Тема 27. Расчет объема искусственной вентиляции помещений

⇐ ПредыдущаяСтр 26 из 30Следующая ⇒

Цель занятия. Ознакомить студентов с гигиеническими требованиями, предъявляемыми к вентиляции помещений, методами ее оценки и нормированием воздухообмена.

Практические навыки. Научить студентов оценивать эффективность работы вентиляционных устройств и разрабатывать рекомендации по улучшению вентиляции животноводческих зданий, выработать навыки проведения анализа уровня воздухообмена помещений.

Материалы и оборудование. Методические рекомендации, справочные и расчетные данные.

Задание. 1.Ознакомиться с принципами работы естественной и искусственной вентиляции.

2. Рассчитать необходимый объем вентиляции в соответствии с содержанием диоксида углерода и водяных паров в воздухе (по заданию преподавателя).

3. Дать оценку эффективности работы вентиляционных систем. Рассчитать кратность воздухообмена в помещении.

В деле обеспечения оптимального микроклимата животноводческих помещений важная роль принадлежит правильно устроенной и хорошо действующей вентиляции. От системы вентиляции в животноводческих зданиях зависит уровень воздухообмена. Воздухообмен в помещении является наиболее важным показателем регулируемого микроклимата, так как позволяет поддерживать температуру, влажность, движение воздуха, концентрацию вредных газов, воздушной пыли и микроорганизмов в допустимых пределах.

Воздухообмен обусловливает производительность системы вентиляции и является исходной величиной при подборе вентиляционного оборудования.

Одним из условий обеспечения требуемого воздухообмена в помещениях является сравнительно точный оптимальный расчет часового объема вентиляции. При этом обычно учитывают содержание в воздухе диоксида углерода (углекислого газа) или водяных паров (по влажности). Требуемый воздухообмен определяют на переходный период года, а при необходимости – на холодный и теплый периоды.

Воздухообмен должен быть точно рассчитан для каждого помещения с учетом количества животных, их возраста, живой массы и продуктивности, а также климатических условий.

Расчет вентиляции по диоксиду углерода (углекислому газу).

Необходимый для удаления избыточного содержания диоксида углерода уровень воздухообмена определяется по формуле:

Lco₂ = С : (С₁ – С₂),

где L co₂ – количество воздуха (в м³), которое необходимо удалить из помещения за каждый час, м³/ч; С – количество диоксида углерода (в л), выделяемое всеми животными за час, л/ч; С₁ – допустимая концентрация диоксида углерода в воздухе помещения, выраженная в л/м³ (2,5 л /м³ или 0,25%); С₂ – содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе в л/м³ (величина постоянная и равна 0,3 л/м³ или 0,03 %).

Для того, чтобы найти поступление диоксида углерода от животных нужно знать их живую массу, продуктивность. В приложении 15 «Нормы выделения животными теплоты, газа и водяных паров» находят количество диоксида углерода, выделяемое одним животным определенной массы и продуктивности и умножают на поголовье животных.

Если искомые показатели по продуктивности не совпадают с табличными данными, расчет ведут методом интерполяции. Данный метод применяют при необходимости и в расчетах выделений животными водяных паров и теплоты.

Расчет методом интерполяции проводится по формуле:

поправка на продуктивность,

где Q – количество диоксида углерода (теплоты или водяных паров), выделяемое животным с данной живой массой, л/ч (ккал/ ч или г/ч); а – количество диоксида углерода (теплоты или водяных паров), выделяемое животным с большей живой массой, взятой для расчета, л/ч (ккал/ ч или г/ч); в – количество диоксида углерода (теплоты или водяных паров), выделяемое животным с меньшей живой массой, взятой для расчета, л/ч (ккал/ ч или г/ч); с₁ – большая живая масса животного, взятая для расчета, кг; с₂ – меньшая живая масса животного, взятая для расчета, кг; d – живая масса данного животного, у которого определяют количество выделяемой диоксида углерода (теплоты или водяных паров), кг.

Поправка на продуктивность: по выделению диоксида углерода – 6,65 л/ч, по выделению водяных паров – 14 г/ч, по тепловыделению – 25 ккал/ч.

