 - для наружных стен.

Тогда: Rо.н.с.б. = 0,086 + + 0,043 = 1,04 для бетонных стен;

Яо.н.с.б. = 0,086 + + 0,043 = 0,68 - для кирпичной кладки в осях 10 - 12.

Сопротивление теплопередаче двойных окон:

Ro=0,345 ( приложение стр [1]).

Теплопотери через наружные стены:

Фн.с. ,

где n - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху (стр [1]), тогда:

Фн.с

Одна из стен помещения обращена на северо-запад, поэтому дополнительная потеря тепла через эту стену составит 10% от основных потерь. Помещение для животных имеет две наружные стены, поэтому нужно добавить ещё 5% от основных потерь теплоты.

Тогда все дополнительные потери тепла составят:

Фдоп

С учётом этой поправки теплопотери через наружные стены составят:

Фн.с= + Фдоп =31170+3117=34287 Вт

Площадь перекрытия:

Перекрытие состоит из ж/б плит, толщиной =0,035 м, теплопроводностью =2,04 Вт/м °С, настила из досок, толщиной =0,025м, =0,17 Вт/м °С; пароизоляция 1 слой рубероида, толщиной =0,0015 м, =0,17 Вт/м °С; утеплителя - минеральной ваты, толщиной У=0,09 м, =0,07 Вт/м °С, кровля - шифер, толщиной ш=0,005 м, =0,49 Вт/м °С (стр [1]).

Из приложения 9,10 [2] для бесчердачных перекрытий

RB=0,l 15 м2 °С/Вт; RH=0,043 м2 °С/Вт.

Тогда сопротивление теплопередаче перекрытия:

Теплопотери через перекрытие составят:



n=1 - для чердачных перекрытий по асбоцементной кровле, (стр [1]).

Рис. 2.2

Полы бетонные, толщиной п=0,13 м, на утепленном грунте. Из табл. стр[1]:

ст= 1,8 Вт/ м°С > 1,16 Вт/ м °С, значит полы не утепленные.

Ширина пола в помещении для животных 20,4 м до осевой линии 20,4/2=10,2 м. Разделим площадь пола на двухметровые зоны.

Рис. 2.3

Площади зон:

F3I=F3II=F3III=111,62=223,2 м2

F3IV=4,2111,6=468,7 м2



Сопротивление теплопередаче по зонам для не утепленных полов составит (стр [1]):

I зона: RH.П.I =2,15 м2 °С/Вт

II зона: RH.П.II =4,3 м2 °С/Вт

III зона: RH.П.III=8,6 м2 °С/Вт

IV зона: RH.П.IV = 14,2 м2 °С/Вт

Суммарные теплопотери по всем зонам пола составят:

n=l - для полов на грунте (стр [1]).

Тогда общие теплопотери через все наружные ограждения составят:

Фогр=Фн.с.+Фпер+Фпол= 34287+50668,4+15027=99982 Вт.

б) Определение теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха:

Фв=0,278QwСр (tB-tH),

где: Сp - массовая изобарная теплоемкость

воздуха, Ср=1 кДж/кг°С.

Тогда: Фв=0,278391201,2231 (10+25)=465529 Вт.

в) Определение расхода тепла на испарение влаги:

Фисп=0,2782549Wисп,

где: 2,49 - скрытая теплота испарения воды, 

Фисп=0,69250700=35084,4 Вт

г) Поток теплоты на инфильтрацию:

Финф=0,3Форг=0,399982=29994Вт

д) Определение свободного тепла, выделяемого животными:

Фж=nqKt, где:

n - число животных данного вида в помещении, n=400;

q - поток свободной теплоты, выделяемой 1-м животным

(приложение [1]); Вт

Kt - коэффициент учитывающий изменение кол-ва выделенной животными теплоты, в зависимости от tB (приложение [1]),

Тогда: Фж=400884 1=353600 Вт

Тепловая мощность системы ОВК:

Фот=99982,7+465519+35084,4+29994-353600=276980,8Вт.

Подбор калориферов.

Выбираем две одинаковые приточные системы с подогревом воздуха в калориферах, установленных в торцевых частях здания. Вычисления будем вести на одну приточную систему, которая должна обеспечить воздухообмен в помещении для животных в объёме: Q/2=39120/2=19560 м3/ч, при подаче тепла в количестве: Фот/2=276980,8/2=138490,4 Вт.

Принимаем предварительно массовую скорость воздуха (Vс)p=8,5 кг/ см2.

