10879

Для открытых отверстий с направляющими плоскостями (рис. 8.10 а)) =

3,66…4,6 (с запасом 15 %). Для отверстий с патрубками и спрямляющими по-

ток решетками в них или щели с боковыми плоскостями и направляющими ре-

шетками (рис. 8.10 б)) = 2,35.

Рис. 8.10. Конструктивное выполнение отверстий для выпуска воздуха:

а) с направляющими плоскостями; б) с патрубками и спрямляющими решетками

Средняя скорость истечения воздуха через приточные отверстия vотв, м/c:

где νвх — средняя скорость на входе в начальном сечении воздуховода, м/с.

Таким образом, полные потери давления в воздуховоде, включающие по-

Пример 8.1. Рассчитать воздуховод равномерной раздачи (т. е. определить форму задней стенки и величину полного давления в начальном сечении) длиной l = 7,2 м. Начальное сечение воздуховода имеет форму квадрата со сторонами а1 = b = 0,3 м.

Количество воздуха, подлежащее раздаче, Lпр = 5 900 м3/ч. Для выпуска воздуха служат 18 одинаковых отверстий площадью 0,01 м2 каждое, снабженных патрубками с направ-

ляющими решетками.

При = 0,02 вспомогательная величина А = l / 4b = 0,02 7,2 / (40,3) = 0,12. Составим вычислительную таблицу, выписав значения α и (первая и вторая строчки таблицы) для значений х от 0 до 1,0 и значения величины А = 0,12 (табл. 8.5).

250

Таблица 8.5

Расчет поперечного сечения воздуховода равномерной раздачи

По (8.18) статическое давление в воздуховоде равномерной раздачи (постоянное по всей длине) рст = 120 Па. Динамическое давление в начальном сечении воздуховода (8.20) составляет рдин = 204 Па. Полное давление в начальном сечении воздуховода:

р = 120 + 204 = 324 Па.

Воздуховод равномерной раздачи может быть приспособлен для двусто-

роннего выпуска воздуха. Для этого выпускные отверстия следует располагать на двух параллельных стенках воздуховода.

Воздуховоды равномерного всасывания

В таких воздуховодах необходимо иметь одинаковые скорости (и объемы воздуха) всасывания на всем протяжении воздуховодов. Их расчет осуществля-

ется по графику, представленному на рис. 8.11, показывающему функциональ-

ную зависимость:

где vуд — скорость воздуха в конце воздуховода, м/с; vо — скорость в щели при х = 0, м/с;

vх — скорость в щели на расстоянии х, м/с; l — длина щели, м.

Пример 8.2. Определить размеры щели для воздуховода равномерного всасывания квадратного сечения длиной l = 2,5 м при его площади поперечного сечения А = = 0,316 0,316 = 0,1 м2 и расходе удаляемого воздуха Lуд = 3 600 м3/ч.

Находим скорость в начале воздуховода vуд = 1 / 0,1 = 10 м/с. Задаемся скоростью в начале щели при х / l = 0; vо = 5 м/с. Разбиваем длину воздуховода l = 2,5 м на пять равных частей и находим по кривой vуд / vо = 2 (рис. 8.11) значение относительных скоростей vх / vо на

При переходе к абсолютным значениям ширина щели bх на расстоянии х определяется из условия постоянства расхода по длине щели, т. е. vхbх = const. На каждом из 5-и участков расход удаляемого воздуха составляет Lуч = Lуд / 5 = 3 600 / 5 = 720 м3/ч. На первом (наиболее удаленном) участке воздуховода равномерного всасывания длиной lуч = 2,5 / 5 = 0,5 м (х / l =

251

0) и соотношении vх / vо = 1,0 ширина щели находится из соотношения Lуч = 3 600vоlучbx =

Рис. 8.11. График для расчета щели равномерного всасывания

8.4. Реверсивные системы вентиляции сельскохозяйственных зданий

Реверсивная система активной вентиляции хранилищ

Принципиальная схема реверсивной системы активной вентиляции хра-

нилища изображена на рис. 8.12. При ее работе происходит поочередная смена продувок по схемам подачи воздуха «снизу вверх» и «сверху вниз» насыпей сочного растительного сырья.

