Определение необходимой производительности

 

Выбор типа и количества вентиляторов производится, исходя из необходимой суммарной производительности вентиляционной установки. За расчетную производительность системы вентиляции принимается максимально возможный необходимый расход воздуха по условиям: удаления влаги, удаления тепла, удаления углекислоты. В основе расчета производительности лежит соотношение:

 (1)

 

где Li — необходимая производительность вентиляционной установки с точки зрения поддержания внутри помещения i-й компоненты состава воздуха, на уровне нормы ziв, при условии, что количество вредной компоненты, выделяемой в помещении, равно zi и ее содержание в наружном воздухе равно ziн.

Расход воздуха для вентиляции животноводческого помещения определяют по следующим показателям. Расход воздуха на удаление избыточной влаги:

 

 (2)

 

где W—количество влаги, выделяемой животными и другими источниками (испарение из пола, кормушек и т. д.); d'₂; d'₁— допустимое содержание влаги в воздухе внутри и снаружи помещения;

 

 (3)

 

где W — влага, выделяемая животным при относительной влажности φ= 100%; W₁ = 102,5 г/(ч·гол.); W₂— влага, выделяемая из кормушек и пола;

 

 (4)

 (5)

 (6)

 

где d₂, d₁ — содержание влаги в воздухе в насыщенном состоянии при данных температурах внутри и снаружи помещения; d₂ = 25,6 г/кг; d₁ = 1,8 г/кг; φ₂, φ₁ — относительная влажность воздуха внутри и снаружи помещения; φ₂ = 0,7; φ₁= 0,9; р₂, p₁— плотность воздуха при данных температурах; р₂ = 1,27 кг/м³; р₁ = 1,34 кг/м³.

Расход воздуха на удаление избыточной углекислоты:

 

 (7)

L=126*50/2.5*0.3=8400 м³/ч.

 

где с - количество вредностей, выделяемых одним килограммом массы животного; с = 336 см³/(ч·кг); т_с - масса животного: т_с = 160 кг; с₂-допустимое содержание углекислоты внутри помещения; с₁ - допустимое содержание углекислоты в наружном воздухе.

Расход воздуха на удаление избыточной теплоты:

 

 (8)

 

где Q — лишняя теплота в тепловом балансе при данных 6,, 0_Н, выделяемая животными; с — теплоемкость воздуха; с = 1,282 кДж/(м³-К).

 

 (9)

 

где Q_ж— количество теплоты, выделяемой животным в течение одного часа; Q_ж= 704 кДж/(ч·гол.).

За расчетную производительность вентиляционной установки принимаем наибольшее значение расхода воздуха из трех результатов, приведенных выше, L = 8400 м³/ч.

 

Выбор электродвигателя

 

Расчетный напор вентилятора:

 

 (10)

 

где Н_Д— динамический напор, Па; Н_с — статический напор, Па.

 

 (11)

 

где γ — удельный вес воздуха; γ = 11,77 Н/м³; v — скорость движения воздуха; v = 0,6 м/с; g — ускорение свободного падения; g = 9,81 м/с².

 

 (12)

где R_o — удельное сопротивление движению воздуха, Па/м.

 

 (13)

 

где D — диаметр воздуховода; D = 280 мм.

Потери напора в местных сопротивлениях составляют порядка 10... 12% динамического напора; Σβ = 0,1 Н = 0,022 Па.

По часовой производительности и расчетному напору выбирают вентилятор Ц4-70 № 3;

L в, м^3/ч	Нв, Па	n В, мин^-1	η В,
3000	490,5	1330	0,58

Потребная мощность вентилятора:

 

 (14)

 

где К_З — коэффициент запаса; К_З= 1,2; η_в — коэффициент полезного действия вентилятора; η_в = 0,58; η_п—коэффициент полезного действия передачи; η_п = 1.

Выбор электрического двигателя. Опыт эксплуатации вентиляционных установок животноводческих помещений показывает, что приводы приточных вентиляторов в основном работают в длительном режиме.

В связи с этим выбирают электрический двигатель, исходя из следующих условий:

1. Климатическое исполнение и категория размещения СУ2.

2. Способ защиты от воздействия окружающей среды IP54.

3. Конструктивное исполнение и способ монтажа IM1081.

4. По модификации (двигатель сельскохозяйственного исполнения со встроенной температурной защитой).

5. По частоте вращения:

n_нд>n_в; 1395 > 1 330 мин^-1.

6. По роду тока и напряжения (переменного тока ~I, U_H = 380/220 В).