Тогда расчетная площадь живого сечения калорифера:

По таблице [1] выбираем 2 калорифера КВБ-8, установленных последовательно, что дает площадь живого сечения по воздуху

f=2 0,416=0,832 м2

Действительная массовая скорость воздуха:

Скорость воды в трубках калорифера:

, где: в - плотность воды, принимаемая равной 1000 кг/м3;

Св - теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг°С;

t2, t0 - температура воды на входе в калорифер и выходе из него, °С. t2=95 °C, t0=70 °C;

fтр - площадь живого сечения калорифера по теплоносителю, м2, fтр=0,0092 м2 (таблица [1]),

Тогда:



По графику (рис 10[1]) находим значение коэффициента теплопередачи к для теплоносителя воды:

при Vс=8 кг/с м2 и щ=0,14 м/с, k=25 Вт/м2 °С

Тогда фактическая теплоотдача калорифера с помощью поверхности нагрева:

Fн=2 35,7=71,4 м2 составит:

Для животноводческих помещений температуру воздуха, поступающего в калорифер следует принимать как расчетную зимнюю температуру наружного воздуха, так как для Саратовской области температура наиболее холодной пятидневки ниже -10 °С.

Запас по теплоотдаче составит:

, что удовлетворяет условиям выбора калорифера: Фк=( 1,15... 1,2)Фот

Основные показатели пластинчатого калорифера КВБ-8:

* площадь поверхности нагрева, м2 - 35,7

* площадь живого сечения, м2

по воздуху -0,416

по теплоносителю - 0,0092

*масса, кг - 174

Расчет воздуховодов и подбор вентиляторов.

Приточный воздуховод принимаем длиной 47 м, тогда диаметр воздуховода:

, где

Q - расчетный воздухообмен, м3/ч;

Vп.в.. - скорость приточного воздуха, м/с.

Принимаем VП.В.=12 м/с, тогда

Потери напора в трубопроводе:

, где:

л - коэффициент трения воздуха в трубопроводе, равный 0,02ч0,03;

е, d - длина и диаметр трубопровода, м;

с - плотность воздуха, при tB=10°C, с =1,223 кг/м

Местные сопротивления.

- сумма коэффициентов местных сопротивлений отдельных участков приточной системы. Из приложения 12 [1]:

- жалюзийная решетка на входе = 0,5

- 4 колена воздухопровода под углом 90° крупного сечения о = 0,154=0,6 - 23 отвода от воздухопровода о = 0,223 = 4,6 (расстояние между отверстиями 2 м, тогда при длине воздуховода 47 м, получаем 23 выходных отверстия) =5,7, тогда:

Кроме того учитываем сопротивление калорифера проходу воздуха. По графику рис [1] при Vp=8 кг/см2 для калорифера КВБ, Рк=50 Па.

Общий напор вентилятора:

Рв = Нт+hм.с.+Рк=109,5+502+50=661 Па

Подача вентилятора при воздухообмене, осуществляемом одной приточной системой.

Qв=1,1Q

где: 1,1 - поправочный коэффициент на потери или подсосы воздуха в воздуховодах (при длине до 50 м. - 1,1), тогда: Qв=1,119560=21516 м3/ч

По номограмме ( рис [1]) подбираем центробежный вентилятор ЦЧ-70 №7, у которого зв=0,63, А=8500, тогда частота вращения вентилятора:

Приняв клиноременную передачу на вентилятор (зп=0,95), определяем требуемую мощность на валу электродвигателя:



По таблице 8 [1] берем коэффициент запаса мощности k3=1,1, тогда: установленная мощность электродвигателя:

Nуст=k3NB=1,16,6=7,26 кВт

Из каталога выбираем электродвигатель 4A132S4Yз мощностью 7,5 кВт, частотой вращения 1500об/мин. Расхождение в частоте вращения учитываем соответствующими диаметрами шкивов клиноременной передачи между электродвигателем и вентилятором.

* телятник на 224 головы с родильным отделением на 48 коров.

По типовому проекту 801-3-7987

Средняя живая масса.

- коров mk=550 кг,

- телят mt=120 кг,

Габариты объекта 21x66x2,6;

Объем помещения для животных:

Расчетные параметры наружного воздуха: tH=-25°C. tH.B=-16°C, цн=83% (приложение 3 [1]); барометрическое давление 99,3 кПа, зона влажности местности - нормальная (для Саратовской области)

Расчетные параметры внутреннего воздуха:

tB=15°C; цв=75% (приложение 2 [1])

Расчет воздухообмена.

1) Определение воздухообмена по СО2.

С1=2 л/м3; С2=0,3 л/м3 (таблица 23 [2])



Ск=144 л/ч - для коров, Cт=61 л/ч - для телят (приложение 7 [1]); тогда:

2) Определение воздухообмена по влаговыделениям:

Из приложения 7 [1]: Wк=461 г/ч - для коров; Wт=195 г/ч - для телят.

