Содержимое

Аннотация
Выпускная квалификационная работа выполнена в объеме: рассчетно-пояснительная записка на 79 страницах, таблиц 27 , рисунков 16, графическая часть – на 7 листах формата А3.
Ключевые слова: отопительно-вентиляционная система, калорифер, электрооборудование, электроприемник, электроосвещение, электрическая нагрузка, воздушная линия, кабельная линии, трансформатор, электробезопасность, теплоутилизатор, экономическая эффективность.
В работе приведена производственная характеристика птицефабрики ООО “ПТИЦЕФАБРИКА”, Приведен выбор отопительно-вентиляционной системы для птичника на 4160 кур, светотехнического оборудования, спроектированы линии электропередач 0,4 кВ, а так же произведен расчет высоковольтного ввода. Также в работе рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности и произведен расчет экономической эффективности теплоутилизатора.
Введение
Современное сельское хозяйство относится к крупным потребителям топливно-энергетических ресурсов.
Теплоснабжение входит в систему инженерного оборудования сельских населенных пунктов и производственных объектов. С развитием теплоснабжения и более полным удовлетворением тепловых потребностей неразрывно связаны улучшение социально-бытовых условий в сельской местности, повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, совершенствование заготовки и использования кормов и др.
Топливо и энергия расходуются на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий, на сушку зерна, семян и кормов, на тепловую обработку сельскохозяйственной продукции.
Значительная территориальная разобщенность коммунально-бытовых и производственных объектов, большая неравномерность теплового потребления, дефицит топливно-энергетических ресурсов требует технико-экономического обоснования при выборе источника и системы теплоснабжения. В связи с ростом потребления топлива необходимо использовать нетрадиционные (вторичные и возобновляемые) источники теплоты.
Совершенствование систем теплоснабжения, рациональное использование топливно-энергетических ресурсов, снижение расходов топлива и энергии – важнейшие задачи инженерной службы сельских населенных пунктов и производственных объектов.

1 Производственно-хозяйственная характеристика

1.1 Характеристика хозяйства

За птицефабрикой закреплено 21 гектар земли, в том числе 18 гектара сельскохозяйственных угодий, остальные земли заняты под постройками и дворами. В состав птицефабрики входят: три птичника, яйцесклад, зерносклад, контора, и магазин.

Направления работы птицефабрики – получение яиц и выращивание бройлеров.

На птицефабрике внедрены индустриальные методы ведения птицеводства, имеется сеть собственных фирменных магазинов и торговых точек.

Птичник предназначен для содержания 4160 кур. Здание птичника состоит из помещения разделенного на секции и подсобные помещения.

Птица содержится на подстилке при искусственном освещении с регулируемым по заданной программе световым режимом. Процессы кормления и поения на птицефабрике механизированы на основе комплектов оборудования ЦБК–20В. Поение птицы осуществляется из чашечных автопоилок.

 

2 Электрификация объекта проектирования

2.2 Проектирование электрического освещения.

Выбор системы освещения зависит от уровня нормируемой освещенности рабочих поверхностей. Так как  нормируемая освещенность рабочей поверхности 200 лк и менее 5 применяют систему общего освещения, которое может быть выполнено с равномерным или локализованным размещением светильников.  Вид освещения – рабочее и дежурное.

Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений рекомендуют принимать коэффициент запаса для ламп накаливания 1,15, а для газоразрядных ламп – 1,3. Результаты решений сведём в таблицу 2.

Таблица 2.1 – Результаты выбора светильников

№ по плану и наименование помещения Категория среды Е, лк Кз Плоскость нормирования Система освещения Минимально допустимая степень защиты Вид освещения Принятый светильник
Наименование серии Тип КСС Степень защиты
1 Помещение для птицы

( 58×24×3 )

сырое 75 1,3 0,0 Общая равномерная во всех помещениях IP53 Рабочее и дежурное ЛСП18-40 Д-2 IP54
2 Подсобное помещение (20,5×4×3) сухое 50 1,15 0,0 2′0 Рабочее во всех помещениях НСП11-200 Д-3 IP54
3 Помещение для перегрузки помета  (24×3,5×3) влажное 50 1,15 0,0 IP23 НСП11-100 Д-3 IP54
4,7 Венткамера  (9×3×3) сухое 20 1,15 0,0 2′0 НСП11-100 Д-3 IP54
5 Уборная (2×1,5×2) сухое 50 1,15 0,0 2′0 НСП11-100 Д-3 IP54
6 Тамбур (1,6×1,5×2) влажное 50 1,15 0,0 IP23 НСП11-100 Д-3 IP54

 

 

 

Размещение светильников при равномерном освещении производят по углам прямоугольника или вершинам ромба с учётом допуска к светильникам для обслуживания.

Помещение №1. По табл. П.3.3 /7/, высота свеса светильника hcв=0,166 м. Светильник подвешивается на тросе, проложенном на высоте Но=2,8 м.

Расчётная высота установки светильника:

                  Нроhсвhp=2,8–0,166=2,634м,                              (2.1)

где Но – высота помещения, м;

hс – высота свеса светильника ( расстояние от светового центра светильника до перекрытия ), определяемая с учётом размеров светильников и способа их установки, м;

Для светильника ЛСП18-40  λс=1,2…1,6 (таблица П.3.14 [7]). Принимаем λс=1,2. Расстояние между рядами светильников и между светильниками в ряду.

L′в= 1,2·Нр= 1,2·2,634=3,16 м.

Расстояние от стены до крайнего ряда и до крайнего светильника в ряду.

lв=0,3L′в=0,95 м.

Число рядов:

,                          (2.2)

где В – ширина помещения, м;

Принимаем N2=8 рядов.

Расстояние от стены до крайнего ряда lв=1 м.

Действительное расстояние между рядами светильников

(2.3)

Аналогично размещаем светильники и в других помещениях, и результаты сносим в таблицу 2.2.

Для помещений с точечными излучателями дополнительно. Рассчитывается: число светильников в ряду:

(2.4)

где А – длина помещения, м;

Общее число светильников в помещении:

(2.5)

А так же уточняются расстояния между светильниками в ряду Lа и между рядами светильников Lв:

;                                           (2.6)

(2.7)

Таблица 2.2 – Параметры размещения светильников в помещениях

№ п/п Наименование помещения НР,

м

Количество, шт. Расстояние, м Способ крепления светильников
N2 N1 LA LB lA
1 Помещение для птицы 2,634 8 3,14 1 1 На тросу
2 Подсобное помещение 2,668 1 6 3,7 1 2 К потолку
3 Помещение для перегрузки помета 2,668 1 10 2,4 1 1,75 К потолку
4,7 Венткамера 2,668 1 2 3,6 3 1,5 К потолку
5 Уборная 2,668 1 1 1 0,75 К потолку
6 Тамбур 2,668 1 1 0,8 0,75 К потолку

 

2.2.1 Точечный метод расчёта

Выполняем светотехнический расчёт точечным методом для помещения №1, приняв исходные данные по таблице 2.1, 2.2.

  1. По таблице 2.2 определяем Ен=75 лк, коэффициент запаса Кз=1,3. Расчётная высота установки светильников Нр=2,634 м.
  2. Размещаем ряды светильников на плане помещения в соответствии с исходными данными и намечаем контрольную точку А (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – План помещения №1.

  1. Определяем длины полурядов и расстояние от контрольной точки до проекции рядов на рабочую поверхность (Рисунок 2.1).

L11=L21= L31= L41= L51= L61= L71= L81р=2,634 м.

L12=L22=L32=L42=L52=L62=L72=L82=А – 2lаL11 = 58–2·1–2,634 =53,366м.

Р12=1,57 м; Р3=4,71 м; Р4=7,85 м; Р5=10,99 м; Р6=14,13 м; Р7=17,27 м; Р8=20,41 м;

  1. Определяем приведённые размеры:

(2.8)

Принимаем L’12=4

;                                  (2.9)

; ; ; ;  ;  ;

По линейным изолюксам для светильников с ЛЛ и КСС типа Д-2  (рисунок 3.10 [7]) определяем условную освещённость в контрольной точке от всех полурядов:

е1121=55 лк; е1222=70 лк; е31 =10 лк; е32 =17 лк; е41 =2,5 лк; е42 =6 лк;

Суммарная условная освещённость в контрольной точке

∑еа1121122231324142=55+55+70+70+10+17+2,5+6=285,5лк.

  1. Определяем расчётное значение линейной плотности светового потока

лм·м-1 ,         (2.10)

где Ен – нормированное значение освещённости рабочей поверхности, лк;

Кз – коэффициент запаса;

µ – коэффициент добавочной освещённости, учитывающий воздействие «удалённых» светильников и отражённых световых потоков на освещаемую поверхность (принимаем равным 1,1…1,2);

  1. Выбираем тип источника света (табл. П.3.33 [7]) в зависимости от характеристики зрительной работы – работа с ахроматическими объектами с освещенностью менее 150 лк. Принимаем лампу типа ЛБ и учитывая мощность светильника, окончательно – ЛБ – 40. По табл. П.2.7, поток лампы Фл=3200 лм.
  2. Количество светильников светящемся ряду длиной

Lр = А–2·lа =58–2=56 м

(2.11)

где nс – число ламп в светильнике, шт.;

Lр – длина светящегося ряда, м

Принимаем N1=14.

  1. Расстояние между светильниками в ряду, предварительно определив длину светильника по табл. П.3.3 lс=1,625м,

м

  1. Проверяем расположение светильников в ряду с учётом требований равномерности:

0 ≤ lр ≤ 1,5·Lв

0 ≤ 3,16 ≤ 4,71

 

2.2.2 Метод коэффициента использования светового потока

Метод коэффициента использования светового потока осветительной установки применяют при расчёте общего равномерного освещения.

Помещение №2.

  1. Определяем в зависимости от материала и окраски поверхностей коэффициенты отражения (табл.П.3.22 /7/) потолка: ρп=50%, стен: ρс=30%, рабочей поверхности: ρр=10%.
  2. Индекс помещения

(2.12)

  1. По КСС светильника Д-3, индексу помещения i=1,25 и коэффициентам отражения поверхностей ρп=50%, ρс=30%, ρр=10% определяем коэффициент использования светового потока в нижнюю: η1=64% (табл.П.3.23), – и в верхнюю: η2=24% (табл. П.3.25 /7/), – полусферы. В табл.П.3.1 находим КПД в нижнюю (ηн=67%) и в верхнюю (ηв=0%) полусферы. Коэффициент использования светового потока:

η = η 1· η н + η 2· η в = 0,64·0,67+0,24·0=0,43

  1. Расчетное значение потока лампы.

,                               (2.13)

где S – площадь освещаемого помещения, м2.

       z – коэффициент минимальной освещённости;

η – коэффициент использования светового потока в долях единицы.

nc – количество ламп в светильнике, шт.

лм

  1. Принимаем лампу Б215…225-150, со световым потоком Фл=2100 лм, которая соответствует требованиям 0,9·Фр≤Фл≤1,2·Фр:

0,9·2101,6≤Фл≤1,2·2101,6

1891,4 лм ≤ 2100 лм ≤ 2521,9 лм

  1. Проверяем возможность установки лампы в светильники:

                            Рл≤Рсвет                                         (2.14)

где Рл – мощность лампы, Вт.

