Теоретические исследования для обоснования параметров теплонасосной установки в телятниках Северного Зауралья | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №11 (70) июль-2 2014 г.

Дата публикации: 16.07.2014

Статья просмотрена: 43 раза

Библиографическое описание:

Андреев Л. Н., Петров А. М. Теоретические исследования для обоснования параметров теплонасосной установки в телятниках Северного Зауралья // Молодой ученый. — 2014. — №11. — С. 33-36. — URL https://moluch.ru/archive/70/12068/ (дата обращения: 20.08.2018).

Целью данной статьи является нахождение в имеющейся литературе, теоретического обоснования выбора конструктивных, технологических и технических (далее именуемых в тексте как основных) параметров теплонасосной установки в соответствии с поставленной задачей [1]. В случае описываемых в статьях [1,2] исследованиях задачей является получение рекомендуемых параметров температурно-влажностного режима микроклимата в помещении телятника. Фактически, статья отображает построение методики расчета основных параметров теплонасосной установки.

В начале любой методики по определению параметров теплогенерирующего оборудования находится расчет теплового баланса помещения. Тепловой баланс рассчитывается для нормализации температурного режима. Он рассчитывается на самые холодные месяцы года и должен быть положительным. Расход тепла в животноводческих помещениях зависит от вида животного, теплоёмкости конституции, теплопроводимости материалов и климатической зоны.

Тепловой баланс рассчитывается по формуле:

,     (1)

где

Qж-тепло выделяемое животными, ккал/час.

∆t-разность между наружной и внутренней температурой воздуха (январь), ºС.

-объёмная масса вентиляционного воздуха, м³/ч.

0,31-тепло(ккал), затраченное на обогрев 1м3 воздуха, вводимого при вентиляции, на 1°С.

S-площадь ограждающих конструкций, м2

К-коэффициент общей теплопередачи через ограждающие конструкции(ккал/м2∙°С)

Wиспар. — расход тепла на испарение влаги с поверхности пола и других ограждений, ккал/час.

После расчета теплового баланса [2], и определения требуемого количества тепла, которое необходимо подать в помещение, можно определить мощность теплогенерирующей установки. Соответственно из мощности установки будут вытекать значения отдельных мощностей электрооборудования, находящегося в ней. В технических паспортах в настоящее время указывается процентное соотношение потребляемой мощности отдельного электрооборудования установки к общему потоку.

Осложнение возникает при расчете теплового насоса, поскольку фактически такая установка является холодильной машиной, но использующейся для подачи тепла. Поэтому в стандартных методиках [3,4,5] расчета технических характеристик такой установки не учитывает взаимосвязывающие факторы параметров теплового насоса с микроклиматом в помещении, а также не прописывается четкой связи между характеристиками температурно-влажностных параметров внутри помещения, и параметров основных элементов конструкции ТНУ

Поэтому, была предложена следующая схема (рисунок 1).

Рис. 1. Расчетная схема для определения технологических и конструктивных параметров теплонасосной установки: V — Объем помещения, м3; В — факторы, влияющие на микроклимат, находящиеся вне помещения; П — факторы влияющие на микроклимат, находящиеся внутри помещения; X — область исследования; Эт — процентное отношение электрической энрегии, %; PТНУ — мощность электрооборудования, кВт; Tвых — выходная температура, 0С; Tработы — время работы, с.

Данная схема описывает взаимодействии всех интересующих в ходе исследования параметров, но проблема заключается в сложности конвертирования одних величин относительно других [3]. Поэтому было принято решение перевести факторы П и В, и соответственно входящие в них величины в область детерминированности. То есть, применить для них «комплекс желательности» [6].

Данный комплекс является удобной методикой при решении теоретических задач испытаний с несколькими зависимыми переменными. Разрабатываем специальную шкалу желательности микроклимата для животноводческого помещения. Обозначим детерминированную величину, как М. Пусть эта величина меняется от 0 до 1. Шкала тогда будет выглядеть следующим образом:

М = 1,00 — максимально возможный уровень качества процессов тепломассообмена в зависимости от энергозатрат. «Идеализированный».

М = 0,8…1 — допустимый и превосходный по качеству уровень процессов тепломассообмена в зависимости от энергозатрат. «Сложно осуществимый».

М = 0,6…0,8 –допустимый и хороший уровень процессов тепломассообмена в зависимости от энергозатрат. «Реальный».

М = 0,4…0,6 — допустимый уровень процессов тепломассообмена в зависимости от энергозатрат. «Достаточный».