Из приложения 8 [1]: при tB=15°C, kt=l,24.

Масса водяных паров, выделившихся в помещении:

Wж= nWkt=48461l,24+224195l,24=81601,9г/ч

Влага, испарившаяся с мокрых поверхностей помещения:

Wисп=оWж=0,2581601,9=20400 г/ч

Суммарное влаговыделение:

W= Wж+Wисп=81601,9+20400=102002 г/ч

Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха (I-d - диаграмма,

приложение 11[1])

При tB=15°C и цв=75% - dв=8 г/кг сух. возд.

При tн= - 25°С и цн=83% - dн=0,4 г/кг.сух. возд.

Плотность воздуха внутри помещения при tB=15°C:



Воздухообмен по влаговыделениям:

Воздухообмен принимаем по углекислоте: Q==12102 м3/ч

Кратность воздухообмена:

, что соответствует норме: К=3ч5.

Рассчитаем естественную вентиляцию.

Скорость движения воздуха в вентиляционной шахте:

h=5м - высота вытяжной шахты.

Площадь поперечного сечения (м) всех вентиляционных шахт:

Принимаем вытяжную шахту квадратного сечения со стороной квадрата 0,6 м, тогда площадь живого сечения одной шахты: f=0,36 м2.

Число вентиляционных шахт:



Итак, принимаем 6 шахт квадратного сечения со стороной квадрата 0,6 м.

Тепловая мощность (Вт) системы отопления помещения:

Фот=Фогр+Фв+Фисп+Финф-Фж

а) Определение тепловых потерь через наружные ограждения.

Наружные стены, толщиной д=0,4 м из керамзито-бетонных панелей, теплопроводностью лк.б=0,64 Вт/м °С (стр [1])

Рис. 2.3

Длина помещения, где содержится скот с учетом тамбура с обеих сторон, шириной 5 м: l=66-25=56 м, высота стены h=2,6 м. По периферии n=40 шт. окон, размером 1,81x1,22 м с двойным остеклением. Общая площадь окон: Fok=40 1,811,22=88,32 м2

Площадь поверхности наружных стен:

FHC=2 (lH h)-FOK=2562,6-88,32=202,88 м2

Сопротивление теплопередаче наружных стен:



Площадь пола здания: Fп=5620,2=l 131,2 м2

Заполнение помещения животными составит:

47 кг/м2 < 80 кг/м2, тогда из приложений 9, 10 и 11 [2], берем RB=0,115 ; RH=0,043 для данных наружных стен, тогда:

сопротивление теплопередаче через наружные стены

составит

Сопротивление теплопередаче двойных окон:

Ro=0,345 (стр [1])

Теплопотери через наружные стены составят:

n=1 (стр [1]).



Одна из стен помещения обращена на северо-запад, поэтому дополнительная потеря тепла через эту стену составит 10% от основных потерь. Помещение для животных имеет две наружные стены, поэтому нужно добавить ещё 5% от основных потерь теплоты.

Дополнительные потери тепла составят:

С учетом этой поправки теплопотери через наружные стены составят:

Фн.с.=+Фдоп=20604+2060,4=22664,4 Вт

Площадь перекрытия:

Перекрытие состоит из ж/б плит, толщиной дж/б=0,035 м, теплопроводностью лж/б=2,04 Вт/м°С; настила из досок, толщиной дн=0,025м, лн=0,17 Вт/м°С; 1 слой рубероида, толщиной др=0,0015м, лр=0,17 Вт/м°С; утеплителя минеральной ваты, толщиной ду=0,005 м, лу=0,07 Вт/м°С, кровля -шифер, толщиной дш=0,005 м, лш=0,49 Вт/м°С (стр [1])



Рис. 2.4

Из приложения 9, 10 [2] для бесчердачных перекрытий

RB=0,115 м2 0С/Вт; RH=0,043 м2 0С/Вт,

Сопротивление теплопередаче перекрытия:

Теплопотери через перекрытие:

n=4 - для чердачных перекрытий по асбоцементной кровле (стр [1]).

Полы бетонные, толщиной дб=0,08 м на уплотненном грунте, лб=1,8 кг/м°С с деревянным покрытием, толщиной дд=0,02 м, лд=0,16 Вт/м°С (табл. стр [1]) лд=0,16 Вт/м°С < 1,16 Вт/м°С, значит полы утеплённые.

Ширина пола в помещении для животных 20,2 м, до осевой линииРазделим площадь пола на двухметровые зоны.