Рсвет – допустимая мощность лампы в светильнике, Вт.

150 Вт ≤ 200 Вт

 

2.2.3 Метод удельной мощности

Метод удельной мощности применяют для приближённого расчёта осветительных установок помещений, к освещению которых не предъявляют особых требований.

Помещение №3.

  1. Проверяем применимость метода. Так как помещение не затемнено громоздкими предметами, то для приближённого светотехнического расчёта применяем метод удельной мощности.
  2. Табличное значение удельной мощности (табл. П.3.19 [7]), определяют по кривой силы света светильника, расчетной высоте подвеса и площади помещения Рудт=20,8 Вт/м2.
  3. Определяем в зависимости от материала и окраски поверхностей коэффициенты отражения потолка: ρп=50 %, стен: ρс=30 %, рабочей поверхности: ρр=10 % (табл. П.3.22 /7/).
  4. Вычисляем поправочные коэффициенты:

(2.15)

где К1 – коэффициент приведения коэффициента запаса к значению;

Кзреал = 1,15 – значение коэффициента запаса осветительной установки;

 Кзтабл = 1,3 – значение коэффициента запаса осветительной установки;

К2 – коэффициент приведения коэффициентов отражения поверхностей помещения к табличному значению;

К2=1, так как коэффициенты отражения реальных поверхностей совпадают с табличными значениями.

Расчётное значение удельной мощности:

Вт·м2 ,             (2.16)

где К4 – коэффициент приведения напряжения питания источников к табличному значению (К4=1 так как Uс = 220 В.);

  1. Расчётное значение мощности лампы:

Вт                      (2.17)

  1. 6. Подбираем мощность лампы с учётом требований (табл. П.2.6 [7]):

0,9Рр ≤ Рл  ≤ 1,2Рр

0,9·51,78 Вт  ≤ Рл ≤ 1,2·51,78 Вт

46,6 Вт  ≤ Рл ≤ 62,1 Вт

Выбираем лампу БК 230…240–60

  1. Проверяем возможность установки лампы в светильник:

Рл ≤ Рсвет

Рл=60 Вт  ≤  Рсвет=100 Вт .

Результаты расчёта приведены на плане помещения.

2.2.4 Составление светотехнической ведомости

После расчета всех помещений здания составляется светотехническая ведомость объекта. В ней сведены все данные использовавшиеся для проектирования осветительной установки, а так же окончательные решения по выбору осветительных приборов  и источников света. Светотехническая ведомость приведена в таблице 2.3.

 

Таблица 2.3 – Светотехническая ведомость

№ п/п Наименование помещения Габариты (длинахширинах высота) Класс по условиям окружающей среды Коэффициенты отражения (ρп, ρс, ρр), % Вид освещения Система освещения Нормы освещенности, лк Поверхность нормирования освещенности Светильники Лампы (тип, мощность, Вт) Установленная мощность, Вт Примечание
Тип Число
1 Помещение для птицы (58×24×3) сырое 50,30,10 Рабочее и дежурное Общая равномерная во всех помещениях 75 0,0 ЛСП

18-40

112 ЛБ40 4480 Дежурное освещение 12 светильников
2 Подсобное помещение (20×4×3) сухое 50,30,10 Рабочее во всех помещениях 50 0,0 НСП

11-200

6 Б215-225-150 900  
3 Помещение для перегрузки помета (24×3,5×3) влажное 50,30,10 50 0,0 НСП

11-100

10 БК230-240-60 600  
4,7 Венткамера (9×3×3) сухое 50,30,10 20 0,0 НСП

11-100

4 БК230-240-40 160  
5 Уборная (2×1,5×3) сухое 50,30,10 50 0,0 НСП

11-100

1 В230-240-25 25  
6 Тамбур (1,6×1,5×3) влажное 50,30,10 50 0,0 НСП

11-100

1 В230-240-25 25  

 

2.3 Расчёт электрических сетей осветительных установок

В общем случае выбор напряжения электрической сети осветительной установки определяется степенью опасности поражения лю­дей и животных электрическим током в рассматриваемом помещении.

Ориентировочное количество групповых щитков можно определить по формуле:

(2.18)

где nщ – рекомендуемое количество групповых щитков, шт;

     А, В – длина и ширина здания, м;

      r – рекомендуемая протяженность груп­повой линии, м.

Для уменьшения протяженности и сечения проводов груп­повой сети щитки устанавливают по возможности в центре элект­рической нагрузки, координаты которого

;  (2.19)
где хц, уц – координаты центра электрических нагрузок в координатных осях х, у;

Рi – мощность i-й электрической нагрузки, кВт;

хii -координаты электрической нагрузки в координатных осях.

Вычисляем требуемое количество групповых щитков по формуле:

(2.20)

Принимаем один щиток. Для определения места его установки рассчитываем координаты центра электрической нагрузки. Исходя из количества светильников и мощности ламп, в каждом помещении определяем установленную мощность по формуле

Рi=N1i·N2i·nci·Pлi                                                                 (2.21)

Р1=14·8·1·0,06=6,72кВт,

Р2=9·2·1·0,06=1,08кВт,

Р3=10·1·1·0,06=0,6кВт,

Р4=2·1·1·0,04=0,08кВт

Р5=1·1·1·0,025=0,025кВт,

Р6=1·1·1·0,025=0,025кВт;

Р7=2·1·1·0,04=0,08 кВт.

Приняв, что нагрузка каждого помещения сосредоточена в центре, и построив оси координат, определим координаты центров всех помещений, считая левый нижний угол началом координат. Данные сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Определение координат центра нагрузок

№ по плану Наименование помещения Руст, кВт Х, см У, см
1 Помещение для птицы 6,72 40,519 12,5
2 Подсобное помещение 1,08 9,019 12,275
3 Помещение для перегрузки помета 0,6 71,769 12,5
4 Венткамера 0,08 5,019 12,5
5 Уборная 0,025 10,25 23,525
6 Тамбур 0,025 7,825 1,25
7 Венткамера 0,08 72,5 12,5

Определяем координаты центра электрических нагрузок всего здания по формуле:

=

Определяем требуемое количество групповых линий в групповом щитке: количество однофазных групп

Для удобства управления освещением в разных половинах здания принимаем пять групп. Выбираем из [7] табл. П.5.2 групповой щиток  ЯРН 8501-4217 с тремя трехполюсными и с девятью однополюсными  автоматическими выключателями.

2.3.1 Расчёт и проверка сечения проводников электрической сети

Принимаем допустимые потери напряжения ΔU= 2,5% и коэффициент спроса Кс=1 П.5.5 [7].

Тогда расчётное значение сечения проводника на участке:

(2.22)

где ΣМ = ∑Р·l – сумма моментов рассчитываемого и всех последующих участков с тем же числом проводов, что и у рассчитываемого, кВт·м;

        Σα·m – сумма моментов всех ответвлений с разницей в кол-ве проводов, кВт·м;

α – коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов;

С – коэффициент зависящий от материала проводов, системы и напряжения сети,

ΔU – допустимая потеря напряжения, % от Uн;

l – длина участка, м.

Определяем сечение первой групповой линии:

2,89 мм2

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S0-1=4 мм2

Приняв для люминесцентных одноламповых светильников соsφл.л.1=0,85, для ламп накаливания cosφл.н=1,0

Определим коэффициент мощности на участке 1-2:

(2.23)

Определяем расчётный ток на участке 1-2:

,                                     (2.24)

где Uл=220В

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения Iдоп=27А.

IдопIр           27А ≥ 10,1 А – условие выполняется.

Определяем действительную потерю напряжения в линии 1.

;                    (2.25)

По расчётному току выбираем уставку защитного аппарата, установленного в распределительном щите. Из табл. П 5.9 [7] принимаем

Iв ≥ Iр=10,1 А.

В табл. П. 5.11 [7] находим ближайший номинальный ток расцепителя автоматического выключателя Iв=16 А.

Проверяем выбранное сечение на соответствие уставке защитного аппарата из табл. 5.11 [7] принимаем β=1,0

Iдоп ≥ β·Iу,                                              (2.26)

где  β – коэффициент, учитывающий нормированное соотношение между длительно допустимым током проводников и током уставки защитного аппарата.

Iдоп = 27А > 1·16 = 16 А – условие выполняется.

Определяем сечение участка 1-2 первой групповой линии.

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S1-2=4 мм2

Так как в первой группе подключены только лампы накаливания, то cosφ1-2=1

Определяем расчётный ток на участке 1–2;

А

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения Iдоп=27А.

Iдоп ≥ Iр             27 А ≥ 3,1 А – условие выполняется.

Определяем сечение остальных участков первой групповой линии.

мм2;

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S2-4=2,5 мм2

По расчётному току выбираем утавку защитного аппарата, установленного в распределительном щите. Принимаем

Iв ≥ Iр = 3,1 А.

Находим ближайший номинальный ток расцепителя автоматического выключателя Iв=6 А.

Проверяем выбранное сечение на соответствие уставке защитного аппарата из табл. 5.1 [7] принимаем β=1,0

Iдоп ≥ β·Iу

 Iдоп = 27А >1·6=6 А – условие выполняется.

Определяем действительную потерю напряжения в первой группе для самого протяженного и загруженного участка (0–4).

ΔU0-5= ΔU0-1+ ΔU1-2+ ΔU2-5 =0,29+1,39+0,03=1,71% < 2,5%

Потери в линии не превышают допустимых.

Определяем сечение пятой групповой линии.

0,69 мм2

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S1-29=2,5 мм2

Так как в первой группе подключены только люминесцентные лампы, то cosφ1-2=0,85;

Определяем расчётный ток на участке 1–6;

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения Iдоп=19А.

Iдоп ≥ Iр

19 А ≥ 3 А – условие выполняется.

По расчётному току выбираем уставку защитного аппарата, установленного в распределительном щите. Принимаем Iв ≥ Iр=3 А. Находим ближайший номинальный ток расцепителя автоматического выключателя Iв=6 А.

Проверяем выбранное сечение на соответствие уставке защитного аппарата из табл. 5.1  [7] принимаем β=1,0

Iв ≥ Iр

Iв=6 А ≥ 3 А

Проверяем выбранное сечение на соответствие уставке защитного аппарата

Iдоп ≥ β·Iу              Iдоп = 19А >1·6=6 А – условие выполняется.

Так как все остальные участки линии менее протяженные и менее загружены, то расчет сечения проводов не приводим. Принимаем сечение проводов по механической прочности 2,5 мм2;

Определяем действительную потерю напряжения в пятой группе  для самого протяженного и загруженного участка (0–35).

 

ΔU0-35U0-1U1-25U25-29U29-33U33-34U34-35=

=0,29+0,08+0,03+0,06+0,13+0,15=0,74% < 2,5%

Потери в линии не превышают допустимых.