В основной период хранения приготовление приточного воздуха осу-

ществляется путем смешивания минимально необходимого количества наруж-

ного воздуха Lн с рециркуляционным Lрец, забираемым из хранилища по рецир-

куляционному воздуховоду 5. В этом режиме эксплуатации реверсивной систе-

мы активной вентиляции при работе вентилятора 2 арматура 6, 7, 8, 9 открыта полностью или частично, а 10 и 11 закрыта.

252

Рис. 8.12. Схема движения воздушных потоков в реверсивных системах активной вентиляции хранилищ при подаче воздуха: «снизу вверх»; ----- «сверху вниз»

Прошедший через насыпь воздух в количестве Lн = Lоб − Lрец удаляется в атмосферу, остальная часть направляется на рециркуляцию.

Подача воздуха «сверху вниз». В период охлаждения в насыпь поступает только наружный воздух в количестве Lоб = Lн. Вентилятором 2 атмосферный воздух забирается через вытяжную шахту 4, проходит через насыпь 1 и удаля-

ется в атмосферу. Открыта запорная арматура 8, 10, 11, закрыта 6, 7, 9.

Основной период хранения характеризуется смешиванием наружного (Lн)

и рециркуляционного (Lрец) воздуха в свободной от продукции верхней части хранилища перед поступлением его в насыпь. Открыты дроссели (шиберы) 8, 9, 10, 11; закрыты 6, 7.

При наличии двух вентиляторов (одного для продувки «снизу вверх» и

другого для продувки «сверху вниз») эксплуатация реверсивной системы ак-

тивной вентиляции упрощается, но одновременно усложняется их конструк-

тивное исполнение из-за наличия дополнительного инженерного оборудования.

Период охлаждения. Охлаждение насыпи происходит послойно. Для предотвращения перетоков теплоты из нижних слоев в верхние (продувка «сни-

зу вверх») или из верхних в нижние (продувка «сверху вниз») время продувки в каждом направлении следует ограничивать прохождением теплового фронта середины всей высоты насыпей, т. е. сняв теплоту с наиболее нагретых слоев.

При этом экономится около 50 % времени работы систем активной вентиляции.

253

Значение коэффициента использования вентиляции (п. 3.2.1) при реверсивной схеме работы Квентр примет вид:

Величина коэффициента Квентр , полученная с учетом (8.23), приведена на рис. 3.2. На оси ординат слева даны значения коэффициента Квент при продувке

«снизу вверх», справа — значения Квентр при реверсивном режиме работы (про-

дувка «сверху вниз»).

Основной период хранения. В основной период хранения клубней значе-

ние коэффициента использования системы вентиляции при подаче воздуха

«снизу вверх» для насыпей высотой hнас, м, при удельном расходе воздуха L , м3

/(м3·ч), составляет [3]:

При реверсивной подаче воздуха в насыпь формула (8.24) принимает вид:

вверх», так и при реверсивной работе приведена на рис. 8.13.

Рис. 8.13. Графическая зависимость для расчетов коэффициентов Квент и Квентр в основной период хранения картофеля

254

Пример 8.3 Определить режимы работы систем активной вентиляции в проектируемом картофелехранилище емкостью Gр = 1 000 т. Высота загрузки hнас = 3,0 м, удельный рас-

ход воздуха Lопт = 60 м3/(м3·ч).

В период охлаждения начальная разность температуры насыпи и охлаждающего воздуха tо = 14 °С; скорость охлаждения клубней tопт = 0,04 °С/ч; интенсивность биологических тепловыделений qсрс = 100 кДж/(м3·ч).

Параметр охлаждения эф = 104·0,04 / 100 = 4 м3· С/кДж. Приведенный расход воздуха Lэф = 60·14 / 100 = 8,4 м3·°С/кДж. Диапазон расхода воздуха определяется условием

Lопт 3,8·100 + 1,1·104·0,04 = 58 м3/(м3·ч).

Коэффициент использования вентиляции Квент в период охлаждения при продувке

«снизу вверх» равен: Квент = 2(1 + 0,25·4) / (1 + 1,50·8,4) = 0,3.

Время работы САВ в течение суток zвент = 0,3·24 = 7,2 ч. При реверсивной продувке это время уменьшается и составляет zвентр = 0,5·24·0,3 = 3,6 ч.