Рис. 2.5

Площади зон:

F3I=F3II=F3III=562=112 м2

F3IV=4,156=229,6 м2

Сопротивление теплопередаче для каждой зоны для утепленных полов:

где: RH.П. - сопротивление теплопередаче не утепленных полов, м2 0С/Вт (стр [1]);

ду.с., лу.с. - толщина, м и теплопроводность Вт/м °С утепляющего слоя. Сопротивление теплопередаче по зонам пола:

I зона: RH.П.I =2,15+

II зона: RH.П.II =4,3 +

III зона: RH.П.III=8,6+

IV зона: RH.П.IV = 14,2+

Суммарные теплопотери по всем зонам пола составят:



n==l - для полов на грунте (стр [1]).

Тогда общие теплопотери через все наружные ограждения составят:

Фогр=Фн.с.+Фпер+Фпол=22664,4+20114+8261=51039,8Вт

б) Теплота, расходуемая на нагрев приточного воздуха:

Фb=0,278QwCp (tB-tH),

Фв=0,278121021,21 (15+25)=461489 Вт.

в) Расход тепла на испарение влаги:

Фисп=0,2782,49Wисп=0,692Wисп=0,69220400 г/ч =14116,8 Вт

г) Поток теплоты на инфильтрацию:

Финф=0,3=0,31039,8=15311,94 Вт.

д) Определение свободного тепла выделяемого животными:

из приложения 7 [1]: qk=805 Вт, qt=340 Вт; при tв=15 С;

kt=0,85 (приложение 8[1]), тогда:

Фж=488050,85+2243400,85=97580Вт

Тепловая мощность системы ОВК:

Фот=51039,8+161489+1416,8+15311,94-97580=144377,5Вт.

Подбор калориферов.

Выбираем две одинаковые приточные системы с подогревом воздуха в калориферах, установленных в торцевых частях здания. Вычисления будем вести на одну приточную систему, которая должна обеспечить воздухообмен в помещении для животных в объеме:

Q/2=12102/2=6051 м3/ч, при подаче тепла в количестве:

Фот/2=144377,5/2=72188 Вт

Принимаем предварительно массовую скорость воздуха (Vс)p=8,5 кг/см2.

Расчетная площадь живого сечения калорифера

По таблице 7 [1] выбираем калорифер КВБ-5, у которого площадь живого сечения по воздуху f=0,244 м2

Действительная массовая скорость воздуха:

Скорость воды в трубках калорифера:

где fт.р.=0,0076 м2 (таблица 7 [1])

По графику (рис 10[1]) находим значение k для теплоносителя воды:

при Vс=8,2 кг/Cм2 и щ=0,09 м/с, k=23,5 Вт/м2 °С

Площадь поверхности нагрева калорифера:

Fн=20,9м2(табл7[1]).

Действительная теплоотдача калорифера:

Принимаем к установке два последовательно соединенных калорифера: Фк.у=242975=85951Вт Запас по теплоотдаче составит:

,

что удовлетворяет условиям выбора калорифера:

Фк.у.=(1,15-1,2)Фот

Основные показатели пластинчатого калорифера КВБ-5:

* площадь поверхности нагрева, м2 - 20,9

* площадь живого сечения, м2

-по воздуху - 0,244

-по теплоносителю - 0,0076

масса, кг -106

Расчет воздуховодов и подбор вентиляторов.

Приточный воздуховод принимаем длиной 27 м, тогда диаметр воздуховода:

Vп.в. принимаем 12 м/с Потери напора в трубопроводе:

Местные сопротивления:

Из приложения 12 [1]:

- жалюзийная решетка на входе = 0,5

- 3 колена воздухопровода под углом 90° круглого сечения о = 0,153=0,45

- 13 отвода от воздухопровода о = 0,213 = 2,6 (расстояние между отверстиями 2 м, тогда при длине воздуховода 27 м, получаем 13 выходных отверстия)

=3,55, тогда:

Кроме того учитываем сопротивление калорифера проходу воздуха. По графику рис.11 [1] при Vс=8 кг/см2 для калорифера КВБ, Рк=252=104 Па.

(при их последовательной установке)

Общий напор вентилятора:

Рв = Нт+hм.с.+Рк=110,5+306,7+104=521,2 Па

Подача вентилятора при воздухообмене, осуществляемом одной приточной системой.

Qв=1,1Q=1,16051=6656м3/ч

По номограмме (рис13[1]) подбираем центробежный вентилятор УЧ-70 №5, у которого зв=0,74, А=6800, тогда частота вращения вентилятора:

Принимаем клиноременную передачу на вентилятор (зп=0,95). Мощность на валу электродвигателя:

По таблице 8[1] берем коэффициент запаса мощности, кз=1,2, тогда установленная мощность электродвигателя Nуст=k3NB=l,2l,37=l,65 кВт

Из каталога выбираем электродвигатель 4A90L4У3 мощностью 2,2 кВт, частотой вращения 1500 об/мин. Расхождение в частоте вращения учитываем соответствующими диаметрами шкивов клиноременной передачи между электродвигателем и вентилятором. Максимальные потоки теплоты, расходуемой на вентиляцию объектов МТФ сводим в таблицу 2.2.