2.4 Расчет и выбор силового оборудования

>

Доступа нет, контент закрыт

3 Электроснабжение объекта проектирования

Тинькофф All Airlines [credit_cards][status_lead]

3.1 Определение электрической нагрузки на вводе в помещение

Расчётная мощность – это основная величина при расчёте электрических нагрузок зданий, сооружений.

При расчете электрических нагрузок воспользуемся методом технологического графика. Сущность метода заключается в построении суточного графика нагрузок.

Проводим анализ имеющихся электроприемников, все параметры и время работы заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Суточный технологический график оборудования.

№ п/п Наименование операций Рабочая машина Количество Руст, кВт η, % Кз Рп, кВт Длительность

работы, ч.

1

2

 

3

 

4

 

 

Вентиляция

Раздача корма

 

Эл. освещение

 

Навозоудаление

 

 

ВЦ 6,3–100

БСК–10

РТШ–2

Люминесцентные лампы

Лампы накаливания

Поперечный транспортер

Продольный транспортер

Наклонный транспортер

2

2

2

1

4

1

1,5

0,55

0,55

4,48

1,71

4

1,5

0,37

0,76

0,685

0,685

0,85

1

0,85

0,78

0,68

0,7

0,5

0,5

1

1

0,5

0,5

0,5

1,38

0,4

0,4

5,27

1,71

2,35

0,96

0,27

авт.

авт.

авт.

16

16

0,2

0,2

0,2

Принимаем допущение: электроприемники работающие в автоматическом режиме условно работают постоянно. Построение графика начинается с постоянно действующих нагрузок, а дальнейшее построение с наиболее длительных.

Рисунок 3.1 – Суточный график нагрузок

1 Вентиляция 2 Раздача корма 3 Электроосвещение 4 Навозоудаление

 

Из графика видно что, максимальная мощность равняется Рр=17,85 кВт и длится пятнадцать минут. Это не является явно выраженным максимумом поэтому расчетную мощность определяем по формуле:

(3.1)

где Ру – установленная мощность электроприемников работающих более 0,5 часа во время ожидаемого максимума.

Ру1 – установленная мощность электроприемников работающих  менее 0,5 часа во время ожидаемого максимума.

Z – длительность непрерывной работы каждого электроприемника из группы Ру1.

Кз – коэффициент загрузки группы.

Коэффициент мощности рассчитывается по формуле:

(3.2)

Полная мощность определяется следующим образом:

кВА                                  (3.3)

Расчётный ток линии ввода:

А                         (3.4)

3.2 Выбор мощности, типа, числа и места размещения трансформаторных подстанций

Для проектирования наружных сетей и трансформаторных подстанций необходимо сначала произвести расчет электрических нагрузок на вводах здания по объекту. Определяем основные вероятностные нагрузки сельскохозяйственных потребителей и сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Электрические нагрузки  сельскохозяйственных потребителей

Наименование помещения Рдн, кВт Рв, кВт cosφдн cosφв
Птичник 36000 кур

Птичник 4160 кур

Птичник 4160 кур

Зерносклад

Яйцесклад

Контора

Магазин

Уличное освещение

120

20

20

5

10

15

2

120

20

20

1

10

8

4

5,5

0,75

0,75

0,75

0,7

0,7

0,85

0,85

0,85

0,85

0,85

0,75

0,75

0,9

0,9

0,55

Расчетная нагрузка уличного освещения определяется из расчета 250 Вт на помещение и по 3 Вт на каждый метр периметра птицефабрики:

,                                         (3.5)

где    P1 – мощность рассчитанная на одно помещение, Вт;

Р2– мощность рассчитанная на один метр длины периметра, Вт;

l – длина периметра, м;

n – количество зданий;

кВт

Полная мощность определяется по следующей формуле:

,                                        (3.6)

где    Pр – расчетная нагрузка, кВт;

cosj – средневзвешенный коэффициент мощности.

Определяем суммарную нагрузку потребителей:

,                                            (3.7)

где    P – наибольшая из слагаемых мощностей, кВт;

SDP – сумма надбавок по остальным мощностям, кВт.

Средневзвешенный cosj определяется из следующего выражения:

,                                     (3.8)

где    Pi – мощность i-го потребителя, кВт;

cosji – коэффициент мощности i-го потребителя;

Подставляя числовые значения в формулу (3.6) определяем полную дневную и вечернюю мощность:

кВА

кВА

Так как Sд > Sв, то дальнейший расчет ведем по Sд.

Число трансформаторных подстанций можно приближенно определить по формуле [6]:

,                                      (3.9)

где    Рp – суммарная нагрузка объекта, кВт;

          F – площадь объекта, км2;

          ∆U – допустимые потери напряжения в сети 0,38кВ,%;

Результат округляем до ближайшего целого, следовательно, принимаем количество трансформаторных подстанций равным одной.

Исходя из мощности на шинах трансформаторной подстанции, по экономическим интервалам производственных нагрузок трансформатора /5/ принимаем к установке на потребительской подстанции ТП 10/0,4 силовой трансформатор типа ТМ – 250 с переключением без возбуждения (ПБВ), с ручным переключением ответвлений обмоток высшего напряжения при отключенном трансформаторе [6]. Исходя из принадлежности электроприемников по надежности электроснабжения ко второй категории запитываем ТП от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, в качестве которых используют две воздушные линии напряжением 10 кВ, трансформаторная подстанция закрытого типа.

Место расположения трансформаторной подстанции выбираем, руководствуясь рядом требований, основное из которых — расположение  трансформаторной подстанции в центре электрических нагрузок. Центр нагрузок можно определить графоаналитическим методом. Координаты расчетного центра Хр и Yр определяем по формулам:

,                        (3.10)

где Рi — расчетная нагрузка на вводе i-го потребителя, кВт;

Хi, Yi —расстояние до потребителей по осям ординат, м.

Координаты центров нагрузок для каждого здания заносим в таблицу:

Таблица 3.3 – Центры нагрузок потребителей

Наименование помещения X Y
Птичник 36000 кур

Птичник 4160 кур

Птичник 4160 кур

Зерносклад

Яйцесклад

Контора

Магазин

192,3

192,3

572,4

269

269

614

614

396

279

396

48

165

279

165

Итак, центр электрических нагрузок попадает на птичник. Размещаем трансформаторную подстанцию ближе к зданию конторы с учетом удобства прохождения отходящих линий 0,4 кВ, а также питающей линии 10 кВ и удобства обслуживания трансформаторной подстанции.

3.3 Расчет сетей 0,4 кВ

3.3.1 Определение допустимых потерь напряжения и оптимальных надбавок трансформатора

Допустимые потери напряжения в линиях 10кВ и 0,38кВ определяются путем составления таблиц отклонения напряжения

Отклонение напряжения определяется из следующей формулы:

(3.11)

,                                      (3.12)

где    dU100, dU25 – отклонение напряжения при 100% и 25% нагрузке, %;

DU100, DU25 – потеря напряжения при 100% и 25% нагрузке, %;

Н100, Н25 – надбавки при 100% и 25% нагрузке, %.

Для нашего случая имеем, отклонение напряжения у потребителя:

(3.13)

где    dUп – отклонение напряжения у потребителя, %;

dUнб – отклонение напряжения на шинах питающей подстанции, %;

DUтр – падение напряжения в трансформаторе, %;

DU10 – падение напряжения в линии 10кВ, %;

  DU0.38 – падение напряжения в линии 0.38кВ (складывается из наружных и внутренних), %;

Из формулы (3.13) выражаем:

Подставляя числовые значения, получаем:

Принимаем:

 

Определяем снижение напряжения у потребителя при 25% нагрузке:

Так как dUп < 5%, делаем вывод, что допустимые потери напряжения и оптимальные надбавки трансформатора определили верно.

Все расчеты сводим в таблицу 3.4

Таблица 3.4 – Определение допустимых потерь напряжения и оптимальных надбавок трансформатора.

№ п/п Элементы схемы Нагрузка
100% 25%
1 Отклонение на шинах 10 кВ +6 -2
2 Потеря напряжения 10 кВ -4,5 -1,13
3 Трансформатор 10/0,38 кВ:

–         потери напряжения

–         надбавка

 

-4

+2,5

 

-1

+2,5

4 Потеря напряжения 0,4 кВ -5 0
5 Потребитель -5.0 -1,63

3.3.2 Составление схем сетей 0,38 кВ

На расчетной схеме указываем:

  • Источник питания (ТП);
  • Линий (Л1, Л2, Л3);
  • Номера узлов;
  • Расстояние между узлами, км;
  • Дневную и вечернюю расчетную мощность потребителя.

Рисунок 3.2 – Схема воздушной линии сети 0,38 кВ

Рисунок 3.3 – Схема кабельной линии сети 0,38 кВ

1 – птичник на 36000 кур; 2, 5 – птичник на 4160 кур; 3 – яйцесклад; 4 – зерносклад; 6 – контора; 7 – магазин.

Произведем расчет кабельной линии от трансформаторной подстанции до птичника на 4160 кур.

Расчетный ток линии составляет:

,                                                     (3.14)

где Р­р – расчетная мощность на вводе объекта, кВт;

Uн – номинальное напряжение, кВ.

А

По таблице 12.1 [5] принимаем сечение кабеля F=4,0 мм2 с Iдоп=38 А при прокладке в земле.

38А > 30,4А

Принимаем к прокладке в земле кабель марки АВВГ 5х4, проверяем выбранный кабель на допустимые потери напряжения.

Потери напряжения в линии определяем по формуле:

,                                       (3.15)

где l – длинна линии, м;

с – коэффициент зависящий от системы напряжения и материала проводника [9].

Проверяем условие:

,                                           (3.16)

где Uдоп – допустимая потеря напряжения в сети 0,38 кВ. Условие  не выполняется, следовательно, выбираем кабель с сечением жил на порядок выше, и проводим повторную проверку.

Условие выполняется. Расчет для других линий аналогичен. Данные сводим в таблицу 3.5

Произведем расчет воздушных линий.

Pр = Pнаиб. + SDР,                                          (3.17)

где    Рр – расчетное значение максимальной мощности, кВт;

Рнаиб. – наибольшее значение мощности, кВт;

SDР – сумма надбавок [4], кВт.

Таблица 3.5 – Максимальные нпгрузки

Участок сети Расчет максимальной дневной нагрузки
Линия 1
0-1 Р0-1 = Р1 =120 кВт,
  Линия 2
0-2 Р0-2 = Р2 + DР3 + DР4 =20+6+3 =29 кВт,
2-3 Р2-3 = Р2 =  20 кВт,
2-4 Р2-4  = Р3 + DР4 = 10 + 3 = 13 кВт,
4-5 Р4-5 = Р4  = 5 кВт,
  Линия 3
0-6 Р0-6 = Р5 + DР6 + DР7= 20+9,2+0,6 =29,8 кВт
6-7 Р6-7 = Р5 =  20 кВт,
6-8 Р6-8 = Р6 + DР7 =15+0,6 =15,6 кВт,
8-9 Р8-9 = Р7 =2 кВт

3.3.3 Определение средневзвешенного коэффициента мощности

Далее рассчитываем средневзвешенный коэффициент мощности по следующей формуле:

,                                            (3.18)

где    Pi – расчетная мощность i – го потребителя, кВт;

cosji – коэффициент мощности i – го потребителя.