В основной период хранения tо = 2,0…2,5 °С; температура воздуха в нижней части

хранилища t = 1,0 °С; qсрс = 43,5 кДж/(м3·ч); коэффициент использования вентиляции при

хр

продувке «снизу вверх» (рис. 8.13) составляет Квент = 0,16; время работы САВ zвент = 24·0,16 = 3,5…4,0 ч/сут.

При реверсивном режиме работы САВ: zвентр = 0,5·24·0,16 2 ч/сут.

Пример 8.4. Определить режимы работы прямоточных и реверсивных систем активной вентиляции в эксплуатируемом картофелехранилище.

При нахождении режимов работы САВ в существующих картофелехранилищах первоначально измеряется расход воздуха, подаваемого в насыпь. Пусть измеренный расход воздуха составляет L = 40 м3/(м3·ч).

В период охлаждения tо = 10 С; tопт = 0,04 °С/ч; qсрс = 100 кДж/(м3·ч);

эф = 104·0,04 / 100 = 4 м3·°С/кДж; Lэф = 40·10 / 100 = 4 м3·°С/кДж. При продувке насыпи «снизу верх» Квент = 2(1 + 0,25·4) / (1 + 1,5·4) = 0,57. Время работы САВ zвент = 0,57·24 = 13,5…14 ч/сут.

Таким образом, в рассматриваемом случае в период охлаждения система вентиляции может обеспечивать технологические температурные параметры в насыпи клубней при наличии в течение суток температуры наружного воздуха tн ≤ 1,0…1,5 °С не менее 13…14 ч. Если zвент 13,5 ч, то при существующей производительности САВ требуется искусственное охлаждение приточного воздуха или реконструкция системы активной вентиляции с целью увеличения ее производительности.

При реверсивном режиме время работы систем активной вентиляции снижается прак-

тически в два раза и составляет zвентр = 0,5·0,57·24 7 ч.

Таким образом, в данном случае САВ удовлетворяет технологическим требованиям к режимам работы; охлаждение насыпи возможно проводить в наиболее холодные ночные часы (Квент 0,3) без использования искусственных источников холода.

Реверсивные системы вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений

Реверсивные системы вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений в зависимости от периода года или технологических требований могут быть приточными или вытяжными. Реверсивные вентиляторы могут рас-

255

полагаться в вытяжных шахтах. Такие схемы вентиляции применяются в телят-

никах, в помещениях для поросят. Приточно-вытяжные шахты с реверсивными вентиляторами служат для удаления воздуха из верхней зоны в холодный пери-

од года и для подачи дополнительного количества наружного воздуха в теплый период года. В теплый период загрязненный воздух из помещения удаляется через открытые оконные проемы и ворота. Такие приточно-вытяжные шахты,

оборудованные дополнительно установками для нагревания воздуха, могут быть рекомендованы как основные системы отопления и вентиляции помеще-

ний для выращивания телят и поросят.

В птичниках при клеточном и напольном содержании птиц применяется воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией. Отопительно-

вентиляционные агрегаты серии «Климат-4» устанавливаются в глухих про-

дольных наружных стенах. В холодный период года наружный воздух децен-

трализовано нагревается в агрегатах и подается в птичник. Удаление отрабо-

танного воздуха происходит через вытяжные шахты. В теплый период года воздух из помещения содержания птиц удаляется реверсивно работающими осевыми вентиляторами, приток воздуха происходит через вытяжные шахты.

Аэродинамический расчет реверсивных систем вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений и режимов их эксплуатации по периодам года проводится по изложенной выше методике. Тепловой баланс помещений для животных, птиц и их молодняка определяется как для неотапливаемых поме-

щений с учетом режимов работы реверсивных систем. В исключительных слу-

чаях возможна подача искусственной теплоты для молодняка животных и птиц с учетом величины условной температуры наружного воздуха tнр (рис. 3.7).

Реверсивные системы активной вентиляции для сушки травы

Многочисленные эксперименты по попеременной подаче воздуха «снизу вверх» и «сверху вниз» не подтвердили опасения о возможности конденсации водяных паров в процессе сушки травы.

256

Этот факт можно объяснить следующими особенностями слоя сохнущей травы в отличие от насыпи сочного растительного сырья.

Во-первых, высокая плотность и относительно малая пористость слоя травы практически полностью предотвращают естественные конвективные то-

ки воздуха и перенос теплоты в цикле неработающей системы активной венти-

ляции.