Таблица 2.2

Наименование объекта	ФВЕН, Вт
Коровник на 400 голов	276980,8
Телятник на 224 головы с род отд на 48 коров	144377,5
Сан.блок на 50 человек	2974,3
Бригадный дом	991,4
Склад конц кормов	-
Молочный блок произв Зт молока в сутки	3378,2
Итого	428702,2

2.1.3 Расход теплоты на горячее водоснабжение МТФ

В животноводческих помещениях максимальный поток теплоты (Вт), расходуемой на горячее водоснабжение для санитарно-гигиенических нужд (подмывание вымени, мытье оборудования, подогрев воды в поилках, уборка помещений) определяют по формуле:

, где

в - коэффициент неравномерности потребления горячей воды в течении суток, принимают в=2,5;

n- число животных данного вида в помещении;

g - среднесуточный расход воды на одно животное, кг;

cв - удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/кг °С;

tг - расчетная температура горячей воды, равная 55°С;

tx - расчетная температура холодной (водопроводной) воды, принимаемая в зимний период равной 5°С.

* коровник на 400 голов

Для коров среднесуточный расход воды принимают равным 15 кг на одно животное, тогда:



* телятник на 224 головы с родильным отделением на 48 коров.

Для телят g=2 кг; для коров - 15 кг, тогда:

Для производственных зданий в составе МТФ максимальный поток теплоты (Вт), расходуемой на горячее водоснабжение, определяют по формуле:

Фг.в. = 0,278 QvсBcB (tг-tx),

где: Qv - часовой расход горячей воды, м3/ч;

св - плотность воды, равная 983кг/м3

*ветеринарно-санитарный пропускник на 50 человек, блок служебных помещений.

По типовому проекту 807-32 Qv=l,07 м3/ч

Горячая вода здесь расходуется на обслуживающий персонал, на души, работающие в течение 1 часа и на стирку и дезинфекцию спецодежды в течении 5 часов, тогда:

Фг.в. = 0,2781,079834,19 (55 - 5) = 61258 Вт

* молочный блок, производительностью 3 т. молока в сутки. По типовому проекту801-5-8, Qv=0,63 м3

Горячая вода расходуется на промывку доильных аппаратов, пастеризационно-охладительную установку, на обслуживающий персонал и мытьё пола и стен, тогда:

Фг.в. = 0,278 0,63 983 4,19 (55 - 5) = 36068 Вт

В летний период поток теплоты (Вт), расходуемой на горячее водоснабжение, снижается по отношению к отопительному и для производственных зданий составит:

Фг.в.п.=0,82Фг.в.

* коровник на 400 голов:

Фг.в.п=0,8236400=29848 Вт

* телятник на 224 голову с родильным отделением на 48 коров:

Фг.в.п.=0,827085=5809,7 Вт

* вет/сан пропускник на 50 человек:

Фг.в.п=0,8261258=50231,5 Вт

* молочный блок производительностью 3 т молока/сутки:

Фг.в.п=0,8236068=29575,7 Вт

Потоки теплоты, расходуемой на горячее водоснабжение объектов МТФ сводим в таблицу 2.3.



Таблица 2.3

Наименование объектов	Фг.в. , Вт
	зимой	летом
Коровник на 400 голов	36400	29848
Телятник на 224 головы с род отд. на 48 коров	7085	5809,7
Бригадный дом	-	-
Склад конц кормов	-	-
Веет/сан, пропускник на 50 человек	61258	50231,5
Молочный блок произ-ю 3 т. молока/сут.	36068	29575,7
Итого	140811	115465

Итак, максимальная расчетная тепловая нагрузка котельной в зимнее время:

Фр.з=1,2 (53123,6+428702,2+140811)=747163,9 Вт = 0,74 МВт.

Максимальная расчетная тепловая нагрузка котельной в летнее время равна:

Фр.л=1,2115465=138558 Вт = 0,13 МВт.

2.2 Построение годового графика тепловой нагрузки

Годовой график тепловой нагрузки строят в зависимости от длительности действия в данной местности различных наружных температур, что определяется по климатическим справочникам или по приложению 3[1]. График строят следующим образом. В правой его части по оси абсцисс откладывают продолжительность работы котельной (в часах), в левой части - температуру наружного воздуха; по оси ординат откладывают расход теплоты.