Пользуясь расчетной схемой, определяем средневзвешенный коэффициент мощности:

Для линии Л2 (Фидер 2):

Участок сети 0-2:         ,

Участок сети 2-3:         сosj2-3 = 0,75 (т.к. один потребитель),

Участок сети 2-4:         (т.к. потребители имеют одинаковый сosj),

Участок сети 4-5:         сosj4-5 = 0,7(т.к. один потребитель),

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.6.

3.3.4 Определение полных мощностей на участках сети

Далее, определяем полную расчетную мощность на всех участках сети, кВА по следующей формуле:

(3.19)

где    Рр – расчетная мощность на участке, кВт;

         cosj – коэффициент мощности.

Участок сети 0-1 для  линия Л-1 :

Аналогичным образом определяем полную мощность на других участках сети. Полученные значения сводим в таблицу 3.6.

Определяем эквивалентную нагрузку по следующей формуле:

(3.20)

где    Sр – расчетная мощность на участке, кВА;

Kд – коэффициент, учитывающий динамику роста нагрузок. Принимаем для вновь сооруженных сетей Kд = 0,7 [4].

Получаем:

Для линии 1 (Фидер 1) участок сети 0-1:

Полученные значения сводим в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 – Результаты расчетов полной и эквивалентной мощностей для дневного максимума.

Участок сети P, кВт сosj S, кВА Sэ, кВА
Линия 1
0-1 120 0,75 160 112
Линия 2
0-2 29 0,73 21,2 14,8
2-3 20 0,75 26,6 18,62
2-4 13 0,7 18,5 13,02
4-5 5 0,7 7,1 4,97
Линия 3
0-6 29,8 0,79 37,3 26,1
6-7 20 0,75 26,7 18,7
6-8 15,6 0,85 18,4 12,9
8-9 2 0,85 2,4 1,68

Толщина слоя гололеда b = 5 мм (Расчет ведется применительно к Орловской области). Для выбора сечения проводов используем приложение 33 [4]. Подбираем: Для линии 1 (Фидер 1) участок сети 0-1:

Интервал экономических нагрузок: свыше 26,4 кВА. Выбираем провод А50. Аналогичным образом предварительно подбираем сечения проводов для других участков. Результаты сводим в таблицу 3.7.

Таблица 3.7 – Предварительное определение сечения проводов.

Участок линии Интервал эконом. нагрузок, кВА Марка провода
Линия 1
0-1 свыше 26,4 5А50+А50
Линия 2
0-2 5,5 … 26 5А25+А25
2-3 5,5 … 26 5А25+А25
2-4 5,5 … 26 5А25+А25
4-5 5,5 … 26 5А25+А25
Линия 3
0-6 5,5 … 26 5А25+А25
6-7 5,5 … 26 5А25+А25
6-8 5,5 … 26 5А25+А25
8-9 5,5 … 26 5А25+А25

3.3.5 Определение потерь напряжения на участках линии

Потеря напряжения на участке сети определяется по следующей формуле:

(3.21)

где    Sp – расчетная мощность участка сети, кВА;

l – длина участка, км;

Uн – номинальное напряжение на участке, кВ;

r0, x0 – соответственно, удельные активное и индуктивное сопротивления провода, Ом/км.

Потеря напряжения на участке сети в процентах определяется по следующей формуле:

(3.22)

Участок 0 – 1:

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.8.

Падение напряжение для участков, будет определяется следующим образом:

Линия Л3 (Фидер 3):

DU0-9 = DU0-6 + DU6-8+ DU8-9,

DU0-9 = 1,6+0,76+0,1=2,46%,

Наибольшее значение падения напряжения DUнаиб. = DU0-9 = 2,46%,

Проверяем условие

DUдоп >= DUнаиб.,                                          (3.23)

где    DUдоп – потеря напряжения в сети 0,38 кВ, DUдоп = 5 %.

Так как условие 5% >= 2,46% выполняется, делаем вывод, что сечения и марки проводов выбраны верно и остаются без изменений.

Таблица 3.8 – Результаты расчетов кабельной линии 0,38кВ.

Участок сети Р, кВт Iр, А l, км Марка кабеля и сечение, мм2 ∆U, %
Кабельные линии
Линия 1
0-1 120 182,3 0,099 АВВГ 5х70 3,7
Линия 2
0-2 20 30,4 0,066 АВВГ 5х50 4,7
Линия 3
0-3 20 30,4 0,085 АВВГ 5х50 3,7

Таблица 3.9        Результаты расчетов воздушной линии 0,38кВ.

Участок сети Р, кВт cosφ S, кВА Sэ,кВА l, км ∆U, В ∆U, %
Воздушные линии
Линия 1
0-1 120 0,75 160 112 0,054 15,4 4,05
Линия 2
0-2 29 0,73 21,2 14,8 0,0214 1,27 0,33
2-3 20 0,75 26,6 18,62 0,045 3,4 0,89
2-4 13 0,7 18,5 13,02 0,0533 2,7 0,71
4-5 5 0,7 7,1 4,97 0,0627 1,2 0,32
Линия 3
0-6 29,8 0,79 37,3 26,1 0,0567 6,1 1,6
6-7 20 0,75 26,7 18,7 0,0333 2,53 0,66
6-8 15,6 0,85 18,4 12,9 0,052 2,9 0,76
8-9 2 0,85 2,4 1,68 0,057 0,41 0,1

3.4 Расчет токов короткого замыкания

Для расчета токов короткого замыкания необходимо знать сечение линии 10 кВ по формуле (3.20) определяем:

Определяем потерю напряжение на линии 10кВ:

Условие выполняется следовательно провод выбран верно.

Пользуясь схемой сетей 0,38кВ составляем расчетную схему токов короткого замыкания.

Рисунок 3.4 – Расчетная схема цепи короткого замыкания.

Далее на основании расчетной схемы составляем схему замещения (рисунок 3.5), в которой для каждого элемента указывается его сопротивление.

Расчет в относительных единицах.

Принимаем базисную мощность Sб = 100 мВА.

Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

Для нашего случая Sк = 850мВА. Тогда сопротивление системы определяется как:

(3.24)

Получаем

Сопротивление линии z*л определяется по следующей формуле:

(3.25)

где    r – активное сопротивление линии, Ом;

   x – индуктивное сопротивление линии, Ом.

r и x  определяются следующим образом:

(3.26)

(3.27)

где    r0, x0 – удельное активное и индуктивное сопротивления линии, Ом/км;

l – длина линии, км;

Uб – среднее напряжение, принимается Uб = 1,05.Uн=1,05.10 = 10,5кВ.

Рассчитываем сопротивления линии 10кВ:

,

Рассчитываем токи короткого замыкания для точки К1. Они определяются следующим образом:

  • ток 3-х фазного короткого замыкания:

(3.28)

где    Iб – базисный ток, А:

(3.29)

Получаем:

  • ток 2-х фазного короткого замыкания:

(3.30)

Получаем:

  • ударный ток:

(3.31)

где    kд – ударный коэффициент, принимаем для сети 10кВ kд = 1 [6].

Получаем:

Определяем полную мощность короткого замыкания:

(3.32)

Получаем:

Определяем сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление системы определяется по следующей формуле:

(3.33)

где    Uб – базисное напряжение сети 0,38кВ, принимаем Uб =1,05.Uн =0,38.1,05=0,4кВ;

Получаем:

Сопротивления линии 10кВ приведенной к 0.4кВ, r*л и x*л определяется по следующим формулам:

(3.34)

(3.35)

где    r0, x0 – удельное активное и индуктивное сопротивления линии, Ом/км;

l – длина линии, км;

Uср – среднее напряжение линии 0,38 кВ, принимается

Uср=1,05.Uн=1,05.0,38=0,4кВ.

Рассчитываем сопротивления линии 0,38        кВ:

Сопротивления трансформатора определяются следующим образом:

  • полное сопротивление:

(3.36)

где    Uк – напряжение короткого замыкания, %, для выбранного трансформатора Uк = 4,5% [5];

Uн – номинальное напряжение на трансформаторе, Uн = 0,4кВ;

Sн – номинальная мощность трансформатора, Sн = 250кВА;

Получаем:

  • активное сопротивление:

(3.36)

где    Pк – потери короткого замыкания трансформатора, Вт /5/;

Имеем:

  • индуктивное сопротивление:

(3.37)

Получаем:

Применительно к точке К2 рассчитываем результирующие сопротивления:

  • активное:

(3.38)

Рассчитываем:

  • индуктивное:

(3.39)

Рассчитываем:

  • полное:

(3.40)

Рассчитываем:

Рассчитываем токи короткого замыкания для точки К2. Они определяются следующим образом:

  • ток 3-х фазного короткого замыкания:

(3.41)

Получаем:

  • ток 2-х фазного короткого замыкания
  • ударный ток (принимаем Ку = 1 для сети 0,38кВ:

Определяем полную мощность короткого замыкания по формуле (28), получаем:

Определяем сопротивления фазных проводов линии 0,38кВ. Полученные данные сводим в таблицу 3.10.

Таблица 3.10 – Сопротивления фазных проводов линии 0,38кВ.

N участка l, км r0, Ом/км x0, Ом/км rлф, Ом xлф, Ом
Линия 2
0-2 0,0214 1,14 0,345 0,024 0,0075
2-3 0,045 1,14 0,345 0,051 0,016
Суммарное       0,075 0,0234
Линия 1
0-1 0,054 0,6 0,35 0,032 0,019
Линия 3
0-6 0,0567 1,14 0,345 0,066 0,02
6-8 0,052 1,14 0,345 0,059 0,018
8-9 0,057 1,14 0,345 0,065 0,02
Суммарное       0,19 0,058

Определяем сопротивления нулевых проводов линии 0,38кВ. Полученные данные сводим в таблицу 3.11.

Таблица 3.11 – Сопротивления нулевых проводов линии 0,38кВ.

N участка l, км r0, Ом/км x0, Ом/км rлф, Ом xлф, Ом
Линия 2
0-2 0,0214 1,14 0,345 0,024 0,0075
2-3 0,045 1,14 0,345 0,051 0,016
Суммарное       0,075 0,0234
Линия 1
0-1 0,054 0,83 0,35 0,045 0,018
Линия 3
0-6 0,0567 1,14 0,345 0,066 0,02
6-8 0,052 1,14 0,345 0,059 0,018
8-9 0,057 1,14 0,345 0,065 0,02
Суммарное       0,19 0,058

Определяем результирующие сопротивления для точки К3:

  • фазных проводов:
  • нулевых проводов:

Рассчитываем токи короткого замыкания для точки К3:

  • ток 3-х фазного короткого замыкания:
  • ток 3-х фазного короткого замыкания:
  • ток однофазного короткого замыкания определяется по следующей формуле:

(3.42)

где    Uф – номинальное фазное напряжение сети, Uф = 380 В;

zтр – сопротивление трансформатора току однофазного короткого замыкания, Ом. Для данного трансформатора zтр = 0,312 Ом [5];

zп – полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом.