Во-вторых, при влажности воздуха выше гигроскопической (wтр > wг) до-

ля поверхности травы, участвующей во влагообмене, высока (εи 0,5). Поэтому преобладающий эффект охлаждения насыпи травы происходит за счет испари-

тельного охлаждения в цикле вынужденной конвекции.

В-третьих, необходима цикличность режимов работы систем, чередую-

щих самосогревание травы за счет биологических тепловыделений и последу-

ющего охлаждения, сопровождающегося сушкой.

Динамика процессов тепломассообмена в слое сохнущей травы аналогич-

на охлаждению насыпи картофеля в период охлаждения (отсутствует нараста-

ющий градиент температуры по высоте, вызванный переносом теплоты есте-

ственной конвекцией) или насыпи кочанов капусты, в которой также преобла-

дает эффект испарительного охлаждения. Поэтому в слое сохнущей травы при работе систем активной вентиляции как при подаче воздуха «снизу вверх», так и при подаче «сверху вниз» или «сверху вбок» (зависит от конструктивных особенностей установок) отсутствуют теплофизические причины возникнове-

ния условий для конденсации водяных паров. Следствием этого факта является равнозначность по эффективности направлений продувки слоя травы.

Следует отметить, что скорость воздуха во всасывающем факеле на уда-

лении уже в 1…2 калибра подчиняется закономерностям для точечных стоков на плоскости или в пространстве, что способствует более равномерной продув-

ке слоя травы. Работа под разрежением предотвращает и конденсацию водяных паров на наружных поверхностях сохнущей травы. За рубежом широко приме-

няются сенохранилища для сушки травы и хранения сена с реверсивными си-

стемами активной вентиляции и отсосом воздуха через центральный канал.

257

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1.Дать анализ характеристикам наружного климата для охлаждения сочного растительного сырья в осенний период в регионах с расчетной температурой наружного воздуха в холодный период года tн = –20 °С, –30 °C, –40 °С.

2.Получить зависимости для определения расхода холода для охлаждения сочного растительного сырья в период охлаждения продукции.

3.Объяснить физический принцип работы и конструктивные особенности вихревых воздухоохладителей.

4.Указать основные факторы, определяющие массовый расход холодного

инагретого воздуха, генерируемого вихревой трубы.

5.Обосновать аэродинамические особенности расчета воздуховодов равномерной раздачи и равномерного всасывания воздуха.

6.Объяснить принцип работы и конструктивные особенности реверсивных систем вентиляции в овощекартофелехранилищах, животноводческих и птицеводческих помещениях и в установках по сушке травы.

7.Сформулировать, в чем заключается экономичность применения реверсивных систем вентиляции.

9. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

МИКРОКЛИМАТА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ЗДАНИЯ

Объект для расчета: птичник на nр = 235 000 голов. Район постройки птичника: Нижегородская область, Россия. Технология содержания: куры яич-

ной породы; содержание птиц клеточное; количество ярусов клеток в ряду — 8;

количество рядов клеток длиной 133,0 м вдоль птичника — 8; ширина сдвоен-

ной клетки 1,28 м. Масса одной птицы рпт = 1,6 кг (согласно технического зада-

ния). Объемно-планировочное решение птичника: длина 135,5 м; ширина 21,0 м;

высота наружных стен 6,4 м; высота в коньке 8,6 м; уклон кровли 20° (рис. 9.1, 9.2). В обеих продольных стенах птичника имеются воздухоприемные клапаны в один и два яруса по высоте. Общее количество клапанов — 80 шт. Размер двух клапанов 1,0 0,9 м; размер двух других клапанов 3,0 0,9 м; остальные клапаны имеют размер 4,0 0,9 м.

258

Рис. 9.1. План-схема птичника

Рис. 9.2. Разрез птичника 1-1

9.1. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций

Исходные данные

Параметры наружного воздуха: средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (параметр Б) tн.Б = −31 °С; средняя макси-

мальная температура наиболее теплого месяца (параметр А) tн.А = 21,2 °С [38].

Параметры внутреннего воздуха: требуемая температура в отопительный период года tв = 14…18 °С [39], принимаем tв = 14 °С; требуемая относительная важность воздуха в этот период φв = 40…75 %, принимаем 75 %; температура в теплый период года tв = tн + 5 °С; максимально допустимая температура tвmax =

31 °С.

259