Сначала строят график изменения расхода теплоты на отопление объектов МТФ в зависимости от наружной температуры. Для этого на оси ординат откладывают суммарный максимальный поток теплоты, расходуемой на отопление этих зданий, и эту точку соединяют наклонной прямой с точкой tB=18°C - усредненной расчетной внутренней температурой этих зданий. Так как начало отопительного сезона принято при температуре tB=80C, то линия (1) графика до этой температуры показана пунктиром.

Расход теплоты на вентиляцию производственных зданий МТФ представляет собой наклонную прямую (2) от tВ= 18°C до расчетной вентиляционной температуры tН.В. =-16°C, а для коровника и телятника - наклонные прямые (3) и (4) от tB=10°C и tB=150C соответственно. При более низких температурах к приточному воздуху подмешивается воздух помещения, т.е. происходит рециркуляция, а расход теплоты остаётся неизменным (график проходит параллельно оси абсцисс).

Подобным образом строят график расхода теплоты на отопление склада конц.кормов от tB=100C - наклонная прямая (1а).

Расход теплоты на горячее водоснабжение не зависит от tH- График по этому виду теплопотребления изображен прямой (5).

Суммарный график расхода теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха показан ломаной линией (6) (точка излома соответствует температуре tH.B.=-16°C), отсекающей на оси ординат отрезок, равный максимальному потоку теплоты, расходуемой на все виды потребления (?Фот+?Фв+?Фг.в) при расчетной наружной температуре tН.

Вправо по оси абсцисс откладывают для каждой наружной температуры число часов отопительного сезона (нарастающим итогом), в течение которых держалась температура, равная и ниже той, для которой делается построение (приложение 3[1]), и через эти точки проводятся вертикальные линии. Далее на эти линии из суммарного графика расхода теплоты проектируют ординаты, соответствующие максимальным расходам теплоты при тех же наружных температурах. Полученные точки соединяют плавной кривой (7), представляющей собой график тепловой нагрузки за отопительный период. Площадь, ограниченная осями координат, кривой (7) и горизонтальной линией (8), показывающей суммарную летнюю нагрузку, выражает годовой расход теплоты всеми потребителями ( ГДж/год):

Qгод=3,610-6QmN, где:

F - площадь годового графика тепловой нагрузки, мм2;

mq и mn - масштабы расхода теплоты и времени работы котельной, соответственно Вт/мм и ч/мм

Годовой график тепловой нагрузки приведен далее.

По графику определяем: F=31840 мм2

mQ=2000 Вт/мм, mN=40 ч/мм, тогда:

Qгод=3,610-620004031840=9169,9 ГДж/год.

График годовой нагрузки находится в приложении.

2.3 Выбор теплоносителя и подбор котлов

Согласно СНиП 2.04.07-87 «Тепловые сети. Нормы проектирования» при централизованном теплоснабжении для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения в качестве теплоносителя должна использоваться вода.

Температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети при расчетной температуре наружного воздуха принимается равной 95°С, в обратном трубопроводе она составляет 70°С.

Применение в качестве теплоносителя воды дает большую экономию металла труб за счет уменьшения их диаметра, снижает затраты энергии, потребляемой сетевыми насосами, поскольку сокращается общее количество воды, циркулирующей в системе. Использование одного теплоносителя для всех видов тепловой нагрузки значительно упрощает систему теплоснабжения, делает её дешевле в сооружении, надежнее в эксплуатации.

Имеющуюся потребность в паре молочного блока, производительностью 3 т/сутки покрываем с помощью отдельного котла КВ-300м (расчет пароснабжения молочного блока будет произведен в главе III дипломного проекта).

Отопительно-производственные котельные в зависимости от типа установленных в них котлов могут быть водогрейными, паровыми или комбинированными - с паровыми и водогрейными котлами.

Расчетную тепловую мощность котельной принимают по тепловой нагрузке для зимнего периода: Фуст =Фр, где:

Фуст - суммарная тепловая мощность всех котлов, установленных в котельных, Вт.

В котельной должно быть не менее двух и не более четырех стальных или шести чугунных котлов, причем котлы однотипные по теплоносителю должны иметь одинаковую площадь поверхности нагрева.

Выбирать котлы следует такой тепловой мощности, чтобы она была кратной летней тепловой нагрузке Фр.л.. Это делается для того, чтобы более рационально использовать котлы, работающие в летний период на горячее водоснабжение.

Максимальные расходы теплоты на все виды теплопотребления для выбора котлов сведём с таблицу 2.4.