  • ударный ток:

Определяем полную мощность:

Все полученные значения сводим в таблицу 3.12.

Таблица 3.12 – Сводная таблица расчета токов короткого замыкания.

N п/п Место к/з Iк(3), кА Iк(2), кА Iк(1), кА iу, кА Sк, кА
  К1

К2

1,65

0,42

1,44

0,37

2,33

0,59

28,5

0,29

Л2 К3 2,46 2,14 0,815 3,5 1,62
Л1 К3 3,3 2,9 1,03 4,67 2,17
Л3 К3 4,6 4 0,62 6,5 3,03

4 Детальная разработка проекта

4.1 Расчет тепловоздушного режима помещения

Произведем расчет тепловоздушного режима помещения для содержания птицы. Исходя из места расположения объекта проектирования, выписываем расчетные параметры наружного воздуха и сносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Параметры наружного воздуха

Холодный период Теплый период
t, ºC h, кДж/кг t, ºC h, кДж/кг
-22 -21,5 27 56,5

Выписываем параметры внутреннего воздуха для напольного содержания птицы в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 – Параметры внутреннего воздуха

Помещение Период tв, ºC φ, % ПДК
CO2, л/м3 NH3, мг/м2 H2S, мг/м2
Птичник Холодный 16 70 2,5 15 5
Переходный 16 70
Теплый 31,4 70

Теплотехнические характеристики строительных материалов для условий эксплуатации Б заносим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Теплотехнические характеристики строительных материалов

Название материала ρ, кг/м3 Расчетные коэффициенты при условиях эксплуатации
Теплопроводность Вт/(м·к) Теплоусвоения Вт/(м·к) Паропроницаемость Вт/(м·ч·Па)
Керамзитобетонные панели 800 0,31 4,77 0,19
Керамический пустотный кирпич 1200 0,52 6,62 0,17
Известково-песчаный раствор 1600 0,81 9,76 0,12
Асбестоцементные волнистые плиты 1800 0,92 12,33 0,09
Рубероид 600 0,17 3,53

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 4.3

Цементный раствор марки 100 1800 0,93 11,09 0,09
Плита железобетонная ПС-1 2500 2,04 16,96 0,03
Керамзитобетонно-известковый слой 1800 0,92 12,33 0,09
Теплоизоляция слой керамзитобетона 1200 0,52 7,57 0,11
Засыпка из гравия керамзитового 200 0,12 1,3 0,26
Доска сосновая 500 0,18 4,54 0,06
Маты минераловатные 50 0,06 0,48 0,53

Термического сопротивления теплопередаче, м2·К/Вт, для стен, покрытий, перекрытий, дверей и ворот:

,                                   (4.1)

где αв – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·К);

Ri – термическое сопротивление теплопроводности отдельных слоев м2·К/Вт;

RВ.П. – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки м2·К/Вт;

αн – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·К);

Рассчитываем заполнение помещения животными, кг/м2:

,                                                   (4.2)

где m1 – масса одного животного, кг (m1 = 3кг );

n – количество животных (n1 = 4160);

А – площадь помещения, м2, А = 1416 м2;

кг/м2 .

Исходя из условий, M < 80 кг/ м2 принимаем αв = 8,7 Вт/( м2·К).

Исходя из условий, принимаем αн = 23 Вт/( м2·К).

Термическое сопротивление отдельных слоев м2·К/Вт:

, (4.3)
где δi – толщина слоя, м;

       λi – теплопроводность материала слоя, Вт/(м·К) [12];

Рассчитываем термическое сопротивление теплопередаче.

  • для наружный стен:

м2·К/Вт

  • для покрытий и перекрытий:

м2·К/Вт

–   для наружных дверей

м2·К/Вт

– перегородки

м2·К/Вт

, (4.4)
где RН.П. – сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола, м2·К/Вт;

    δi – толщина утепляющего слоя, м;

Подставляя числовые значения, рассчитываем:

м2·К/Вт

м2·К/Вт

м2·К/Вт

м2·К/Вт

Определение требуемого термического сопротивления теплопередаче.

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче, м2·К/Вт, наружных стен покрытий и перекрытий

, (4.5)
где tВ – расчетная температура внутреннего воздуха, ºC;

tН – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ºC;

ΔtН – нормативныйный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждающей конструкции, ºC;

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.

В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции D наружного ограждения [12]:

,                                               (4.6)

где Si – расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/( м2·К).

  • для наружных стен:

В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных трех суток. tН = -24 ºC.

Нормативный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждающей конструкции принимаем, исходя из типа помещения. Для производственных помещений с влажным режимом:

= 16 – 10 = 6 °C.

Температуру точки росы tР принимаем из диаграммы влажного воздуха при tВ = 16 ºC и φ = 70%. tР  = 10 ºC.

Коэффициент n определяем по его нормированным значениям: n = 1

м2·К/Вт;

  • для покрытий и перекрытий:

В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных трех суток. tН = -26 ºC.

Нормальный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждающей конструкции:

ºC,

м2·К/Вт.

– для наружных дверей

Требуемое термическое сопротивление теплопередаче наружных дверей должно быть не менее 60% от  наружных стен при расчетной температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневке. Но для наружных ограждений животноводческих помещений с тепловой инерцией меньше 1,5 рекомендуется использовать в качестве расчетной среднюю температуру наиболее холодных суток. В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных пяти суток. tН = -22 ºC.

Нормальный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждающей конструкции:

ºC,

м2·К/Вт.

Исходя из того, что расчётное сопротивление теплопередаче должно быть не меньше чем требуемое, проверяем соблюдение санитарно-гигиенических норм:

  • для наружных стен: 1,15 > 0,77 – удовлетворяет нормам;
  • для покрытий и перекрытий: 1,81 > 1,01 – удовлетворяет;
  • для наружных дверей 0,69 > 0,44 = 60% от 0,73

Делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления ограждающих конструкций  удовлетворяют санитарно-гигиеническим нормам.

Расчет площадей отдельных зон пола

SI=24·58+2·2·4-552-248-280=328м2;SII=20·54-552-248=280м2; SIII=16·50-552=248м2; SIV=12·46=552м2.

Рисунок 4.1 – Правила обмера наружных ограждений (пола)

Теплопотери через полы рассчитывают, разбивая пол на зоны-полосы, параллельные наружным стенам. Первые три полосы имеют ширину 2м, а вся остальная часть составляет четвертую зону. Площадь участков пола примыкающих к углам наружных стен, учитывают в первой зоне дважды (рисунок 4.1).

Тепловые потоки теплопотерь через ограждающие конструкции определяют отдельно для каждой конструкции, а затем суммируют полученные значения.

Тепловой поток ΦТП  теплопотерь рассчитывают с округлением до 10 Вт, по формуле:

, (4.7)
где A – площадь ограждающей конструкции, м2;

R0 – термическое сопротивление теплопередаче, м2·К/Вт;

tВ – расчетная температура внутреннего воздуха, ºC;

tН.0. – расчетная температура наружного воздуха (средняя температура
наиболее холодных пятидневок), ºC;

βi – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь;

n – коэффициент учета положения наружной поверхности по
отношению к наружному воздуху;

Рассчитываем тепловые потоки теплопотерь:

  • через наружные стены (НС)

Согласно правилам обмера, рассчитываем площади наружных стен. Площадь одной стены:

Aс = Анс – Ао,                                                  (4.8)

где Анс = a×b – геометрическая площадь стенки (a, b – высота и длина стенки);

Ао = A×nо – площадь окон  (A1о, nо – площадь одного окна, количество окон);

Так как окна отсутствуют, то соответственно в формуле будет присутствовать только площадь стен.

Далее, Анс = 60×3,6 = 216 м2;

Принимаем добавочные потери:

  • для стен обращенных на север – 0,1;
  • для стен обращенных на восток – 0,1;
  • для стен обращенных на запад – 0,05;

Расчеты сводим в таблицу 4.4;

Таблица 4.4 – Расчет теплопотерь через наружные ограждения

Характеристики ограждений (tв-tн.о)n, ˚С Доли добавочных теплопотерь на ориентацию 1+åb Фтп, Вт
Наименование Ориентация a´в, м А, м2 Rо, Вт/м2К
НС С 58х3,6 208,8 1,15 38 0,1 1,1 7724
НС Ю 58х3,6 208,8 1,15 38 1 6899
НС З 15х3,6+1,2х12 68,4 1,15 38 0,05 1,05 2136
НС В 24х3,6+1,2х12 100,8 1,15 38 0,1 1,1 3297
ПТ (12,06х58)·2 1399 1,81 38 1 29371
ПЛ 1 328 2,25 38 1 5540
ПЛ 2 280 4,45 38 1 2391
ПЛ 3 248 8,75 38 1 1077
ПЛ 4 552 14,35 38 1 1462

Для расчета тепловоздушного режима определяем нормы выделения теплоты, влаги, CO2 в таблицу 4.5.

Таблица 4.5 – Нормы выделения теплоты, влаги, CO2

Группы животных Живая масса, кг Тепловой поток тепловыделений, Вт Влаговыделения, г/ч Выделения CO2, л/ч
полных явных
Куры мясных пород 3 25,47 17,73 11,25 4,32

Производим расчет теплового режима животноводческого помещения для холодного периода года.

Тепловой поток явных тепловыделений, кВт:

, (4.9)
где Kt` – температурный коэффициент явных тепловыделений;

q – тепловой поток явных тепловыделений одним животным;

n – число голов.

кВт,

Влаговыделения животными, г/ч:

, (4.10)
где Kt – температурный коэффициент влаговыделений;

W – влаговыделения одним животным, г/ч.

г/ч,

Влаговыделения с открытых поверхностей:

г/ч.

Суммарные влаговыделения:

W = WЖ+WИСП = 46,8+4,68 = 51,48 кг/ч.

Количество углекислого газа, выделяемого животными, л/ч:

, (4.11)
где Kt“` – температурный коэффициент выделений углекислого газа и полных тепловыделений;

– количество углекислого газа, выделяемого одним животным, л/ч;

л/ч.

Тепловой поток полных тепловыделений, кВт:

,                                        (4.12)

где q0 – тепловой поток полных тепловыделений одним животным, Вт;

кВт.

Тепловой поток теплоизбытков в холодный период Ф, кВт:

                                                (4.13)
Тепловой поток от электроосвещения:

(4.18)
где α – коэффициент, учитывающий вид и арматуру осветительных приборов α=0,9 т.к. люминесцентные открытые лампы;

Nосв– мощность установленных осветительных приборов, кВт;

кВт

кВт.

Угловой коэффициент ε для холодного периода, кДж/кг, равен:

, (4.19)
где W – суммарные влаговыделения в помещении, кг/ч:

кДж/кг.