7. По мощности:

По литературе [элтехсправочник] выбираем электродвигатель

Выбирают двигатель АИР80А4БСУ2;³

P, кВт	n, об/мин	Iн, A	nн, %	Cos	Mп	М*К	К I	J кг-м^2	m кг
0,75	1395	2.3	75	0.81	2,2	2,2	5.5	3.2 -10"^3	13,8

 

Максимальные потери в приводе вентилятора:

 

 (15)

где М_н— номинальный момент двигателя, Н·м; ω_ои ω_н—угловая синхронная н номинальная скорости вращения приводного двигателя; ω₀ = 157 рад/с; ω_н = 146,5 рад/с.

 

 (16)

 

Относительные максимальные потери:

 

 (17)

 

Потери при номинальной скорости вращения:

 

 (18)

 

4 Проверка электродвигателя по пусковому моменту

 

1) По пусковому моменту:

 

М_{пуск.дв.} ≥ (1,2...1,3) М_тр.р.м.

или

 (19)

где - коэффициент, учитывающий снижение напряжения (до 30%) на зажимах пускаемого двигателя; М_{пуск.дв} = μ_пуск М_ном - пусковой момент двигателя; при этом μ_пуск = М_{пуск.дв}/М_ном - кратность пускового момента (берется из каталога); М_ном = Р_ном/w_ном - номинальный момент двигателя; Р_ном - номинальная мощность двигателя в Ваттах (каталог); w_ном - номинальная частота вращения электродвигателя (каталог), если в каталоге вместо w_ном приводится синхронная w_о, то номинальную частоту вращения, рад/с, определяют как:

 

w_ном = w_о · (1 - S_ном), (20)

 

здесь S_ном - номинальное скольжение (каталог), обычно оно изменяется в пределах 0,06...0,07. При этом связь между синхронной скоростью вращения, об/мин, и синхронной частотой вращения, рад/с имеет вид: w_о = 0,105 n_о;

М_тр.р.м. - момент трогания рабочей машины (берется из нагрузочной диаграммы рабочей машины для нулевого значения ее скорости).

 

6,25 Н·м>0,6 Н·м

 

Следовательно, условие выполняется.

5 Построение характеристик рабочей машины

1) Механическая характеристика машины представляет собой зависимость между моментом сопротивления, т. е. Mс= f(w).

Механическая характеристика механизмов в общем случае описывается уравнением:   (24)

где Мтр — момент трогания механизма;

Мсн — момент сопротивлении при номинальной угловой скорости;

х — показатель степени.

Для вентиляторов показатель степени х =2.

Момент трогания насосов, вентиляторов и дробилки ориентировочно можно принять Мтр= (0,2—0,3) Мсн. Номинальный момент сопротивления Мсн определяется, исходя из анализа усилий, возникающих в механизме при его работе.

Номинальный момент сопротивлений дробилки, вентиляторов, насосов определяется из выражения:

 

 (25)

 

где Рн — номинальная мощность машины, Вт;

ω_Н—номинальная угловая скорость вала двигателя, рад/с.

Мтр= 0,2*2,5=5Нм

 

Таблица 1 – расчет механической характеристики

W	0	50	100	150	200	250	296,1	350
Мс	0,5	0,56	0,73	1,01	1,41	1,92	2,5	3,29

 

Рисунок 3 – Механическая характеристика вентилятора

 

2) Нагрузочная характеристика или нагрузочная диаграмма рабочей машины представляет зависимость усилий или моментов сопротивлений от времени или пути, т. е. Fc, Mc= f(t, а). При постоянной скорости зависимость Fc, Мс = f(t) равноценна зависимости Fc, Mc= f(a). Поэтому для машин, предусмотренных заданиями, нагрузочные диаграммы строятся как зависимости приведенного к валу двигателя момента сопротивлений от времени. Характер нагрузочной диаграммы машины в значительной степени зависит от ее технологической и кинематической характеристик. Необходимо тщательно проанализировать эти характеристики и установить величины и длительность действия тех или иных моментов или усилий сопротивлений.

Для вентиляторной характеристики характерный спокойный пуск и постоянный момент сопротивления, равный рассчитанному выше. Нагрузочная характеристика представлена на рисунке 4.

 

Рисунок 4 – Нагрузочная характеристика вентилятора

 

3) Инерционная характеристика машины представляет собой данные о величине момента инерции машины и законов его изменения от различных факторов.

Величина момента инерции машин определяется массами движущихся деталей и грузов и радиусами инерции. Приведенный к валу двигателя момент инерции зависит также or кинематической характеристики системы двигатель — машина.

Величину приведенного к валу двигателя момента инерции машины необходимо определить как для холостого хода, так и для работы под нагрузкой.

Приведенный к валу электродвигателя момент инерции машины определяется, исходя из равенства запасов кинетической энергии до приведения и после приведения.

 

 (26)

 

где Jдв - момент инерции двигателя, кг/м²;

Jрм - момент инерции рабочей машины, кг/м²

Jрм = 8* Jдв=8*0,0008=0,0064кг/м²

J=0,0064+0,0008=0,0072 кг/м²