Теплопостачання об’єктів сільськогосподарського призначення

Теплопостачання об’єктів сільськогосподарського призначення

Методичні рекомендації щодо виконання курсового проекту з дисципліни «Теплотехніка та використання тепла» для студентів спеціальності 6.091901 «Енергетика сільськогосподарського виробництва»

Бережани - 2008

Методичні рекомендації щодо виконання курсового проекту з дисципліни «Теплотехніка та використання тепла»

//Укладачі: Білик С.Г., Бунько В.Я.- Бережани: Навчально-видавничо-дорадницький центр “Нововведення”, 2008-56с.

 

 

ВІДОКРЕМЛЕНИЙ СТРУКТУРНИЙ ПІДРОЗДІЛ

НАЦIОНАЛЬНОГО АГРАРНОГО УНIВЕРСИТЕТУ

«БЕРЕЖАНСЬКИЙ АГРОТЕХНIЧНИЙ ІНСТИТУТ»

 

Навчальне видання

Методичні рекомендації щодо виконання курсового проекту з дисципліни «Теплотехніка та використання тепла»

 

Наведено теоретичні відомості та методика розрахунку систем теплопостачання у сільськогосподарському виробництві, а також проектування систем теплопостачання будівель різного призначення, сушарок та споруд захищеного ґрунту згідно з програмою дисципліни «Теплотехніка та використання тепла».

 

Укладачі:

Кандидат технічних наук, доцент Білик С.Г.

асистент Бунько В.Я.

 

 

Рецензенти: - д.т.н. професор Гевко Б.М. – завідувач кафедрою «Технологія машинобудування» Тернопільського державного технічного університету ім.І.Пулюя.

- к.т.н. Нагірний Ю.П. – завідувач відділом науково-дослідної роботи ВСП НАУ «Бережанський агротехнічний інститут».

Методичні рекомендації розглянуто і затверджено на засіданні кафедри енергетичних засобів та енергопостачання.

Протокол №_ 6 _ від «_ 16 _» _ 01 __ 2008р.

 

 

Друкується за рішенням науково-методичної ради ВСП НАУ «Бережанський агротехнічний інститут». Протокол №____ від «__» ___ 2008р.

© Білик С.Г., 2008

© Бунько В.Я., 2008

© НВДЦ «Нововведення» 2008

Вступ

Курсове проектування є складовою частиною навчального процесу при підготовці майбутніх спеціалістів. Його завдання - систематизувати, розширити та поглибити теоретичні знання з дисципліни. Курсове проектування сприяє формуванню здібностей самостійно вирішувати конкретні інженерні задачі При цьому студент набуває досвіду з використання нормативної, довідникової та навчальної літератури.

Курсовий проект складається із розрахунково-пояснювальної записки та графічної частини.

Розрахунково-пояснювальну записку необхідно виконувати на аркушах паперу формату А4.

Перша сторінка розрахунково-пояснювальної записки - це титульний лист, друга - завдання на курсовий проект, потім зміст, вступна частина і окремі-розділи проекту. Розрахунки повинні супроводжуватись відповідними схемами та графіками. Скорочувати слова в тексті та підписах не дозволяється, за виключенням випадків, передбачених ДСТУ.

При розрахунках необхідно записувати формули, підставляти відповідні величини і без проміжних обчислювань записувати підсумковий результат. Літери, які входять до формул для позначення величин, необхідно пояснити, формули пронумерувати, розрахунки виконати в міжнародній системі одиниць (СІ).

У кінці розрахунково-пояснювальної записки розташувати перелік використаної літератури. При посиланні в тексті на використану літературу необхідно в квадратних дужках вказати порядковий номер, який вона має в списку літератури.

Графічна частина узгоджуються з керівником курсового проекту і виконується відповідно до Єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД) на аркушах формату А1. Оформляються розрахунково-пояснювальна записка та креслення відповідно до ДСТУ.

