Ділянка № 2

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=315 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 1416 /3600·2 ·(3,14·0,315² /4–3,14·0,25² /4) = 6,8 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=6,8 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=6,8/8,0=0,85, _мр=1,15 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,7, _звуж=0,1;

= 1,15+0,1 = 1,25.

Ділянка № 3

Приймаємо муфтовий розподільник d _мр=355 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 2124 /3600·2 ·(3,14·0,355² /4–3,14·0,28² /4) = 7,8 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=7,8 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=7,8/9,6=0,81, _мр=1,05 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,7, _звуж=0,1;

= 1,05+0,1 = 1,15.

Ділянка № 4

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=400 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 2832 /3600·2 ·(3,14·0,4² /4–3,14·0,315² /4) = 8,2 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=8,2 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=8,2/10,1=0,81, _мр=1,05 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,7, _звуж=0,1;

= 1,05+0,1 = 1,15.

Ділянка № 5

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=450 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 3540 /3600·2 ·(3,14·0,45² /4–3,14·0,355² /4) = 8,2 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=8,2 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=8,2/9,9=0,83, _мр=1,1 (за табл.3.5);

звуження, при l/d = 0,8, _звуж=0,1;

= 1,1+0,1 = 1,2.

Ділянка № 6

Приймаємо муфтовий розподільник d_мр=500 мм. Визначаємо швидкість повітря в щілині муфтового розподільника

V_мр= 4250 /3600·2 ·(3,14·0,5² /4–3,14·0,4² /4) = 8,4 м/с ,

це знаходиться в межах швидкостей, що рекомендуються, 3< V_мр=8,4 м/с<9.

Місцеві опори:

муфтовий розподільник, при V_мр/V_п=8,4/9,4=0,9, _мр=1,25 (за табл.3.5);

4 відводи під кутом 90^о _в=0,25·4=1,0;

звуження, при l/d = 0,8, _звуж=0,1;

трійник на відгалуженні, при L_o/L_с=0,5,F_o/F_c=0,5, _т=0,7;

= 1,25 +1,0+ 0,1+0,7= 3,05

Ділянка № 7

Місцеві опори:

2 відводи під кутом 90^о, _в=0,25·2=0,5;

трійник на прохід, при L_o/L_п> 0,01та F_п/F_с= 1, _т=0,18;

дросель клапан, _д=2,5;

сітка, _с=0,93;

дифузор та конфузор на приєднанні повітроводу до

електрокалорифера, при F_o/F₁>0,6 та =20⁰, _диф=0,09,

_конф=0,2;

конфузор та дифузор на приєднанні повітроводів до вентилятора, при F_o/F₁>0,5 та =20⁰, _диф=0,11,

_конф=0,2;

= 0,5+0,18+0,93+2,5+0,11+0,2+0,09+0,2=4,71.

9.Визначаємо загальний гідравлічний опір системи повітряного опалення за формулою (3.8):

P_сист = P_сп +P_ек = 915,2+250= 1165,2 Па,

де P_ек = 250 Па - гідравлічний опір електрокалорифера;

 P_сп = 915,2 Па - гідравлічний опір системи повітроводів (табл.4.2).

Підбір радіального вентилятора.

1. Визначаємо тиск, який повинен розвивати радіальний вентилятор з урахуванням коефіцієнта запасу на тиск 1,1…1,2 (приймаємо 1,2):

P_в = 1,2  P_сист = 1,2·1165,2= 1398 Па.

2. Приймаємо продуктивність вентилятора, яка має дорівнювати витраті повітря в системі повітряного опалення:

L_в = L_сист = 8500 м³/год.

3. Вибираємо вентилятор за продуктивністю L_в= 8500 м³/год та втратами тиску P_в = 1398 Па. За довідником [6] рис.1.8., приймаємо радіальний вентилятор Ц4-75 №6,3, який при продуктивності L_в =8500 м³/год забезпечує тиск P_в = 1600 Па.

Конструктивні характеристики вибраного вентилятора Ц4-75 №6,3: колесо 1,05 D_ном , n=1450 об/хв, =0,75; електродвигун АО2-51-4, N_у=7,5 кВт, n=1440 об/хв, виконання 1. Маса вентилятора з електродвигуном 258 кг.

Б. Варіант системи розподілу повітря в теплиці перфорованими повітроводами постійного перерізу з поліетиленової плівки.