Расчет объема вентиляции по водяным парам (влажности) выполняется по формуле:

L = Q : (q₁ – q₂) ,

где L – количество воздуха в м³, которое необходимо удалить из помещения за час, чтобы поддержать в нем относительную влажность в пределах нормы, м³/ч; Q – количество водяных паров в г, которое выделяют находящиеся в помещении животные с учетом влаги испаряющейся с поверхности пола, кормушек, поилок, стен и других ограждений в час, г/ч; q₁– абсолютная влажность воздуха помещений, при которой относительная влажность остается в пределах норматива, г/м³; q₂– средняя абсолютная влажность наружного воздуха, поступающего в помещение в переходный период (ноябрь и март) по данной климатической зоне, г/м³.

Пример. Коровник на 200 животных с привязным способом содержания коров. Поголовье животных:

1 группа – коровы лактирующие, живой массой 500 кг, удоем 15 л, их количество 102 головы;

2 группа – коровы лактирующие, живой массой 600 кг, удоем 20 л, их количество 63 головы;

3 группа – коровы сухостойные, живой массой 500 кг, количество 35 животных.

Внутренние размеры коровника (без учета тамбуров): длина – 66 м, ширина – 21м, высота стены – 3 м, высота в коньке – 6,1 м. Животноводческое помещение находится в Витебском районе.

Необходимо определить: 1. Часовой объем вентиляции (L) по влажности воздуха. 2. Кратность воздухообмена в час. 3. Объем воздухообмена на 1 центнер живой массы животного данного помещения (или на 1 голову животного или у кур на 1 кг живой массы). 4. Общую площадь сечения вытяжных и приточных каналов, а также их количество при искусственной вентиляции с естественным побудителем. 5. Количество вентиляторов (соответствующей мощности), которое должно быть в помещении с принудительным воздухообменом.

1. Расчет часового объема вентиляции (L) по влажности воздуха

Поголовье животных, размещенное в коровнике, выделяют за час (приложение 15 «Нормы выделения животными теплоты, газа и водяных паров») следующее количество водяных паров :

Одна корова живой массой 500 кг и удоем 15 л выделяет 336 г/ч

тогда 102 головы __________ 34272 г/ч.

Одна корова живой массой 600 кг и удоем 20 л выделяет 400 г/ч,

а 63 головы _________ 25200 г/ч.

Одна сухостойная корова живой массой 500 кг выделяет 288 г/ч,

а 35 животных ______ 10080 г/ч.

Итого : 69552 г/ч.

Испарение влаги с ограждающих конструкций при удовлетворительном санитарном режиме, исправно действующей канализации, регулярной уборке навоза и применении соломенной подстилки в коровнике составляет 10 % (таблица 37 «Процентные надбавки к количеству влаги, выделяемой животными, на испарение воды с пола, кормушек, поилок, стен и перегородок»), от общего количества влаги, выделяемой всеми животными данного помещения, и будет равно 6955,2 г/ч.

69552 – 100 % , а x – 10% Х = 69552 ∙ 10 : 100 = 6955,2 г/ч

Таблица 37

Процентные надбавки к количеству влаги, выделяемой животными, на испарение воды с пола, кормушек, поилок и перегородок

Условия	Коровники, скотные дворы, телятники	Свинарники маточники, откормочники
Удовлетворительный санитарный режим, исправно действующая канализация, регулярная уборка навоза, применение достаточных количеств торфяной подстилки	7	10
те же условия, но при соломенной подстилке	10	12
Условия содержания удовлетворительные. Уборка навоза 2-3 раза в сутки. Нерегулярная работа канализации (засорение сточных желобов). Применение недостаточных количеств соломенной подстилки.	15	20
Те же условия, но при отсутствии подстилки	25	30

Всего поступит водяных паров в воздух коровника за час 76507,2 г (69552 г/ч + 6955,2 г/ч).

В коровнике температура воздуха 10 ⁰С и относительная влажность 70 % (приложение 1 «Параметры микроклимата помещений для крупного рогатого скота»).

Для расчета абсолютной влажности (q₁) по таблице 2 «Максимальная упругость водяного пара в мм ртутного столба» находят, что максимальная влажность воздуха при температуре 10 ⁰С составляет 9,17. Следовательно, этой влажности соответствует 100 %-ная относительная влажность, а в помещении относительная влажность должна быть 70 %. Составляем пропорцию:

9,17 – 100 % , а q₁– 70 % q₁= 9,17 ∙ 70 : 100 = 6,42 г/м³

Значение q₂ берем из приложения 16 «Средние показатели температуры и абсолютной влажности воздуха в различных пунктах Республики Беларусь».