Виконані проекти підписуються керівником і допускаються до захисту.

Методичні вказівки включають:

1. Розрахунок системи опалення житлових, громадських і виробничих будівель.

2. Тепловий розрахунок сушіння зерна.

3. Розрахунок опалення споруд захищеного ґрунту.

Розрахунок опалення та вентиляції будівель

Сучасне сільське господарство є значним споживачем паливно-енергетичних ресурсів, які використовуються на опалення, вентиляцію та гаряче. водопостачання житлових, адміністративних і виробничих будівель, а також на технологічне теплопостачання тваринницьких ферм і комплексів, споруд захищеного ґрунту, ремонтних майстерень та підприємств для переробки і зберігання сільськогосподарської продукції.

Раціональне використання паливно-енергетичних ресурсів та зменшення витрат палива та енергії можливі лише при правильному виборі джерел енергії та систем теплопостачання конкретних сільськогосподарських об'єктів.

Вихідними даними для виконання розрахунку є:

ü район розташування господарства (кліматичні умови);

ü призначення приміщення (адміністративне, житлове, побутове, виробниче, тощо);

ü площа поверхні зовнішніх огороджень та теплофізичні характеристики будівельних матеріалів.

Під час виконання розрахунків опалення та вентиляції за укрупненими показниками задаються тип приміщення та його будівельний об'єм за зовнішнім обміром.

Тепловий розрахунок зерносушарки.

Загальні відомості.

Сушіння сільськогосподарської продукції має важливе народногосподарське значення і є необхідною ланкою серед заходів щодо зберігання і підвищення якості зернової продукції, зелених кормів тощо.

Значна частина зібраного урожаю зерна (близько 40-60 %) досушується, тому що при великій вологості процеси дихання і життєдіяльності проходять з більшою інтенсивністю, в результаті чого створюються умови для швидкого розвитку мікроорганізмів та шкідників зерна.

Процес сушіння є не тільки теплотехнічним, який передбачає термічне зневоднення продукту, а й технологічним, бо при цьому завершується формування структури, змінюються структурно-механічні, технологічні та біологічні властивості. Висушене зерно добре зберігається, а при переробці в млинах зменшуються витрати енергії та збільшується вихід борошна. Сушіння посівного зерна підвищує його схожість.

Залежно від способу підведення теплоти розрізняють конвективний, контактний (кондуктивний), радіаційний способи сушіння, а також сушіння сублімацією, струмом високої частоти (СВЧ), комбіноване. Найпоширенішим є конвективний спосіб сушіння нагрітим повітрям або сумішшю повітря і топкових газів.

Для сушіння зерна конвективним способом найчастіше використовують шахтні сушарки з коробами. На рис. 2.1. показана схема стаціонарної зерносушарки СЗС-8. Вона складається із двох шахт і топки. Завантаження і розвантаження сушарки здійснюється порціями. Кожна шахта обслуговується окремим вентилятором, який працює на всмоктування. До складу кожної шахти входить дві сушильні камери і камера для охолодження.

Рис. 2.1. Схема зерносушарки СЗС-8.

Сушильний агент надходить до верхньої і нижньої сушильних камер в поперечному напрямку по коробах за рахунок розрідження, яке створюється вентилятором. В охолоджувальну камеру спрямовується холодне повітря. Відпрацьований сушильний агент і холодне повітря всмоктуються вентилятором.

Вологе зерно порціями подається в сушильні бункери і під дією власної ваги рухається по шахті зверху вниз, проходить верхню і нижню сушильні камери, а також камеру проміжного охолодження. Зниження температури зерна сприяє прискоренню процесу сушіння в другій камері. Після камери охолодження зерно надходить до розвантажувальних норій.

Крім сушарки СЗС-8, на сільськогосподарських підприємствах використовуються інші сушарки шахтного типу: СЗШ-16, СЗСК-4, ЗСПЖ-8 (пересувні), а також барабанні зерносушарки продуктивністю 4 та 8 т/год (СЗСБ-4 і СЗСБ-8).