М = 0,45 — требуемый уровень процессов тепломассообмена в зависимости от энергозатрат.

М=0…0,4 — недопустимый уровень процессов тепломассообмена в зависимости от энергозатрат. «Некачественный».

М = 0 — максимальной нежелательный уровень процессов тепломассообмена в зависимости от энергозатрат. «Негативный».

В результате применения данной методики, лабораторных исследований и теоретического анализа [4], были получены следующие зависимости:

1-                 При мощности установки в 10 кВт; 2–12 кВт; 3–14 кВт; 4–16 кВт; 5–18 кВт; 6–20 кВт; 7–22 кВт; 8–24 кВт; 9–26 кВт;

Рис. 2. Зависимость теплоты отдаваемой в помещение (Т) от КПД установки

Зависимость, показанная на рисунке 2 определяет диапазон теплоты, которую можно будет направить в помещение для регулирования температурно-влажностных характеристик микроклимата, при условии, что будет известна эффективность и мощность работы ТНУ. Таким образом, проведя эксперимент, и определив КПД теплового насоса, можно будет скорректировать выдаваемую им тепловую мощность.

1-                 При мощности установки в 10 кВт; 2–12 кВт; 3–14 кВт; 4–16 кВт; 5 -18 кВт; 6–20 кВт; 7–22 кВт; 8–24 кВт; 9–26 кВт;

Рис. 3. Зависимость эквивалентного диаметра труб (ЭДТ) от количества труб в пучке ТНУ (КТП)

С помощью рисунка 3 можно будет внести коррективу в конструкционные характеристики ТНУ, и определиться с требуемым количеством трубок в одном функциональном пучке установке, в зависимость от свободного места, диаметра, типа трубки и мощности установки.

1-                 При мощности установки в 10 кВт; 2 -12 кВт; 3–14 кВт; 4–16 кВт; 5 -18 кВт; 6–20 кВт; 7–22 кВт; 8–24 кВт; 9–26 кВт;

Рис. 4. зависимость площади нагрева ТНУ (S) от величины теплового напора (ТН)

С помощью рисунка 4 можно определить площадь нагрева конденсатора, либо испарителя ТНУ при условии однородности материала и изменению теплового напора. Диапазон соответственно будет скорректирован исходя из данных, полученных в ходе эксперимента.         

Таким образом, разработана балльная шкала позволяющая оценивать благоприятные и неблагоприятные температурно-влажностные параметры микроклимата внутри телятника, в зависимости от параметров окружающее среды, которые позволяют выбрать технологические и конструктивные параметры ТНУ [5].

В ходе дальнейших экспериментальных исследований и теоретических рассуждений получаем аналитические выражения, позволяющие установить взаимосвязь между влиянием параметров атмосферного воздуха, конструктивными параметрами ТНУ и температурно-влажностными параметрами микроклимата телятника, которые будут указаны в дальнейших статьях.

Литература:

1.                  Никифоров А. Н. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве / А. Н. Никифоров, В. А. Токарев, В. А. Борзенков и др.// М.: ВИМ, 1998. — 68 с.

2.                  Бровцин В. Н. Оптимизация использования энергетических ресурсов в технологических процессах сельскохозяйственного производства методами вычислительного эксперимента: Дис. д-ра техн. наук: 05.20.02, 05.20.01: Санкт-Петербург, 2004–373 c.

3.                  Мельников С. В. Механизация и автоматизация животноводческих ферм и комплексов./С. В. Мельников. — Л.; Колос., 1978. — 420 с.

4.                  Лысцов A. B. Современные энергосберегающие технологии и оборудование в помещениях для содержания бройлеров/ А. В. Лысцов//Тез.докл. международной конференции-выставки «Птицеводство-2004». Москва, 2004. 23–27 октября. — С.29.

5.                  Шкеле А. Э. Повышение эффективности электрических систем обогрева поросят./А.Э Шкеле. Автореф. дисс.. доктора техн. наук. Латвийская ССР. Улброка: 1988.

Основные термины (генерируются автоматически): кВт, мощность установки, зависимость, параметр, тепловой баланс, тепловой насос, помещение, расход тепла, тепловой напор, помощь рисунка.


Похожие статьи

Эффективность работы теплового насоса при различных режимах

Целью исследования было определение эффективности работы теплового насоса в зависимости от стартовой температуры низкопотенциального источника энергии. Исследования проводились на экспериментальной установке (рисунок 1)...

Воздушный тепловой насос как эффективный источник тепла для...

Номинальная мощность установленного теплового насоса, кВт.