Переходный период

Рассчитываем тепловой поток теплоизбытков ФП, кВт для переходного периода года:

, (4.20)
где Ф0П – тепловой поток полных тепловыделений животными в переходный период, кВт;

ФПТ.П. – тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции в переходный период, кВт:

, (4.21)
где tВП и tНП – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха в переходный период года, ºC;

Суммарные влаговыделения:

W = WЖ+WИСП = 46,8+4,68 = 51,48 кг/ч.

л/ч.

кВт,

кВт.

Рассчитываем угловой коэффициент ε, кДж/кг:

, (4.22)
где W – сумма влаговыделений в помещении, кг/ч:

кДж/кг.

Теплый период

Аналогичным образом рассчитываем теплый период.

кВт

(4.23)

кг/ч

кг/ч.

л/ч.

Тепловой поток теплоизбытков:

, (4.24)
где Фс.р. – тепловой поток от солнечной радиации, Вт:

, (4.25)
где Ф`с.р. –  тепловой поток через покрытие, Вт;

Ф“с.р. – тепловой поток через остекление, Вт;

Ф“`с.р. – тепловой поток через наружную стену, Вт;

, (4.26)
где Аn – площадь покрытия, м2;

R`0 – термическое сопротивление покрытия, м2 K/Вт;

Δt`c – избыточная разность температур, ºC;

Для кровли из светлого материала принимаем: Δt`c = 14,9 ºC;

кВт;

Так как остекления нет, то =0.

, (4.27)
где Ас – площадь стены, м2;

R`0 – термическое сопротивление стены, м2 K/Вт;

Δt`c – избыточная разность температур, ºC;

Исходя из ориентации стен принимаем:

Δtc (Ю) = 8,9 ºC;

кВт.

Получаем:

кВт.

кВт.

Рассчитываем угловой коэффициент ε, кДж/кг:

, (4.28)
где W – сумма влаговыделений в помещении, кг/ч:

кДж/кг.

Расчет воздухообмена

Холодный период

Расчет вентиляционного воздуха Lв, м3/ч, в холодный период года определяют из условия удаления выделяющихся:

  • водяных паров:

, (4.29)
где W – суммарные влаговыделения внутри помещения, г/ч;

ρ – плотность воздуха, кг/м3, ρ = 1,2 кг/м3;

dВ и dН – влагосодержания внутреннего и наружного воздуха, г/кг;

dН = 0,3 г/кг, dВ = 8,3 г/кг – из hd – диаграммы [12];

м3/ч;

  • углекислого газа:

, (4.30)
где VCO2 – расход углекислого газа, выделяемого животными в помещении, г/ч, VCO2 = 17971,2 л/ч;

СВ – ПДК углекислого газа в помещении, СВ =2,5 л/м3;

СН – концентрация углекислого газа в наружном, приточном воздухе, СН = 0,4 л/м3;

м3

Рассчитываем расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:

, (4.31)
где l – норма минимального воздухообмена на 1 центнер живой массы, l = 75 м3/ч;

 m – живая масса животных, m =  124,8 ц;

м3/ч.

Принимаем расход вентилляционого воздуха в зимний период:

9360 м3/ч.

Переходный период

Расчет повторяет холодный период, но

, (4.32)
где tВ и tН – температуры внутреннего и наружного воздуха, ºC;

ε – угловой коэффициент, кДж/кг;

dН = 8,3 г/кг, – из hd – диаграммы;

г/кг.

  • водяных паров:

м3/ч;

  • углекислого газа:

м3

  • норма минимального воздухообмена:

м3/ч.

Исходя из этого принимаем расход вентилляционого воздуха как и в зимний период: 9360 м3/ч.

Теплый период.

Рассчитываем аналогично холодному периоду.

Расчет вентиляционного воздуха Lв, м3/ч, в теплый период года определяют из условия удаления выделяющихся влаговыделений:

dН = 11,6 г/кг – из hd – диаграммы;

г/кг,

м3/ч.

  • углекислого газа:

м3

Рассчитываем расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:

,

где l –норма минимального воздухообмена на 1 центнер живой массы,  l = 500 м3/ч;

m – живая масса животных, m = 124,8 ц;

м3/ч.

Принимаем расход вентилляционого воздуха в тёплый период:

62400м3/ч.

4.2 Выбор и проектирование системы отопления и вентиляции

Конструкции ОВС для птичников с напольным и клеточным содержанием практически совпадают, поэтому в птичниках с напольным содержанием птицы не обеспечивается оптимальный микроклимат в зоне содержания.

Устранить отмеченный недостаток можно снижением подвески распределительных воздуховодов, оборудованием металлических воздуховодов узкими прямоугольными воздуховыпускными отверстиями, применением в ОВС воздухонаправляющих устройств в виде передвижных стенок-экранов, которые устанавливаются вдоль помещения между раздаточными воздуховодами. На рисунке ниже приведена усовершенствованная ОВС птичника с напольным содержанием.

 

 

 

Рисунок 4.2 – ОВС птичника с напольным содержанием

В переходный и теплый периоды работают приточный вентилятор 1, вытяжные вентиляторы 6, при этом часть воздуха в помещение поступает через вытяжные шахты. В холодный период вентилятор 1 подает приточный воздух, предварительно подогретый в калориферах 2, в распределительные воздуховоды 3, расположенные на высоте 2 – 2,5 м от пола. Воздуховоды 3 оборудованы узкими прямоугольными воздуховыпускными отверстиями, через которые воздух поступает на воздухонаправляющие устройства 4, выполненные в виде передвижных стенок-экранов и установленные между раздаточными воздуховодами 3 на равном расстоянии друг от друга и от продольных стен. Струи приточного воздуха стенками-экранами направляются в нижнюю зону и обеспечивают удаление из зоны аммиака, углекислого газа и водяных паров. Удаляется воздух в этот период через вытяжные шахты 5.

4.3 Проектирование системы вентиляции ОВС

Тепловая мощность системы отопления ФОВС, кВт:

, (4.33)
где ФТ.П. – тепловой поток теплопотерь через ограждающую конструкцию, кВт;

ФВ – тепловой поток на нагревание вентиляционного воздуха, кВт;

ФИСП – тепловой поток на испарение влаги внутри помещения, кВт;

ФЖ – тепловой поток явных тепловыделений животными, кВт;

ФОСВ – тепловой поток от электроосвещения, кВт;

ФТ.П. = 50,23 кВт

,                                 (4.34)

где ρВ – плотность воздуха, ρВ = 1,2 кг/м3;

L – расход воздуха, L = 9360 м3/ч;

tВ, tН –  внутреннего и наружного воздуха,

кВт

кВт.

кВт.

50,23+119,5+3,23-73,76-4,03 =95,17 кВт.

Рассчитываем температуру приточного воздуха, °С:

,°С                                  (4.35)

где tН.О. –  температура наружного воздуха,

, °С

В системе вентиляции и воздушного отопления устанавливают водяной калорифер. Теплоноситель – горячая вода.

Принимаем массовую скорость в живом сечении калорифера:

6 кг/(м×с2)

Вычисляем требуемую площадь живого сечения f` м2, для проходящего воздуха:

,                                  (4.36)

где L – расход воздуха, м3/ч, так как имеется две венткамеры, то расход воздуха делим на два и для возможности регулировки шиберами увеличиваем полученное значение, принимаем L=4800 м3/ч;

м2.

Принимаем к установке два калорифера КВСБ-ПУЗ со следующими техническими данными:

Номер 6 A = 12,92 м2; f ` = 0,267 м2; f  = 0,00087 м2

Уточняем массовую скорость воздуха:

кг/(м×с2) (4.37)
где f1 – площадь живого сечения, м2;

Рассчитанное значение меньше 10 кг/(м×с2), что удовлетворяет приведенным условиям.

Вычисляем скорость воды в трубах:

, (4.38)
где Св – удельная теплоемкость воды (Св = 4,2 кДж/(кг×К));

r – плотность воды, кг/м3;

     Фотепловая мощность ОВС. 

       tг и t0 – расчетные температуры горячей и обратной воды, °С;

       f­т – площадь живого сечения трубок, м2.

м/с

Определяем коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2×К):

,                                            (4.39)

где a – коэффициент, зависящий от конструкции калорифера, a=23,05;

w – скорость воды в трубках, м/c;

       n, r – показатели степени (n = 0,35;  r = 0,13) /12/;

Вт/(м2×К);

Определяем средние температуры теплоносителя и воздуха:

°С – средняя температура теплоносителя;

°С – средняя температура воздуха.

Рассчитываем требуемую площадь поверхности теплообмена калориферной установки, м2:

(4.40)

м2.

Определяем число калориферов:

, (4.41)
где Ак – площадь поверхности нагрева калорифера, Ак = 12,92 м2.

Принимаем к установке калорифер КВСБ-ПУЗ с пластинчатым оребрением, вертикальным расположением трубок и разносторонним размещением трубок присоединения к трубопроводам теплоносителя. Патрубок для отвода пара размещаем сверху, я для отвода конденсата – снизу.

Рассчитываем запас по поверхности теплообмена:

Что соответствует предъявляемым условиям.

Определяем аэродинамическое сопротивление калориферной установки:

, (4.42)
где m – число рядов калорифера;

      DPK – аэродинамическое сопротивление калорифера, Па:

, (4.43)
где b –коэффициент, зависящий от конструкции калорифера, b = 5,98;

m – показатель степени, m = 1,525.

Па;

Па.

Выбираем основные магистральные расчетные направления, которые характеризуются наибольшей протяженностью, и проставляем номера его участков, начиная с периферийного. Затем таким же образом нумеруем участки ответвлений оси магистрального направления.

Рисунок 4.3 – Расчетная схема воздуховодов.

Расчет начинаем с первого участка, используем перфорированные пленочные воздухораспределители. Выбираем форму поперечного сечения – круглое. Диаметр принимаем в зависимости от скорости и расхода воздуха по номограмме.

Принимаем скорость воздуха в начальном поперечном сечении возду­хораспределителя: uн = 6,5 м/с;

Длина воздухораспределителя: L = 28 м;

Принимаем диаметр воздуховода: d = 250 мм = 0,25 м;

При этих параметрах рассчитываем в начальном и конечном сечении динамическое давление воздуха:

Па.                                 (4.44)

Число Рейнольдса:

, (4.45)
где n – кинематический коэффициент вязкости, n = 14,66×10-6, м2/с;

Коэффициент гидравлического трения:

, (4.46)
где k – абсолютная шероховатость, принимаем k = 0,01 мм;

Определяем коэффициент, характеризующий конструктивные особеннос­ти воздухораспределителя:

(4.47)
а < 0,73, что удовлетворяет допустимым требованиям.

Устанавливаем минимально допустимую скорость истечения воздуха через отверстие в конце воздухораспределителя:

, (4.48)
где μ – коэффициент расхода, μ = 0,65;

м/с

Определяем коэффициент, характеризующий отношение скоростей воздуха:

, (4.49)
где uок – скорость истечения воздуха в конце воздухораспределителя (принимаем 6 м/c);

(4.50)
Устанавливаем наименьшую площадь отверстий, м2, в конце воздухораспределителя, выполненную на 1 м длины:

По таблице 8.8 принимаем как 1 участок.