У даному розділі викладений графо-аналітичний метод розрахунку шахтної зерносушарки, яка працює на суміші повітря і топкових газів.

Вихідні дані для розрахунку:

ü культура і призначення зерна;

ü маса зерна, яка надходить до сушарки М₁, кг/год;

ü початкова вологість зерна ω₁, %;

ü температура зерна на вході в сушарку θ₁, ^оС;

ü кінцева вологість зерна (після сушіння) ω₃, %;

ü паливо, на якому працює зерносушарка і його родовище;

ü параметри зовнішнього повітря: температура, t_о,°С, відносна вологість, φ, %.

Розрахунок І зони сушіння.

2.4.1. Матеріальний баланс сушарки.

Вміст сухої речовини зерна при сушінні залишається незмінним і визначається за формулою:

(2.10)

Тоді маса зерна на виході із сушарки М₃, кг, становитиме:

(2.11)

Кількість вологи W, кг, яка випаровується в процесі сушіння, дорівнює різниці мас зерна до і після сушіння:

(2.12)

Частку випаруваної вологи в першій зоні сушарки орієнтовно можна прийняти 0,55. Тоді кількість вологи, яка випарувалась у першій зоні сушарки, становитиме:

(2.13)

Маса вологого зерна на виході із першої зони сушіння становитиме:

кг. (2.14)

Вологість зерна після першої зони сушіння визначають за формулою:

(2.15)

2.4.2. Витрати сухого сушильного агента.

Розраховують на основі рівняння балансу вологи

(2.16)

де - кількість вологи, яка вноситься в І зону сушіння зерном, кг/год;

- кількість вологи, яка виноситься із І зони сушіння зерном, кг/год;

- кількість вологи, яка вноситься сушильним агентом, кг/год;

- кількість вологи, яка виноситься сушильним агентом, кг/год.

Враховуючи, що витрати сушильного агента можна розрахувати за формулою:

(2.17)

Питомі витрати сушильного агента на 1 кг випаруваної вологи становитимуть:

(2.18)

Вологовміст сушильного агента на виході із першої зони сушіння d₂ знаходять за формулою (2.33) (див.п.2.5.2).

2.4.3. Витрати теплоти на сушіння зерна.

Визначають за рівнянням теплового балансу сушильної камери

(2.19)

У лівій частині рівняння теплота, внесена в І зону сушильної камери зовнішнім повітрям - , вологою, що є в зерні - та від нагрівального приладу - . В правій частині сумарні втрати теплоти з відпрацьованим сушильним агентом - , на нагрівання зерна - та втрати в навколишнє середовище через стінки сушильної камери -

Витрати теплоти на сушіння дорівнюють кількості теплоти, підведеної на підігрівання сушильного агента,

(2.20)

Витрати теплоти на нагрівання зерна визначають за формулою:

(2.21)

де θ₁ і θ₂ – відповідно температура зерна на вході і виході із першої зони сушарки. При двоступінчастому режимі сушіння θ₂ можна прийняти на 15⁰С нижчою допустимої температури зерна , а при одноступінчастому режимі сушіння θ₂= . (2.22)

С₂ – теплоємність зерна на виході із першої зони сушіння, кДж/(кг·К).

Визначають за формулою:

(2.23)

де С_с – теплоємність сухого зерна, яку можна прийняти 1,55 кДж/(кг·К).