Таблица 2.4

№ п/п	Наименование объекта	Максимальные расходы теплоты, кВт
		на отопление	на вентиляцию	на горяч водоснабжения
		зимой	Зимой	зимой	Летом
1	Коровник на 400 голов	-	276,9	36,4	29,8
2	Телятник на 224 головы с род. от на48к.	-	144,3	7,08	5,8
3	Сан/веет пропускник на 50 человек	19,7	2,9	61,2	50,2
4	Бригадный дом	6,5	0,9	-	-
5	Склад конц кормов	17,04	-	-	-
6	Молочный блок производит. Зт/сутки	9,7	0,3	36	29,5
Всего по видам нагрузок	53	428	140,8	115,4
С коэф-ом запаса 1,2	63,7	514,4	168,9	138,5
Всего Фр.з/Фр.л.	747,2	138,6

Для получения теплоносителя - воды, температурой 95 С возьмем два водогрейных котла «Универсал-6» (типа КЧ-2) и один резервный. Техническая характеристика котла «Универсал-6»

- Площадь поверхности нагрева, м2

-действительной 19,8

- условной 36

- Общее количество секций 18

-Тепловая мощность котла, кВт 377

- Габаритные размеры (с обмуровкой), мм

-длина 115

-ширина 1966

-высота 2030

- Топливо - антрацит, уголь, газ, мазут.

- Избыточное рабочее давление воды в котле, кПа 491

Проверим условия выбора:

Фуст=n Фка=2 377=754 кВт, где:

n - количество котлов установленных в котельной;

Фка - тепловая мощность одного котельного агрегата, кВт.

Фр (747,2) Фуст (754)

Фрл.(138)Фк.а.(377)



2.4 Расчет тепловых сетей

Водяные тепловые сети выполним двухтрубными (с прямым и обратным трубопроводом) и закрытыми - без разбора части сетевой воды из обратного трубопровода на горячее водоснабжение.

Рис. 2.6 - Тепловые сети

Таблица 2.5

№ уч-ка тепл сети	Длина участка сети	Тепловая нагрузка на участке
0-1	8	622,8
1-2	86,5	359,3
2-3	7	313,3
2-4	7	46
1-5	118	263,5
5-6	30	17,04
5-7	44	246,46
7-8	7	83,8
7-9	58	162,6
9-10	39	155,2
9-11	21	7,4

2.4.1 Гидравлический расчет тепловых сетей

а) Участок 0-1

Расход теплоносителя:

, где:

Q0-1 - расчетный расход теплоты, передаваемой через данный участок, кВт;

tп и to - температура теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах, °С

Принимаем удельную потерю давления в магистральном трубопроводе h=70 Па/м, а по приложению 2 [2] находим среднюю плотность теплоносителя с=970 кг/м3, тогда расчетный диаметр труб:

Принимаем стандартный диаметр d=108 мм.

Коэффициент трения:

Из приложения 4[1] берем коэффициенты местных сопротивлений:

- задвижка, о=0,4

- тройник на ответвление, о=1,5, тогда сумма коэффициентов местных сопротивлений ?о=0,4+1,5=1,9 - для одной трубы тепловой сети.

Эквивалентная длина местных сопротивлений:

Общие потери давления в подающем и обратном трубопроводах.

, где:

l - длина участка трубопровода, м, тогда

Нс=2 (8+7,89) 70=2224,9Па=2,2кПа.

б) Участок 1-2 Расход теплоносителя:

Принимаем удельную потерю давления в магистральном трубопроводе h=70 Па/м.

Расчетный диаметр труб:



Принимаем стандартный диаметр d=89 мм.

Коэффициент трения:

Из приложения 4[1]

-тройник на ответвление, о=1,5, тогда ?о=1,5 - для одной трубы тепловой сети.

Общие потери давления в подающем и обратном трубопроводе:

=2 (86,5+5,34)70=12,86 кПа

Эквивалентная длина местных сопротивлений:

в) Участок 2-4 Расход теплоносителя:

Принимаем удельную потерю давления в ответвлении h=250 Па/м. Расчетный диаметр труб:

Принимаем стандартный диаметр d=32 мм.

Коэффициент трения:

Из приложения 4[1]

- задвижка на вводе в здание, о=0,5, ?о=0,5 для одной трубы тепловой сети.

Эквивалентная длина местных сопротивлений:

Общие потери давления в подающем и обратном трубопроводах:

=2 (7+0,6) 250=3,8 кПа

Остальные участки тепловой сети рассчитываем аналогично предыдущим, данные расчета сводим в таблицу 2.6.