Находим площадь отверстий выполненных на единицу длины воздухово­да:

, (4.51)
где W1 – относительная площадь воздуховыпускных отверстий на участке. W1 = 1,07.

Так как участок один, то

Определяем число рядов отверстий:

, (4.52)
где fо – площадь воздуховыпускных отверстий, м2;

      n – число отверстий в одном ряду;

      do – диаметр отверстия, do = 0,04 м;

м2

Принимаем колво отверстий в одном ряду n=2;

Принимаем число рядов равным 22

Шаг между рядами отверстий b, м:

– для первого участка

м.

Вычисляем статическое давление воздуховода:

– в конце воздухораспределителя:

Па (4.53)
– в начале воздухораспределителя:

Па (4.54)
Потери давления в воздухораспределителе:

Па (4.55)
Расчет второго участка. Диаметр принимаем в зависимости от скорости и расхода воздуха по номограмме [12]:

; d=0,355 мм;

Определяем потери давления в результате трения по длине участка:

, (4.56)
где К – удельные потери давления на единице длины воздуховода, опрелделяемые по номограмме [12];

Па

в местных сопротивлениях:

(4.56)
где ξ – коэффициенты местного сопротивления;

Рд – динамическое давление воздуха, Па.

Па

Па

Общие потери давления на участке:

(4.57)
Па

Аналогично рассчитываем остальные участки, определяем общие пеотери по длине магистрального направления и результаты сносим в таблицу 4.6.

Таблица 4.6. Расчет воздуховодов.

L, м3 l, м d, м f, м2 u, м/с R, Па/м ΔPт, Па Σξ Pд, Па ΔPм, Па ΔP, Па
1 1200 34 0,25 0,049 6,5 1,9 64,4 0,26 25,35 6,59 70,99
2 2400 4 0,355 0,099 7 1,4 5,6 0,1 29,4 2,94 8,54
3 4800 9 0,5 0,196 7 0,95 8,55 0,65 29,4 19,11 27,66
Калорифер 76,47
Жалюзийная решетка 6,5   2 25,35 50,7 50,7
Суммарные потери по длине магистрального направления. 234,36
4 1200 28 0,25 0,049 6,5 1,9 53,2 0,65 25,35 16,48 69,68
5 1200 28 0,25 0,049 6,5 1,9 53,2 0,65 25,35 16,48 69,68
6 1200 34 0,25 0,049 6,5 1,9 64,4 0,26 25,35 6,59 70,99
7 2400 2 0,355 0,099 7 1,4 2,8 0,1 29,4 2,94 5,74

 

Расчет вытяжных шахт производим по значению гравитационного давления, соответствующего разности плотности наружного воздуха и внутреннего.

Скорость воздуха в поперечном сечении вытяжной шахты:

(4.57)
где h – высота вытяжной шахты между плоскостью вытяжного отверстия и
устьем шахты, м; принимаем h = 2,5 м;

    d – эквивалентный диаметр шахты, м;

    tн – расчетная наружная температура; принимаем tн = 5 ºC;

     Σξ – сумма коэффициентов местного сопротивления; Σξ = 2,35;

; (4.58)
где а и b – размеры прямоугольного сечения, м.

м

м/с.

Определяем число шахт для всего помещения:

, (4.59)
где f – требуемая площадь шахт, м2;

      fм – площадь поперечного сечения одной шахты, м2;

м2,

м2

Принимаем число шахт для всего помещения, n = 10

В системах вентиляции и отопления сельскохозяйственного производства зданий устанавливают радиальные (центробежные) вентиляторы марок ВЦ4-75, В44-76 и ВЦ44-46.

Выбор вентиляторов производим по заданным, подаче и требуемому полному давлению:

Подачу вентилятора определяем с учетом потерь, ввода поправочного коэффициента к расчетному расходу воздуха:

, (4.60)
где L – расчетный расход воздуха, м3/ч;

м3/ч.

Для условий, отличных от стандартных, рассчитываем требуемое полное сопротивление вентилятора, Па:

, (4.61)
где ΔР – расчетные потери воздуха в системе воздуховодов, ΔР=234,36 Па;

t – температура воздуха, проходящего через вентилятор, t = 1,1 ºC;

B – атмосферное давление в данной местности, B = 101,3 кПа;

В0 – атмосферное давление, B = 99,5 кПа;

Подбираем радиальный вентилятор, построив рабочую точку пересечения координат на свободном графике [12].

Па.

Выбираем вентилятор: Е6,3.100-1.

Исходя из этого заполняем следующую таблицу:

Таблица 4.7 – Комплектность вентиляционного агрегата.

Обозначение Вентилятор Электродвигатель Масса, кг
Номер Диаметр

колеса, % номинального

Частота вращения, мин-1 Тип Мощность кВт Частота вращения, мин-1
Е 6,3.100-1 6,3 100 935 АИР 90L6/8 1,5 935 171,7

 

Доступа нет, контент закрыт

5 Безопасность жизнедеятельности и экология

5.1 Требования безопасности при монтаже электрооборудования птичника

При монтаже электродвигателей, электрических аппаратов и другого оборудования в птичник его необходимо очистить от пыли и консервирующих смазочных материалов. Так же необходимо проверить целостность частей электрооборудования внешним осмотром.

Электрооборудование и рабочие машины размещают в соответствии с проектом и устанавливают на прочные основания. По окончанию монтажа перед включением проверяют сопротивление изоляции мегаометром.

При измерении сопротивления изоляции кабельной линии принимают меры исключающие подачи на нее напряжения.

После завершения монтажных работ проверяют техническое состояние электрооборудования; электроприводы транспортеров, насосов, вентиляторов. Вначале опробуют на холостом ходу, а затем под нагрузкой.

Механические нетоковедущие части электрооборудования зануляют.

Современное технологическое оборудование в ряде случаев размещения на высоте, к которым относятся работы выше 1,3м от поверхности грунта.

Перед началом работы на высоте все рабочие проходят целевой инструктаж.

При различных монтажных работах применяют инвентарные стремянки. Лестницы-стремянки должны закрываться на крючок или цепь, препятствующие их самопроизвольному раздвиганию.

Запрещаются, какие бы то нибыло работы с подмостей высотой 1,3м и более если их ширина не менее 1м или они не ограждены перилами.

Во избежания случайного попадания инструмента нельзя оставлять его на подмостках, лесах.

 

 

В помещениях, предназначенных для хранения яиц и мяса птицы низкая температура обеспечивается холодильной установкой. Машина заряжается хладоном на заводе-изготовителе. В помещении нельзя пользоваться открытым огнем или курить, так как в случае утечки хладона из установки он разлагается при открытом огне на ядовитые вещества.

Вентиляционное оборудование не должно производить постоянный шум в зоне работающих более 60 дБ.

5.2 Основные требования электробезопасности эксплуатации оборудования птичника

В соответствии с ПЭЭ и ПТБ действующими электроустановками считаются такие установки или их участки, которые находятся под напряжением полностью или частично, на которые в любой момент может быть подано напряжение включением коммуникационной аппаратуры или за счет электромагнитной индукции.

Помещения птичника относятся к особо опасным помещениям по возможности поражения электрическим током. В таких помещениях необходимо применять электрооборудование со степенью защиты не ниже IP54. Минимальная степень защиты светильников с лампами накаливания и люминесцентными лампами – IP23. Вводно-распределительное устройство должно иметь механическую блокировку.

При эксплуатации электрооборудования ответственный за электрохозяйство предприятия определяет вид обслуживания и число лиц из электротехнического персонала, которые могут выполнять работы в электроустановках.

На полу у щита управления должен быть диэлектрический коврик. Электродвигатели, электрощиты и приборы управления и сигнализации зануляют.

Для безопасного выполнения работ со снятием напряжения должны быть проведены следующие технические мероприятия:

  1. Произведены необходимые отключения и приняты меры, препятствующие случайной подаче напряжения к месту работы.
  2. Вывешены на рукоятках коммуникационной аппаратуры запре­щающие плакаты: «Не включать – работают люди» или «Не включать – работы на линии».
  3. Проверено отсутствие напряжения с помощью указателя напряжения.
  4. Наложены переносные заземления либо включены заземляющие ножи электроаппаратов (обязательно при напряжении более 380 В).
  5. Вывешены предупреждающие и предписывающие плакаты: «Работать здесь», «Заземлено» и ограждено рабочее место.

Для защиты электрооборудования в птичнике используется УЗО дифференциального типа, реагирующего на токи утечки, возникающие при прикосновении человека к фазе или при снижении сопротивления изоляции токоведущих частей ниже допустимого значения, в качестве датчика используется трансформатор тока тороидального типа.

5.3 Пожарная безопасность

Пожары и взрывы причиняют значительный ущерб, в ряде случаев вызывают тяжелые травмы  и гибель людей.

Основными причинами пожара в птичнике являются:

–  халатное и неосторожное обращение с огнем;

–  неисправность вентиляционных отопительных систем;

– различные причины электротехнического характера.

Электродвигатели, провода и арматуры управления электроустановками птичника подбирают по мощности, чтобы они не перегревались во время работы.

Наружное пожаротушение птичника предусматривается от пожарных гидрантов, устанавливаемых на расстоянии 100 метров один от другого.

Территория возле здания птичника должна быть оборудована пожарными щитами. Ответственность за обеспечение пожарной безопасности в птичнике несет его руководитель.

5.4 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных экологически неблагоприятных ситуациях

Согласно действующей технологии на ТОО «Птицевод» допускаются повышенные выбросы в атмосферу вредных веществ. Перечень и количество основных загрязняющих веществ, разрешенных к выбросу в атмосферу приведен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Перечень и количество основных загрязняющих веществ, разрешенных к выбросу в атмосферу, по фабрике в целом

№ п/п Код Наименование вещества Класс опасности Выброс, т/год
1 0301 Азота диоксид 2 22,7
2 0303 Аммиак 4 137,649
3 0330 Ангидрид сернистый 3 0,0009
4 2704 Бензин (на С) 4 0,3759
5 0602 Бензол 2 0,0101
6 2902 Взвешенные вещества 3 38,9567
7 0123 Железа оксид (на Fe) 3 0,0061
8 2735 Керосин 4 0,0635
9 0322 Кислота серная 2 0,0296
10 0616 Ксилол 3 0,0007
11 0143 Марганец и соединения (на МпО) 2 0,0018
12 2735 Масло минеральное 3 0,000185
13 0328 Сажа 3 0,2111
14 0184 Свинец и неорганические соединения (на РЬ) 1 0,0002
15 0621 Толуол 3 0,0074
16 0501 Углеводороды неграничные С2-5 4 0,0126
17 0401 Углеводороды граничные С 1-10 4 0,476
18 2754 Углеводороды граничные С 1 2 – 1 9 4 0,0551
19 0337 Углеводорода оксид 4 59.6
20 1071 Фенол 2 0,006
21 0627 Этилбензол 3 0,0003

Всего по фабрике выделяется в атмосферу 200,56т вредных веществ в год, что в настоящее время удовлетворяет санитарно-гигиеническим нормам и правилам.