Питомі втрати теплоти на нагрівання зерна становитимуть:

кДж/(кг·К). (2.24)

Втрати теплоти в навколишнє середовище Q₀ через огороджувальні поверхні камери розраховують за формулою:

(2.25)

де К₀ – коефіцієнт теплопередачі через стінки сушильної камери, Вт/(м²·К);

F₀ – площа поверхні сушильної камери, через яку втрачається теплота, м². Визначають за конструктивними характеристиками сушарок (див.дод.2.3). При розрахунку F₀ прямоточних шахтних сушарок не враховують поверхні стінок з боків підведення сушильного агента та відведення відпрацьованих газів, а також поверхні, через які здійснюється подача і випуск зерна;

t_сер – середньоарифметична температура сушильного агента, ⁰С, яка визначається за формулою:

(2.26)

t₁ і t₂ - температура сушильного агента відповідно на вході і виході із зони сушіння, ⁰С;

t₀ – температура зовнішнього повітря, ⁰С.

Температуру t₂ визначають за формулою:

, (2.26.1)

Коефіцієнт теплопередачі

(2.27)

де α₁ і α₂ – коефіцієнти тепловіддачі від сушильного агента до внутрішньої поверхні шахти і від зовнішньої поверхні в навколишнє середовище, Вт/(м²·К);

δ₁, δ₂… δ_п – товщина окремих шарів ізоляції, м;

λ₁, λ₂…λ_п – коефіцієнти теплопровідності теплоізоляційних шарів, Вт/(м²·К); для стальної стінки λ становить 46 Вт/(м²·К), для залізобетонної – 1,54 Вт/(м²·К).

Коефіцієнти тепловіддачі α₁ і α₂ визначають за формулами:

§ при швидкості повітря V ≤ 5 м/c

α₁ (α₂)=С+D·V; (2.28)

§ при V > 5 м/c

α₁ (α₂)=А·V^0,78 (2.29)

Коефіцієнти А, С і D наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1. Значення коефіцієнтів А, С і D.

Стінка	А	С	D
Залізобетонна	7,52	6,16	4,19
Стальна - з внутрішньої поверхні - з зовнішньої поверхні	7,12 7,14	5,58 5,81	3,95 3,95

Швидкість сушильного агента, який омиває внутрішню поверхню сушильної камери, приймають 0,3…0,4м/с.

Зовнішня поверхня обдувається повітрям при вільній конвекції. Швидкість повітря можна прийняти 0,1м/с.

Питомі втрати теплоти в навколишнє середовище через огороджувальні поверхні першої зони сушарки q₀, кДж на 1 кг випареної вологи становлять

(2.30)

Різниця між припливом і втратою теплоти в першій зоні сушарки ∆, кДж

(2.31)

Ентальпія відпрацьованого сушильного агента

кДж/кг. (2.32)

При цьому під час розрахунку Н₂ потрібно враховувати знак «+» чи «-» при ∆. Вологовміст відпрацьованого сушильного агента на виході із першої зони сушарки розраховують за формулою

(2.33)

Залежність (2.33) знаходиться в результаті розв’язання системи рівнянь (2.32) і (2.18) з урахуванням (2.3), в якому замість Н₀, t₀ і d₀ підставляють відповідно Н₂, t₂ і d₂.

Після знаходження d₂ визначають питомі витрати сушильного агента за формулою (2.18), а потім питомі витрати теплоти на сушіння в першій зоні сушарки q₁, кДж на 1 кг вологи:

(2.34)

2.4.4. Графоаналітичний розрахунок витрат сушильного агента та теплоти.

Розрахунок проводять за допомогою Нd – діаграми вологого повітря. За заданими t₀ і φ₀ знаходять точку А (рис.2.3), яка характеризує стан зовнішнього повітря.

Після топки газоповітряна суміш – сушильний агент – надходить до першої зони сушильної камери з параметрами t₁ і d₁. На перетині ліній d₁ = const і t₁ = const знаходять точку В, яка характеризує стан сушильного агента на вході в сушильну камеру. Лінія АВ зображає процес змішування з продуктами згоряння.

У теоретичній сушарці процес сушіння проходить при сталій ентальпії і умовно зображається лінією, проведеною від точки В при постійній ентальпії Н₁ до перетину з лінією φ₂= 75%, яка відповідає відносній вологості сушильного агента на виході із зони сушіння в точці С_о.