План розміщення обладнання та аксонометрична схема цього варіанту системи з електрокалорифером наведені на рис.11. Прийняті два паралельно прокладені перфоровані повітроводи з поліетиленової плівки (розрахункові ділянки 1 та 4), завдовжки на 0,5 м менше за довжину прогону (А=50 м), тобто l_п = 49,5 м кожний. Інші ділянки (2 і 3) повітроводів з листової сталі забезпечують подачу повітря від місця забору до перфорованих розподільних повітроводів. Довжина цих ділянок наведена на схемі.

При виконанні гідравлічного розрахунку повітроводів з поліетиленової плівки окрім раніше наведених вихідних даних маємо такі додаткові вимоги:

1. Максимально допустима температура повітря на вході в повітровід з перфорованої поліетиленової плівки t_{in max}  60°С;

2. За технологією вирощування рослин максимально допустима температура повітря у зоні рослин t_д  30°С, а швидкість повітря на осі струмини, яка витікає з отворів перфорації, W_д  2 м/с;

3. Відстань від отворів перфорації повітроводу до рослин повинна знаходиться в межах S = 0,5…1,5 м;

Гідравлічний розрахунок.

1. Визначаємо загальну витрату повітря в системі повітряного опалення за формулою (3.9) з використанням розрахованої раніше максимальної дійсної температури повітря на виході з електрокалорифера t_{in д} = 56,2 °С (стор. 30):

L = 102182·(273+56,2)/342·(56,2-16)· 10³ = 2,46 м³/с.

2. Розраховуємо витрату повітря у початковому перерізі кожного з двох повітроводів з перфорованої поліетиленової плівки за формулою (3.10):

L_o = 2,46 / 2 = 1,23 м³/с.

3. Визначаємо оптимальний діаметр за формулою (3.11):

d_опт = 4,5·50·(273+ 56,2)^0,1/ 1,23 ^0,1 ·10³ = 0,394 м = 394 мм.

4. Приймаємо стандартний діаметр повітроводу d = 400 мм = 0,4 м.

5. Визначаємо дійсну швидкість повітря у початковому перерізі повітроводу при прийнятому діаметрі за формулою ( 3.12 ):

V_o = 1,27·1,23 / 0,4² = 9,8 м/c.

6. Визначаємо параметр l за формулою ( 3.13 ):

 l = 9000 ·49,5· (273+ 56,2)^0,1 / 0,4 ·1,23^0,1 = 1,9 < 2.

7. Визначаємо відносну довжину

l =l_п/d = 49,5/0,4 = 123,8.

8. Визначаємо початковий температурний напір

 = t_in – t_wz = 56,2-16 = 40,2°C.

9. Визначаємо за допомогою рис. 1 за розрахованими значеннями d= 0м, V= 9,8 м/ста  = 40,2°C коефіцієнт теплопередачі крізь стінку поліетиленового (ПЕ) повітроводу

k_o = 4,6 Вт/м² °C.

10. Визначаємо параметр k_o/V_о:

k_o/V_о = 4,6 / 9,8 = 0,47.

11. За значеннями k_o/V_о= 0,47, l =123,8 та l = 1,9 знаходимо за допомогою рис. 2 ступінь максимальної нерівномірності розподілу повітря _a та відносну площу отворів перфорації f :

_a = 1,78; f = 3,05

12. Визначаємо швидкість виходу повітря з отворів перфорації за формулами (3.14, 3.16):

середню, W_cp= 9,8/3,05 = 3,22 м/c;

максимальну (в кінці повітроводу),

W_mах = 2·1,78·3,22/(1,78+1) = 4,12 м/c.

13. Визначаємо орієнтовний діаметр отворів перфорації за умови забезпечення нормованої швидкості повітря на осі струмини W_д= 2 м/с за формулою (3.17) при прийнятому значенні S = 0,5 м.

d_o = 0,5·2 / 7,97· [(273+16)/ (273+ 56,2)]^0,5 ·4,12 = 0,032 м

Приймаємо діаметр отворів перфорації з заокругленням до 5 мм у менший бік: d_o = 30 мм = 0,03 м.

14. Визначаємо потрібну кількість отворів перфорації за формулою (3.18):

n = 3,05 ( 0,4/0,03 )² = 544 шт.

15. Визначаємо крок отворів перфорації за формулою (3.19), якщо кількість рядів отворів перфорації N = 4:

а = 4 · 49,5 / 544 = 0,364 м  0,2 м.