Абсолютная влажность наружного воздуха в Витебском районе в ноябре 4,2 г/м³, в марте 3,0 г/м³.

q₂= (4,2 + 3,0) : 2 = 3,6 г/м³

Полученные данные подставим в формулу часового объема вентиляции:

L = 76507,2 г/ч : (6,42 г/м³ – 3,6 г/м³) = 27130,2 м³/ч

2. Определение кратности воздухообмена в помещении выполняют по формуле:

Кр = L : V,

где Кр – кратность воздухообмена, показывает сколько раз в течение часа воздух в помещении необходимо заменить на свежий; L – часовой объем вентиляции, м³/ч; V – объем помещения, м³.

V = (66 х 21 х 3) + (66 х 10,5 х 3,1) = 4158 + 2148,3 = 6306,3 м³

Кр = 27130,2 м³/ч : 6306,3 м³ = 4,3 раза в час

3. Определение объема вентиляции на 1 ц живой массы производят по формуле :

V₁= L : m,

где V₁ – объем вентиляции на 1 ц живой массы, м³/ч; L – часовой объем вентиляции, м³/ч; m – живая масса животных, ц.

m = (5 х 102) + (6 х 63) + (5х35) = 1063 ц

V₁= 27130,2 м³/ч : 1063 ц = 25,5 м³/ч

4. Общую площадь сечения вытяжных труб, обеспечивающих расчетный воздухообмен, определяют по формуле :

где S₁ – общая площадь поперечного сечения вытяжных шахт, м²; v – скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с; 3600 – количество секунд в одном часу.

Для определения скорости движения воздуха в вентиляционной шахте (v) применяют таблицу 38.

Разница температур воздуха внутри помещения и наружного (_∆t) рассчитывается следующим образом: температура воздуха в коровнике + 10 ⁰С (приложение 1 «Параметры микроклимата помещений для крупного рогатого скота»), средняя температура наружного воздуха в переходный период -1,65 ⁰С в Витебском районе (ноябрь -0,4 ⁰С, март -2,9 ⁰С, средняя температура [(-0,4) + (-2,9)] : 2 = -1,65 ⁰С (приложение 16 «Средние показатели температуры и абсолютной влажности воздуха в различных пунктах Республики Беларусь»).

Следовательно, разница этих температур составит :

_∆t = + 10 ⁰С – (-1,65 ⁰С) = 11,65 ⁰С

Допустим, высота вытяжной трубы составляет 7 м, поэтому v = 1,24 м/с.

Таблица 38

Скорость движения воздуха в вентиляционных трубах (м/с) при разной высоте труб и при различных температурах воздуха внутри помещения и наружного воздуха

Разница температур внутреннего и наружного воздуха ⁰С (_∆t )	Высота трубы в метрах
	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0
6	0,64	0,73	0,80	0,87	0,92	0,98	1,03
8	0,76	0,84	0,93	1,00	1,07	1,14	1,20
10	0,85	0,95	1,05	1,12	1,20	1,28	1,34
12	0,93	1,05	1,15	1,24	1,32	1,40	1,48
14	1,01	1,13	1,24	1,34	1,43	1,52	1,60
16	1,09	1,22	1,33	1,44	1,54	1,63	1,72
18	1,16	1,29	1,42	1,53	1,64	1,74	1,83
20	1,23	1,37	1,50	1,62	1,73	1,84	1,94
22	1,29	1,44	1,58	1,71	1,82	1,94	2,04
24	1,35	1,51	1,66	1,79	1,91	2,03	2,14
26	1,41	1,58	1,73	1,87	2,00	2,12	2,24
28	1,47	1,65	1,80	1,95	2,08	2,21	2,33
30	1,53	1,71	1,87	2,02	2,16	2,30	2,42
32	1,59	1,77	1,94	2,10	2,24	2,38	2,51
34	1,64	1,84	2,01	2,17	2,32	2,46	2,60
36	1,69	1,90	2,08	2,24	2,40	2,54	2,69
38	1,75	1,96	2,14	2,32	2,47	2,62	2,77
40	1,80	2,02	2,21	2,39	2,55	2,70	2,85

Подставим все значения в формулу расчета общей площади вытяжных труб.