 

Рис.2.3. Процеси сушіння в першій і в другій зонах сушарки та охолодження на Нd – діаграмі вологого повітря.

 

 

У реальній сушарці мають місце втрати теплоти, внаслідок чого ∆<0 і ентальпія сушильного агента Н₂ на виході із зони сушіння менша ентальпіїї Н₁.

Процес сушіння на Нd - діаграмі зображається лінією ВС₂, яка відхиляється від теоретичної лінії ВС_о.

Для побудови лінії ВС₂ на лінії Н₁ = const вибирають довільну точку е, з якої горизонтально проводять лінію ef до перетину із лінією d₁=const. З тієї точки е по лінії d=const відкладають відрізок еЕ, мм, довжину якого визначають за формулою:

еЕ=еf , (2.35)

де еf - довжина відрізку, мм, що вимірюється на Нd - діаграмі;

m_d і m_н - масштаби відповідно вологовмісту і ентальпії на Нd - діаграмі.

Через точки В і Е проводять лінію до перетину з лінією φ₂ (можна прийняти (φ₂ =75%) в точці С₂. Лінія ВС₂ характеризує процес сушіння в першій зоні. Температура відпрацьованого сушильного агента в точці С₂ становить t₂. При розрахунку втрат теплоти ця температура визначалась наближено, тому при відхиленні отриманого за Нd - діаграмою значення t₂ від розрахованого більше ніж на 5⁰С, необхідно перерахувати q₀, щоб розрахункове t₂ і отримане графічно збіглися.

Питомі втрати сушильного агента в першій зоні сушильної камери l₁, кг на 1 кг випаруваної вологи, визначають за рівнянням

(2.36)

де С₂D - відрізок по горизонталі, мм (рис. 2.3).

Повні витрати сушильного агента, м³/год:

(2.37)

Об'ємні витрати сушильного агента, м³/год:

(2.38)

де V₀ - об'єм вологого повітря на 1 кг сухого повітря, м³/кг, який знаходять за таблицями питомих об’ємів повітря залежно від t₁ і φ₁ (додаток 2.4).

Питомі витрати теплоти в першій зоні сушильної камери, кДж/кг випаруваної вологи, розраховують за формулою

(2.39)

де АF - довжина відрізку, мм.

Щоб знайти точкуF, лінію ВС₀ продовжують до перетину з лінією d=const (див. рис. 2.3.). Якщо паливом є природний газ, то точка F збігається з точкою В, бо процес змішування здійснюється при сталому вологовмісту і точка В розташована на лінії d₀=const.

Розбіжність між величинами l₁ (а значить і q₁),здобутими аналітичним і графічним способами, не повинні перевищувати 0,5 %.

Повні витрати теплоти в першій зоні сушарки, кДж/кг

(2.40)

Відносну вологість сушильного агента φ1 в точці В на вході в зону сушіння при температурі більше 1000С визначають за співвідношенням

(2.41)

де φ₅ – відносна вологість сушильного агента, % яка приймається 5%.

d₅ – вологовміст сушильного агента, г/(кг с.п.). при φ =5% і температурі понад 100 ⁰С орієнтовно можна прийняти d₅ = 33,2 г/(кг с.п.).

Розрахунок ІІ зони сушіння.

Параметри сушильного агента на вході і виході із другої зони сушіння приймають згідно з розрахунковою схемою (рис.2.2). Методика розрахунку така ж, як і для першої сушильної зони (див.підрозділ 2.4.).

Результати розрахунку L₀ і Н₀ для першої зони сушильної камери без змін використовують під час розрахунку другої зони.

Ентальпію водяної пари , що надходить у другу зону сушіння, визначають за формулою (2.4), в якій замість температури t₁ підставляють температуру сушильного агента на вході в другу сушильну зону . Остання вибирається із додатка 2.1.

Коефіцієнт надлишку повітря розраховується за формулою (2.5), в якій замість t₁ підставляють , а замість h_п - .