16. Знаходимо за допомогою рис.3 коефіцієнт загального опору повітророзподільника за відомими значеннями _a = 1,78 та f = 3,05:

 = 1,27

17. Розраховуємо повний гідравлічний опір повітроводу з перфорованої поліетиленової плівки за формулою (3.20)

P=171 · 1,27 · 9,8² / (56,2+273) = 63,6 Па .

Приймаємо до установки два повітроводи з перфорованої поліетиленової плівки з такими параметрами для кожного:

діаметр – 400 мм,

довжина – 49,5 м,

кількість рядів отворів перфорації – 4,

діаметр отворів перфорації – 30 мм,

кількість отворів перфорації – 544 шт.,

крок отворів перфорації – 364 мм,

гідравлічний опір повітроводу з ПЕ плівки – 63,6 Па,

18. Далі підраховуємо за загальновідомою методикою [6,9] гідравлічний опір інших ділянок системи повітряного опалення, які виготовлені із листової сталі і показані на рис.11 (ділянки 2 та 3). Результати розрахунку зводимо до табл. 4.3

Таблиця 4.3

Гідравлічний розрахунок системи повітряного опалення

№ ділянки	Довжина ділянки, lд, м	Кількість повітря, Lд , м3/год	Діаметр повітроводу, dп, мм	Швидкість повітря в повітроводі, Vп, м/с	Питома втрата тиску на тертя, R, Па/м	Коефіцієнти місцевих опорів, 	Динамічний тиск, Pд, Па	Втрати тиску на ділянці,  Pділ, Па
1	49,5	4250	400	-	-	-	-	63,6
2	12	4250	400	9,4	2,2	1,7	54,0	118,2
3	6,5	8500	560	9,6	1,5	4,71	56,4	275,4
								457,2

Розрахунок коефіцієнтів місцевих опорів (до табл.4.3)

Ділянка № 2

Місцеві опори:

4 відводи під кутом 90⁰, _в=4·0,25=1,0;

трійник на відгалуження, при L_o/L_с =0,5, F_o/F_c = 0,5, _т=0,7;

= 1,0 + 0,7 = 1,7.

Ділянка №3

Місцеві опори на цій ділянці такі, як на ділянці 7 варіанту розподілу повітря в теплиці повітроводами з муфтовими розподільниками.

Тобто, = 4,71.

19. Розраховуємо загальний гідравлічний опір системи повітряного

опалення за формулою (3.8):

 P =  +  Па

Підбір радіального вентилятора.

1. Визначаємо тиск, який повинен розвивати радіальний вентилятор з урахуванням коефіцієнту запасу на тиск 1,1…1,2 (приймаємо 1,2):

P_в = 1,2  P_сист = 1,2 · 707,2= 848,6 Па.

2. Приймаємо продуктивність вентилятора, яка має дорівнювати витраті повітря в системі повітряного опалення:

L_в = L_сист = 8500 м³/год.

3. Вибираємо вентилятор за розрахованими продуктивністю L_в= 8500 м³/год та втратами тиску P_в = 848,6 Па. За довідником [6] рис.1.15, приймаємо радіальний вентилятор Ц4-75 №6,3, який при продуктивності L_в =8500 м³/год, забезпечує тиск P_в = 1080 Па.

Конструктивні характеристики вибраного вентилятора: Ц4-75 №6,3: колесо 0,95 D_ном , n=1450 об/хв, =0,76; електродвигун АО2-41-4, N_у=4,0 кВт, n=1440 об/хв, виконання 1. Маса вентилятора з електродвигуном 197 кг.

Рис. 4. План теплиці

Рис. 5. Поперечні перерізи прогонів теплиці з водяним опаленням

Рис. 6. Поперечні перерізи прогонів теплиці з повітряним опаленням

Р ис. 7 Аксонометрична схема системи водяного опалення крайнього прогону

Рис. 8 Аксонометрична схема системи водяного опалення середнього прогону

Р ис. 9 Аксонометрична схема системи ВС-1K підпокрівельного опалення крайнього прогону

Рис. 10 Аксонометрична схема системи ВС-1С підпокрівельного опалення середнього прогону

Р ис. 11 Аксонометрична схема системи повітряного опалення, варіант з перфорованими повітророзподільниками

Рис. 12 Аксонометрична схема системи повітряного опалення, варіант з муфтовими повітророзподільниками

Додаток