Таблица 2.6

№уч-ка сети	Расход тепт-ля, кг/с	Расчета, диам, мм	?о	lэ, мм	стандарт, диаметр, мм		Нс,кПа
0-1	5,9	102	1,9	7,89	108	0,026	2,2
1-2	3,4	82	1,5	5,34	89	0,025	5,34
2-3	2,9	60	0,5	1,25	70	0,028	4,1
2-4	0,4	28	0,5	0,6	32	0,033	3,8
1-5	2,5	73	1,5	4,2	76	0,027	17
5-6	0,16	20	2	1,1	20	0,036	15,5
5-7	2,3	72	1,5	4,3	76	0,026	6,7
7-8	0,8	37	0,5	0,65	40	0,031	3,8
7-9	1,5	60	1,5	3,75	70	0,028	8,6
9-10	1,4	47	2	3,4	50	0,029	21,2
9-11	0,07	15	0,5	0,18	15	0,04	10,5



?Hc=98,66 кПа

Подбор сетевых насосов.

Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях в котельной устанавливаем сетевые насосы с электроприводом.

Подача сетевого насоса (м3/ч), равная часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали:

,

где: Фр.в.= Фр - Фс.н. - расчетная тепловая нагрузка, покрываемая теплоносителем - водой, Вт;

Фен. - тепловая мощность потребляемая котельной на собственные нужды, Вт

Фс.н=(0,03...0,1) (?Фо.т.+?Фв+?Фг.в.);

tп и to- расчетные температуры прямой и обратной воды, °С

со - плотность обратной воды (приложение 2[2]; при to=70°C со =977,8 кг/м3)

Фс.н=0,05 747,2=37,36 кВт

Фр.в=747,2-37,36=709,84 кВт, тогда

Давление, развиваемое сетевым насосом, зависит от общего сопротивления тепловой сети. Если теплоноситель получают в водогрейных котлах, то учитывают также потери давления в них:



Нн=Нс+Нк,

где Нк -потери давления в котлах, кПа

Нк=2 50=100кПа (стр. [2]),

тогда: Нн=98,66+100=198,66 кПа.

Из приложения 15[1] выбираем два центробежных насоса 2КМ-6 с электроприводом (один из них резервный), мощность электродвигателя 4,5 кВт.

2.4.2 Тепловой расчет сети

Определим удельные потери тепла в двухтрубной водяной тепловой сети в непроходном канале для участков 0-1,1-2, и2-4.

а) Участок 0-1

диаметры общих трубопроводов 108 мм, расстояние между осями труб 250 мм. Тепловую изоляцию выполним из минераловаттовых матов толщиной 60 мм., лиз=0,064 Вт/м °С. Глубина заложения осей трубопроводов h=l,5 м. Средняя температура теплоносителя в подающем трубопроводе 65°С (при tп=95°C), в обратном 50°С (при =700С). Температура окружающей среды (грунта) 5°С, лгр=1,7 Вт/м °С

Наружный диаметр изоляции:

Dн.и.=0,108+2 0,06=0,228

Сопротивление теплопроводности изоляции:

,

где: dн.и. и dв.и. - наружный и внутренний диаметры изоляции, м; лиз - коэффициент теплопроводности изоляции Вт/м °С

Так как отношение h/dH.И.=1,5/0,228 > 2, то

Тепловое сопротивление грунта:

,

где: h - глубина заполнения оси трубопровода, м.

Поскольку геометрические размеры подающего и обратного трубопроводов и их изоляции одинаковы, общее тепловое сопротивление для обеих труб составит:

R1,2=Rч+Rгр=l,85+0,29=2,15 м°С/Вт

Так как теплопровод двух трубный, требуется определить дополнительное сопротивление:

, где

b - расстояние между осями труб, м,



Удельные потери тепла подающим трубопроводом:

, где: t1 и t2 - средние температуры

теплоносителя в первом (подающем) и втором (обратном) трубопроводах, °С

tгр - температура окружающей среды (грунта)

Удельные потери тепла обратным трубопроводом:

Полученные значения q1 и q2 соответствуют нормам, приведенным в таблице 15 [2]. Значит материал и толщина тепловой изоляции выбраны верно.

б) Участок 1-2

Диаметры обоих трубопроводов 89 мм, расстояние между осями труб 250 мм. Тепловую изоляцию выполним из минераловатовых матов, диз==40 мм,

лиз=0,064 Вт/м °С.

Наружный диаметр изоляции:

dH.И =0,089+2 0,04=0,169 м.

Сопротивление теплопроводности изоляции:



h/dн.и.=1,5/0,169 > 2, то тепловое сопротивление грунта:

Общее тепловое сопротивление для обеих труб:

R1,2= 1,59+0,33=1,92 м °С/Вт

Дополнительное сопротивление:

Удельные потери тепла в подающем трубопроводе:

в обратном трубопроводе:

Значения q1 и q2 соответствуют нормам (табл. 15[2])

в) Участок 2-4