Вологовміст сушильного агента на вході в другу зону сушильної камери визначають за формулою (2.9), підставивши замість .

За значеннями і за допомогою Нd – діаграми знаходять ентальпію сушильного агента .

2.5.2. Матеріальний баланс другої зони сушіння.

Для визначення кількості випаруваної вологи в другій зоні сушильної камери, маси зерна на виході і його вологості, орієнтовно частку випаруваної вологи в другій зоні сушарки можна прийняти

. (2.42)

Кількість вологи, яка випарувалась в другій зоні сушарки,

(2.43)

Маса вологого зерна на виході , кг становитиме:

(2.44)

Вологість зерна після другої зони сушіння:

(2.45)

2.5.3. Витрати сухого сушильного агента в другій зоні сушіння.

Витрати сушильного агента L₂ , кг/год визначають за формулою:

(2.46)

Питомі витрати сухого сушильного агента на 1 кг випаруваної вологи

(2.47)

2.5.4. Витрати теплоти на сушіння зерна в другій зоні.

Питомі витрати теплоти на нагрівання зерна , кДж на 1 кг випаруваної вологи:

(2.48)

де - теплоємність вологого зерна на виході із другої зони сушіння, кДж/(кг·К);

- температура зерна на виході із другої зони сушіння, ⁰С, (додаток 2.1.)

(2.49)

Питомі втрати теплоти в навколишнє середовище:

(2.50)

де - площа поверхні другої зони сушильної камери, м²;

- середньоарифметичне значення температури сушильного агента, ⁰С.

Величини визначають так як і для першої зони за формулами (2.26. і 2.27). При цьому замість температури t₁ необхідно підставляти температуру , яка вибирається з додатку 2.1.

Різниця припливів і втрат теплоти в другій зоні сушарки , кДж/кг

(2.51)

Ентальпія відпрацьованого сушильного агента

кДж/кг. (2.52)

Вологовміст відпрацьованого сушильного агента на виході із другої зони сушіння:

г/кг (2.53)

Питомі витрати теплоти у другій зоні сушіння:

кДж/кг (2.54)

Повні витрати теплоти у другій зоні сушіння

кДж/кг (2.55)

Повні витати сушильного агента

(2.56)

Об’ємні витрати сушильного агента

м³/год, (2.57)

де - об’єм волого повітря на 1 кг сухого повітря, м³/кг, який знаходять за таблицями додатка 2.4. при і φ₁.

Побудова процесу сушіння на Нd – діаграмі для другої зони аналогічна побудові процесу сушіння для першої зони сушіння (рис.2.3).

Тепловий розрахунок теплиць

Тепловий розрахунок теплиць з системами опалення шатра і ґрунту починають з рівняння теплового балансу на поверхні огородження, яке записується так:

, (3.1)

де і - теплові потоки при конвективному теплообміні на внутрішній та зовнішній поверхнях огородження, відповідно, Вт/м²;

і - теплові потоки через випромінювання на внутрішній та зовнішній поверхнях огородження, відповідно, Вт/м²,

- тепловий потік при конденсації на внутрішній поверхні огородження, Вт/м².

3.2.1. Конвективний теплообмін на внутрішніх поверхнях огородження розраховують в умовах природної конвекції при турбулентному режимі.

, (3.2)

де А₁ - коефіцієнт для розрахунку конвективного теплообміну. Він залежить від середньої температури повітря t_сер (табл. 3.1):

Таблиця 3.1. Залежність А₁ від t_сер.

tсер, ^оС	-20		+20
А1	1,83	1,69	1,57

К_о=F_o/F_гр - коефіцієнт огородження теплиці (відношення площі огороджувальної поверхні (шатра) F_ш до інвентарної площі ґрунту F_гр), залежить від типу теплиці і виду покриття (табл. 3.2).

Таблиця 3.2. Значення коефіцієнта огородження теплиці.