Тепловой насос для установки в доме требует только 1–1,5 м², и стоил владельцу меньше, чем гранульный котел, дымоход и котельная.

Снижение затрат энергии в теплохладоснабжении...

при условиях теплового баланса для каждого помещения. (2).

Мощность, потребляемая электродвигателем компрессора теплонасосной установки.

Расход топлива в котельной на выработку 15 кВт тепла: где = 29310 кДж/кг – теплота сгорания условного топлива.

Определение эксплуатационных параметров теплового насоса

Основные термины (генерируются автоматически): тепловой насос, капиллярная трубка, окружающая среда, низкопотенциальная теплота, отопительный коэффициент, мощность

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной установки авторефрижератора.

Применение теплового насоса в Ленинградской области

Эффективность применения тепловых насосов напрямую связано с температурным режимом региона: чем среднегодовая

Он определяется как отношение произведенного тепла Qн к подводимой энергии P, т. е.

Определение эксплуатационных параметров теплового насоса.

Анализ энергоэффективности тепловых насосов в системах...

Тепловыми насосами (ТН) называют установки, предназначенные для повышения потенциала теплоты с низкого температурного уровня на более высокий на основе обратного термодинамического цикла за счет расхода электрической или другой высокопотенциальной...

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях...

Тепловая нагрузка абонентов меняется в зависимости от множества факторов.

Рис. 3. Взаимосвязь технико-экономических параметров тепловой сети.

Потребляемая насосами мощность, кВт.

Использование теплонасосных установок (ТНУ) в промышленности

ТНУ многоцелевого назначения для отпуска теплоты на тепловые нужды отопления и горячего водоснабжения (рисунок 1). Рис. 1. Схема теплового насоса, вырабатывающего теплоноситель двух уровней

Рис. 2. Установка комплексного тепло- и хладоснабжения.

Влияние возмущающих и регулирующих воздействий на...

Приведена методика расчёта теплового режима помещений на основе статической

температурный напор при смешении воды в отопительном устройстве, С

 требуемая тепловая мощность системы отопления при данной наружной температуре.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Эффективность работы теплового насоса при различных режимах

Целью исследования было определение эффективности работы теплового насоса в зависимости от стартовой температуры низкопотенциального источника энергии. Исследования проводились на экспериментальной установке (рисунок 1)...

Воздушный тепловой насос как эффективный источник тепла для...

Номинальная мощность установленного теплового насоса, кВт.

Тепловой насос для установки в доме требует только 1–1,5 м², и стоил владельцу меньше, чем гранульный котел, дымоход и котельная.

Снижение затрат энергии в теплохладоснабжении...

при условиях теплового баланса для каждого помещения. (2).

Мощность, потребляемая электродвигателем компрессора теплонасосной установки.

Расход топлива в котельной на выработку 15 кВт тепла: где = 29310 кДж/кг – теплота сгорания условного топлива.

Определение эксплуатационных параметров теплового насоса

Основные термины (генерируются автоматически): тепловой насос, капиллярная трубка, окружающая среда, низкопотенциальная теплота, отопительный коэффициент, мощность

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной установки авторефрижератора.

Применение теплового насоса в Ленинградской области

Эффективность применения тепловых насосов напрямую связано с температурным режимом региона: чем среднегодовая

Он определяется как отношение произведенного тепла Qн к подводимой энергии P, т. е.

Определение эксплуатационных параметров теплового насоса.

Анализ энергоэффективности тепловых насосов в системах...

Тепловыми насосами (ТН) называют установки, предназначенные для повышения потенциала теплоты с низкого температурного уровня на более высокий на основе обратного термодинамического цикла за счет расхода электрической или другой высокопотенциальной...

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях...

Тепловая нагрузка абонентов меняется в зависимости от множества факторов.

Рис. 3. Взаимосвязь технико-экономических параметров тепловой сети.

Потребляемая насосами мощность, кВт.

Использование теплонасосных установок (ТНУ) в промышленности

ТНУ многоцелевого назначения для отпуска теплоты на тепловые нужды отопления и горячего водоснабжения (рисунок 1). Рис. 1. Схема теплового насоса, вырабатывающего теплоноситель двух уровней

Рис. 2. Установка комплексного тепло- и хладоснабжения.

Влияние возмущающих и регулирующих воздействий на...

Приведена методика расчёта теплового режима помещений на основе статической

температурный напор при смешении воды в отопительном устройстве, С

 требуемая тепловая мощность системы отопления при данной наружной температуре.

Задать вопрос