Основными вредностями в здании являются газы, пух, микроорганизмы, удаляемые вытяжной вентиляцией.

Необходим регулярный бактериологический контроль за качеством дезинфекции.

В каждом птичнике должны быть халаты, косынки, полотенца, спецобувь, резиновые перчатки, аптечки с набором медикаментов и перевязочных средств.

В целях предупреждения заболеваний работников рекомендуется проводить регулярный медицинский осмотр и обследование на наличие сальмонелл.

При проектировании птицеводческих комплексов большое внимание уделяют месту их расположения. Птицефабрики располагают с таким учетом, чтобы преобладающими ветрами вредные выбросы относились в противоположную сторону от ближайших населенных пунктов.

 

6 Технико-экономические показатели проекта

6.1 Постановка задачи, исходные данные

В птицеводческой отрасли сельского хозяйства большое значение в получении продукции имеет место поддержание микроклимата в оптимальном режиме в помещениях для содержания птицы.

На данном птицеводческом комплексе в проекте применяется отопительно-вентиляционная система птичника на 4160 бройлеров с утилизацией теплоты удаляемого из помещения воздуха, в настоящее время применение утилизации теплоты на объекте не предусмотрено.

Технические данные применяемых теплоутилизаторов УТС, удаляемого воздуха из животноводческих помещений, приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Технические параметры теплоутилизатора

Параметры Значения
Номинальный расход воздуха, м3 5000
Теплопроизводительность, кВт   при 23
Площадь поверхности нагрева, м2 29.7

Экономический расчет проводим для двух вариантов:

  1. отопительно-вентиляционная система птичника с естественным удалением воздуха через вентшахты;
  2. отопительно-вентиляционная система птичника с внедрением теплоутилизаторов удаляемого воздуха.

6.2 Планирование энергопотребления систем микроклимата

Определяем тепловые мощности ОВС [12]:

(6.1)

(6.2)

где  – теплопотери через наружные ограждения, Вт/ºС;

L – воздухопроизводительность вентиляторов, кг/ч;

– теплопроизводительность теплоутилизаторов, Вт/ºС;

– тепловыделения животными, Вт;

– потери теплоты на испарение, Вт;

 

 

 

– температура внутри помещения, Вт;

– расчетная температура наружного воздуха, ºС.

кВтч

кВтч

Из уравнения теплового баланса животноводческого помещения находим граничную температуру, при которой включают систему отопления:

;                                           (6.3)

0С)

(6.4)

0С)

Определяем годовое число использования максимальной нагрузки системы отопления:

(6.5)

где  – коэффициент, учитывающий непроизвольные потери тепла на регулирование, ;

– коэффициент, учитывающий потери тепла в теплопроизводящих сетях, ;

;

6.3 Планирование теплопотребления и расхода электроэнергии

Определяем годовой расход теплоты:

;                                          (6.6)

МДж);

МДж).

Определяем расход топлива:

,                                           (6.7)

где  – теплотворная способность натурального топлива (древесные отходы);

– КПД котельной,

Находим расход условного топлива:

,                                            (6.8)

где 29,31 – теплотворная способность условного топлива, МДж/кг.

т.у.т)

(т.у.т).

Годовой расход электроэнергии нагнетательной вентиляционной системой определяем по формуле /12/:

,                                          (6.9)

где –  суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт;

– коэффициент загрузки по мощности;

– КПД двигателей.

кВТ/ч)

кВт/ч).

6.4 Энергоемкость и электроемкость процесса отопления и вентиляции

Энергоемкость процесса отопления и вентиляции определяется удельным расходам энергоресурсов в расчете на 1 голову:

,                                                (6.10)

где  – расход энергоресурсов, кг.у.т;

– поголовье животных, гол.

,                                     (6.11)

где  – средний расход условного топлива в расчете на  отпущенной электроэнергии, ;

By1=40244 кг.у.т;

By2=33776 кг.у.т;

ЭН1=9,67 кг.у.т/гол;

ЭН2=8,1 кг.у.т/гол.

Электроемкость процесса отопления и вентиляции определяется удельным расходом электроэнергии в расчете на одну голову:

;                                                     (6.12)

ЭЛ1=11400/4160=2,74 (кВт/ч)/гол

ЭЛ2=20640/4160=4,96 (кВт/ч)/гол

6.5 Расчет капиталовложений, эксплуатационных издержек и инвестиционного дохода

Капиталовложения в теплоутилизационные установки в настоящее время по рыночным ценам составляет 2815,8 тыс. руб.

Эксплуатационные издержки по отопительно-вентиляционным системам определяются суммой:

,                                          (6.13)

где А – затраты на полное восстановление оборудования;

КР – затраты на капитальный ремонт;

ТР – затраты на обслуживание и текущий ремонт;

Э – стоимость энергоресурсов.

Издержки, капиталовложения и экономические критерии эффективности для первого варианта остаются без изменений, поэтому мы их не рассчитываем в дальнейших расчетах.

Амортизация ОВС определяется по выражению:

,                                           (6.14)

где  – норма амортизации, .

Издержки на капитальный ремонт:

,                                         (6.15)

где  – годовая норма отчислений на капитальный ремонт, .

.

Издержки на текущий ремонт:

,                                        (6.16)

где  – годовая норма отчислений на текущий ремонт и обслуживание оборудования, .

.

Стоимость энергоресурсов определяем по формуле:

,                                               (6.17)

где  – стоимость натурального топлива, 156601,8;

– тариф на электроэнергию для тепловых нужд сельскохозяйственных потребителей, .

руб.);

руб.);

тыс.руб)

тыс.руб)

Годовой инвестиционный доход определяем по выражению:

,                                                   (6.18)

где  – снижение затрат на энергоресурсы, тыс. руб;

– издержки на эксплуатацию технических средств (без учета амортизации), тыс.руб.

тыс.руб);

;

тыс.руб).

6.6 Критерии экономической эффективности

Чистый дисконтированный доход определяется по формуле:

,                                            (6.19)

где  – коэффициент дисконтирования.

(6.20)

где Е=0,1 – ставка дисконтирования;

Т=10 – расчетный период, лет.

ЧДД тыс.руб).

Так как чистый дисконтированный доход имеет положительное значение, то данные теплоутилизационные установки экономически выгодно принять.

Индекс доходности:

ИД=ЧДД/Кобс +1=.

Проект целесообразен при  ИД ³ 1.

Коэффициент возврата капиталовложений:

(6.21)

Рв=.

Срок возврата капиталовложений:

;                                           (6.22)

 

Тв= год.

Выполненные расчеты оформляем в виде таблицы 6.2

Таблица 6.2 – Технико-экономические показатели проектов

Показатели Варианты Изменения
I II
Поголовье 4160 4160 0
Годовой расход топлива, т.у.т 105 78 -27
Время работы ОВС с максимальной производительностью, ч/год 2506 2368 138
Энергоемкость процесса, кг. у. т/гол 9,67 8,1 -1.57
Капиталовложения, тыс. руб. 2815,8 +2815,8
Инвестиционный доход, тыс. руб/год 3100,67 +3100,67
Чистый дисконтированный доход, тыс. руб./год 16718,4 -16718,4
Индекс доходности, о.е. 6,94
Срок возврата капиталовложения, год 1

Исходя из выше приведенных расчетов видно, что применение теплоутилизационных установок в птичнике при данных технологических условиях экономически целесообразно.

Доступа нет, контент закрыт


Нетология

Заключение
В данной работе рассчитано оборудование отопительно-вентиляционной системы птицефабрики ТОО «Птицевод». Произведен выбор оборудования необходимого для осуществления технологического процесса.
Для отопления выбрано 2 пароводяных калорифера КВСБ-ПУЗ и 2 вентилятора Е 6,3 100-1 с электродвигателями АИР90L6/8 Рн=1,5кВт;
Для использования теплоты удаляемого воздуха выбраны 2 теплоутилизатора с вентиляторами Е 6,3 100-1 и электродвигателями АИР90L6/8 Рн=1,5кВт;
Навозоудаление: один электродвигатель АИР100L4 Рн=4кВт, четыре электродвигателя АИР80В4 Рн=1,5кВт и один АИР90L6 Рн=0,37кВт.
Выполнен расчет внутреннего освещения и наружных электрических сетей. Выбрана трансформаторная подстанция закрытого типа с трансформаторами типа ТМ по 250 кВА каждый.
Разработаны вопросы охраны труда и окружающей среды. Выполнено экономическое обоснование применения пароводяных калориферов и теплоутилизаторов, доказана целесообразность принятого варианта.

Литература
1. Юндин М.А. Курсовое и дипломное проектирование по электроснабжению сельского хозяйства:учеб. пособие для вузов-Москва;-СПБ,Лань,2011 – 320с.
2. Расторгуев В.М. Проектирование систем электрификации.–М.:РГАЗУ, 2004.-129 с.
3. Николоенок М.М., Заяц Е.В. Расчет осветительных и облучательных установок в сельском хозяйстве – М.: ООО «Лазурак», 2000. – 228с.
4. Харкута К.С. и др. Практикум по электроснабжению сельского хозяйства – М: Агропромиздат, 1995. – 223с.
5. Будзко И.А.,Электроснабжение сельского хозяйства:Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений[Текст]/И.А.Будзко,Т.Б.Лещинская,В.И.Сукманов-Москва.:Колос,2000.-536с.
6. Маловастая Е.Ф. Электроснабжение сельского хозяйства.Методические указания для курсового и дипломного проектирования студентов специальности 110302-Электрификация и автоматизация сельского хозяйства.-С.Кокино.БГСХА,2006.-45с.
7. Шичков Л.П., Коломиец А.П. Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники. – М.: Колос, 1995.-368 с.
8. Машины и оборудование для АПК.Т.3. -М.: «Росинформагротех», 2000.-360 с.
9. Бородин И.Ф. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления. – М.: Колос, 2005. – 352 с.
10. Степанцов В.П. Электрооборудование осветительных и облучательных установок. Справочное пособие. – Мн.: Ураджай, 1998.— 191с.
11. Луковников А.В. и др. Охрана труда. – М.: Агропромиздат, 1999. – 192с.
12. Саевич К.Ф., Мисун Л.В. Экологическая безопасность на объектах АПК. – Мн.: Ураджай, 1998. – 198с.
13. Ширшова В.В. Планирование энергопотребления и экономическая оценка отопительно-вентиляционной системы на животноводческих объектах. – М.: Ротапринт, 1997. – 22с.
14.Водяников, В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики.Учебное пособие.[Текст]/В.Т. Водяников-М,:МГАУ,1997.270с.



Заказать учебную работу

Данный текст представлен в том виде, в котором добавлен его автором. Используйте данный текст в качестве примера или шаблона для своего научного труда. А лучше закажите уникальную работу с высоким процентом уникальности

Проверить уникальность

Внимание плагиат! Будьте осмотрительны. Все тексты перед защитой проходят проверку на плагиат. Перед использованием скачанного материала обязательно проверьте текст на уникальность и повысьте ее, при необходимости

Был ли этот материал полезен для Вас?

Комментирование закрыто.