Ко	Скляні теплиці	Плівкові теплиці
ангарні	блочні	ангарні	блочні
1,4	1,25	1,3	1,5

m – коефіцієнт розташування поверхні теплообміну, визначається формулою:

, (3.3)

де F _в - площа вертикальної огороджувальної поверхні, м²,

F _п - площа похилої огороджувальної поверхні, м².

F _в і F _п визначаються за даними на курсовий проект та оптимальних розмірах ланок теплиці (див. рис. 3.1)

,

,

де п - кількість ланок у блочній теплиці;

h₁ - висота бокової поверхні, м,

l₁ і l₂ - ширина і довжина ланки теплиці, м;

b - ширина бокової поверхні ланки шатра, м.

Середня температура повітря визначаєтьсяза формулою:

, (3.4)

де t_в - розрахункова температура внутрішнього повітря, °С. При проектуванні систем опалення теплиць для вирощування овочевих культур і розсади t_в = 15 °С, а при вирощуванні розсади для відкритого ґрунту t_в = 8 ^оС,

t_о - температура поверхні огородження, °С. Визначають методом підбору в інтервалі від t_з, (зовнішньої температури повітря найхолоднішої доби, яка вибирається з таблиці додатка 1.1. для відповідної кліматичної зони) до t_в.

При цьому розраховують праву і ліву частини рівняння (3.1) при значеннях t_о, які знаходяться у вказаному інтервалі t_з - t_в, будують графічні залежності окремих частин цього рівняння від температури t_о і в точці перетину графіків знаходять значення температури t_о.

Для знаходження t_о доцільно використати й інший шлях: скласти програму і розв'язати рівняння (3.1) за допомогою ЕОМ.

3.2.2. Тепловий потік через випромінювання на внутрішній поверхні огородження.

(3.5)

де К_п - коефіцієнт поглинання теплового випромінювання в об’ємі споруди (для теплиць К_п=0,12);

Q_в.гр. - тепловий потік через випромінювання на поверхні ґрунту, Вт/м²;

(3.6)

 

де t°_гр - температура на поверхні ґрунту. Для теплиць з водяним опаленням t°_гр=t_в =15°С;

Q_{в.ш .} - тепловий потік через випромінювання на поверхні огородження від приладів шатрового обігріву, Вт/м²;

(3.7)

де С_о - випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла, С_о = 5,67 Вт/(м·К);

ε_р - коефіцієнт теплового випромінювання поверхні опалювальних приладів, ε_р =0,92...0,96;

ε_о - коефіцієнт теплового випромінювання поверхні огорожі, ε_о = 0,94;

φ_гр - кутовий коефіцієнт випромінювання з поверхні приладів шатрового обігріву на грунт, φ_гр = 0,3... 0,4;

t_ср1 - середня температура поверхні приладів (середня температура теплоносія), приймається як середньоарифметичне температур гарячої води на вході (t _т) і зворотної (t_к) води, °С.

. (3.8)

Для систем водяного опалення можна прийняти: t _т = 95°С і t_к = 70°С.

а_ш - відношення площі поверхні приладів шатрового обігріву до площі теплиці. Визначають за формулою:

а_ш = F_тр·К_о· φ_о, (3.9)

де F_тр - необхідна питома площа нагрівних трубопроводів із розрахунку на 1 Вт, м²/Вт. Знаходиться за графіком (рис 3.8);

φ_о - укрупнений показник, Вт/м², визначається за формулою

φ_о=К· (t_в + t_з)·К_інф, (3.10)

де К - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²·К), вибирають із таблиці 3.3;

К _інф - коефіцієнт інфільтрації. Для плівкових теплиць К _інф = 1,3…1,4, а для скляних К _інф =1,25…1,3.

Таблиця 3.3. Значення коефіцієнта теплопередачі К.