Количество вытяжных шахт (n₁) определяют по следующей формуле :

n₁= S₁: s₁ ,

где S₁ – общая площадь сечения вытяжных шахт, м², s₁ – площадь сечения одной вытяжной шахты, м².

Эффективнее работают в коровнике трубы с сечением большим, чем 1 м², поэтому можно установить 5 вытяжных шахт сечением 1,1 м х 1,1 м каждая.

n₁= 6,08 : 1,21 = 5 вытяжных шахт

Площадь приточных каналов составляет 60–70 % от общей площади вытяжных шахт и определяется по формуле:

S₂ = S₁ ∙ 0,6 ,

где S₂– общая площадь сечения приточных каналов, м²; S₁ – общая площадь сечения вытяжных шахт, м²; 0,6 – коэффициент пересчета.

S₂= 6,8 ∙ 0,6 = 3,65 м²

Количество приточных каналов (n₂) рассчитывается по следующей формуле :

n₂= S₂: s₂,

где S₂– общая площадь сечения приточных каналов, м ², s₂ – площадь сечения одного приточного канала, м².

В коровнике приточные каналы могут быть выполнены в виде подоконных щелей или приточных каналов различных размеров. Если подоконная щель имеет площадь 2,35 м х 0,086 м = 0,202 м², то n₂= 3,65 : 0,202 = 18 подоконных щелей по 9 с каждой стороны, которые располагают в шахматном порядке для избежания сквозняков.

Если приточный канал имеет площадь 0,2 м х 0,2 м = 0,04 м², то n₂ = 91, в этом случае приток воздуха с естественным побуждением не рационален, следует рекомендовать осуществлять приток воздуха механическим (принудительным) способом.

5. Количество вентиляторов (n₃), которое должно быть в помещении с принудительным воздухообменом.

n₃= L : Р ,

где L – часовой объем вентиляции, м³/ч; Р – мощность вентилятора, м³/ч.

(приложение 17 «Вентиляционно-отопительное оборудование, рекомендуемое для комплектации систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений»).

Если рекомендовать для применения вентилятор центробежный ЦЧ № 10, 970 с воздухоподачей 13500 м³, то их необходимо 2.

n₃= 27130,2 м³/ч : 13500 м³/ч = 2

Расчет объема вентиляции по нормам воздухообмена

В последнее время для расчета объема вентиляции пользуются нормами, разработанными для животноводческих помещений. Эти нормативы разработаны на все периоды года: зимний, переходный и летний (приложения 1-6).

Поэтому достаточно знать общее количество животных в помещении и норму воздухообмена на голову в соответствующий период. Аналогично рассчитывается объем вентиляции по нормам воздухообмена на 1 ц или 1 кг живой массы животного.

Определение фактического часового объема вентиляции

При эксплуатации вентиляции, с целью оценки эффективности работы вентиляционных систем ее фактическую производительность можно определить путем замера скорости движения воздуха в канале, воздуховоде или у вентилятора с помощью анемометра. Расчет производительности вентилятора (шахты, канала), производится по формуле:

где L – производительность вентилятора (шахты, канала), м³/ч; S – площадь сечения воздуховода (шахты, канала) в точке исследования, м²; v – средняя скорость движения воздуха в воздуховоде (шахте, канале), м/с; 3600 – количество секунд в одном часе.

Суммируя количество воздуха, поступающего от каждого вентиляционного устройства, получают общий воздухообмен по притоку и вытяжке отдельно. Сравнивают его с расчетным уровнем часового объема вентиляции.

Контрольные вопросы. 1. Какое значение имеет вентиляция в животноводческих помещениях? 2. Что представляет собой естественная и искусственная вентиляция помещений, и какова их гигиеническая оценка? 3. Как рассчитать объем вентиляционного воздуха животноводческих помещений по содержанию в нем диоксида углерода и водяных паров, по нормам воздухообмена? 4. Расчет вентиляции помещения с принудительной подачей воздуха, с естественной тягой воздуха. 5. Определение фактического часового объема вентиляции помещения. 6. Нормативы воздухообмена для животных различного вида и возраста.

Дата добавления: 2021-04-07; просмотров: 224; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 21 22 23 24 252627 28 29 30 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!