Вид покриття	Значення коефіцієнта теплопередачі К, Вт/(м^2·К),
Скло · одинарне в металічних рамах · подвійне з повітряним прошарком в металічних рамах	6,3   3,3
Плівка · в один шар: o суха o покрита шаром конденсату в краплях · в два шари з повітряним прошарком: o суха o покрита шаром конденсату в краплях	10,0   7…8,1     5,3   4,7

 

3.2.3. Тепловий потік при конденсації вологи.

, (3.11)

де r – питома теплота пароутворення, r=2500 Дж/кг;

G_кон – витрати вологи, яка конденсується, г/(см²).

(3.12)

де ν – коефіцієнт кінематичної в’язкості повітря, м²/с, приймають по середній температурі .

Величина ∆ε визначається за формулою:

, (3.13)

де В – атмосферний тиск, кПа;

і - тиск насичення водяної пари при t_в і t_о, кПа.

φ_в – відносна вологість повітря в теплиці, %.

3.2.4. Конвективний теплообмін на зовнішній поверхні огорожі протікає в умовах вимушеної конвекції:

(3.14)

де α₂ – коефіцієнт тепловіддачі на зовнішній поверхні, Вт/(м²·К);

, (3.15)

де - коефіцієнт тепловіддачі на вертикальних ділянках огородження, Вт/(м²·К);

α_п – коефіцієнт тепловіддачі на похилих ділянках огородження, Вт/(м²·К): ,

де V – швидкість вітру, м/с, (вибирається з додатку 1.1. залежно від місця розташування теплиці);

b – характерний (найменший) розмір похилого огородження, м, розраховується за вихідними даними на проектування за формулою: ;

А₂ -коефіцієнт, який залежить від температури зовнішнього повітря t_з, вибирається із табл..3.4.

Таблиця 3.4. Значення коефіцієнта А_2.

tз, ^оС	-40	-20
А2	6,77	6,38	6,21	5,97	5,77

3.2.5. Теплообмін через випромінювання на зовнішній поверхні огорожі розраховують за формулою:

 

, (3.16)

3.2.6. Втрати теплоти через грунт Q_гр розраховують по окремих зонах паралельних зовнішнім стінам. Перші три зони мають ширину 2 м, а частина площі, що залишилась складає четверту зону.

Втрати теплоти через грунт визначаються за окремими зонами-смугами шириною 2м, паралельними зовнішнім стінам. Формуються зони, починаючи від стін (див.рис.3.6.)

Рис.3.6.Поділ площі на зони.

Сумарні втрати через грунт Q_гр, Вт, визначають за формулою:

, (3.16.1)

де F_i – площа однієї зони, м²;

R_і – опір теплопередачі відповідної зони, (м²·К)/Вт; для першої зони R_І=2,1(м²·К)/Вт, для другої - R_ІІ=4,3(м²·К)/Вт, для третьої - R_ІІІ=8,6(м²·К)/Вт, для решти R=14,2(м²·К)/Вт.

t_в –температура повітря в середині теплиці, ^оС;

t_з – зовнішня температура повітря в холодний період року (див. дод.1.1).

3.2.7. Тепловий потік на нагрівання зовнішнього повітря, яке надходить до теплиці за рахунок інфільтрації, розраховують за формулою:

, (3.17)

де α – коефіцієнт, який залежить від покриття (для теплиць, покритих плівкою, α=1, а склом α=1,25);

ρ_з та ρ_в – густина зовнішнього та внутрішнього повітря.

3.2.8. Тепловий потік, який акумулюється в ґрунті, визначається за формулою:

, (3.18)

де А_с – добова амплітуда температури на поверхні ґрунту, приймають рівною амплітуді температури зовнішнього повітря, ^оС;

λ_гр – теплопровідність ґрунту, Вт/(м·К);

с_гр – питома теплоємність ґрунту, Дж/(кг·К);

ρ_гр – густина ґрунту, кг/м³.

Характеристики тепличних ґрунтів наведені в додатку 3.2.

Якщо t_о=t^о_гр, то

3.2