《农业设施的采暖》PPT课件.ppt

第二章农业设施的采暖 加温系统设备 发电机 贮热水塔 锅炉 温室加温系统 加温系统 轨道式管道 冠层加热管道 地面加热管道 空气均匀加热系统 第一节农业设施采暖系统设计热负荷 一 农业设施中的热平衡分析农业设施中的热平衡 为维持农业设施内部温度相对稳定 保持其输入和输出的热量之间的动态平衡 冬季采暖系统热负荷 在某一室外温度to作用下 为了达到要求的设施内温度ti 采暖系统在单位时间内向农业设施内部供给的热量 一 温室的热平衡分析 Qs 温室内吸收的太阳辐射热量 W Qm 设备 电机 照明等 发热量 W Qh 加温热量 W Qr 土壤 作物等呼吸放热 W Qw 经过覆盖材料的传热量 对流 辐射 W Qf 地中传热量 W Qvl 通风气流带出的潜热量 W Qvs 通风气流带出的显热量 W Qp 温室内植物光合作用耗热量 W 在各种热量得失中 作物 土壤等呼吸放热量Qr和光合作用耗热量Qp一般较小 可以忽略不计 设备发热量Qm一般也不大 可以忽略不计 夜间采暖热负荷 其中 1 温室内吸收的太阳辐射热量Qs S 室外水平面太阳辐射照度 W m2 As 温室地面面积 m2 室内日照反射率 一般约为0 1 温室覆盖材料对太阳辐射的投射率 a 温室受热面积修正系数 一般取a 1 0 1 3 各种透光覆盖材料对太阳的投射率 在晴天 室外水平面太阳总辐射照度为 a 太阳高度角 为太阳与观察地点联线与地平线之夹角 L 所在地的北纬纬度H 时间角 为偏离正午的小时数 15 午前为负 午后为正 t 计算时刻 0 24时 太阳赤纬角 地球太阳连线与地球赤道平面的夹角 n 从1月1日至计算日的天数 A B C 计算常数 太阳总辐射照度计算中的常数 2 通过围护结构材料的传热量Qw Kj 温室各部分覆盖层的传热系数 W m2 Agj 温室覆盖层各部分面积 m2 ti 室内计算气温 to 室外计算气温 i o 温室覆盖层内表面及外表面换热系数 温室各覆盖层材料的厚度 温室各覆盖层材料的导热系数 非透明多层覆盖 某畜禽舍的墙体采用370mm厚砖砌体 导热系数为 0 78W m 外侧为20mm厚水泥砂浆 0 86W m 内侧为20mm厚水泥膨胀珍珠岩 0 2W m 内 外表面换热系数分别为8 7与23W m2 则墙体的传热系数和传热阻分别为多少 思考题 3 地中传热量Qf Ask 温室地面各部分面积 m2Ksk 温室地面各部分传热系数 W m2 中国 工民建筑地面面积划分及传热系数 荷兰 温室计算面积距周边的距离b 10mKsk 0 233W m2 b 10 20mKsk 0 116W m2 b 20 30mKsk 0 058W m2 贴土保温地面各地带的热阻值 R0 贴土保温地面的热阻R0 非保温地面的热阻 各保温层厚度 各保温材料的导热系数 4 通风耗热量Qvs和Qvl 1 显热损失QvsL 通风量 m3 s a 室内空气的密度 kg m3 按排风量计算 a 353 ti 273 按进风量计算 a 353 to 273 cp 空气的定压质量比热容 可取cp 1030J kg 2 潜热损失Qvle 通风潜热损失与温室吸收的太阳辐射热之比 与影响室内地面和植物等蒸发与蒸腾因素有关 一般e 0 4 0 6 3 通风量Ln 温室的换气次数 次 hV 温室体积 m3 温室因自然渗透的换气次数 5 采暖系统热负荷 包括围护结构和地面传热 采暖热负荷简化估算 U 经验热负荷系数 玻璃覆盖U 6 4W m2 聚乙烯膜覆盖U 7 3W m2 Ag 温室覆盖表面积 m2 As 温室地面面积 m2 保温比 As Ag 连栋温室 0 7 0 8 单栋温室 0 5 0 6 保温覆盖的热节省率 0 25 0 65 思考题 1 一栋面积为2880m2的玻璃温室 其保温比为0 75 无保温幕 当室外气温为 12 室内气温要维持在15 时所需加温热量为多少 2 北京地区某连栋玻璃 单层 温室 面积为76 8 40 3072m2 温室内空间的体积为14000m3 夜间室内覆盖缀铝膜保温幕 全部覆盖面积平均传热系数为3 4W m2 室内种植喜温蔬菜 冬季夜间室外计算气温为 12 要求夜间室内气温不低于15 试计算温室的采暖热负荷 温室覆盖面积Ag 4100m2 夜间温室密闭管理 因冷风渗透产生的换气次数为2 0次 h 二 畜禽舍的热平衡分析 Qs 畜禽的显热散热量 W Qm 设备 电机 照明等 发热量 W Qh 加温热量 W Qw 经过围护结构 门 窗 的传热量 W Qv 通风空气的显热量 W Qe 畜禽舍内因水分蒸发消耗的显热量 W 其中设备发热量Qm不大 可以忽略不计 畜禽舍内因水分蒸发消耗的显热量Qe难于计算且数值不大 也可以忽略不计 则采暖系统的热负荷为 1 畜舍的显热散热量Qs W 2 畜禽舍围护结构传热耗热量Qw 1 基本耗热量在一定的室内外条件下 通过畜禽舍各部分围护结构 门 窗 墙 地面 屋顶等 从室内传到室外的稳定传热量的总和 K 围护结构传热系数A 围护结构面积ti 冬季舍内计算温度to 冬季舍外计算温度a 围护结构温差修正系数 均质多层材料的传热系数 R 围护结构总热阻 i o 围护结构内外表面换热系数Ri Ro 围护结构内外表面传热阻 围护结构各层的厚度 围护结构各层的导热系数Rk 各层的导热阻 温差修正系数 a 2 附加耗热量 围护结构的传热状况发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量 1 朝向修正耗热量考虑建筑物不同朝向围护结构受太阳辐射影响 而对围护结构的基本耗热量的修正 2 风力附加耗热量 考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正 外表面换热系数 o是按照风速为4m s时的计算时 一般情况下不考虑风力附加 只对建在不避风的高地 河边海岸和旷野上的建筑物以及城镇 厂区特别突出的建筑物 才考虑垂直外围结构附加5 10 3 高度附加热量 考虑房屋高度对围护结构基本耗热量的修正 当房间高度大于4m时 每高出1m应附加2 但总和的附加率不应大于15 注意 高度附加率应附加于各房间各围护结构基本耗热量和其他附加 修正 耗热量的总和上 围护结构的传热耗热量Qw 朝向修正率 风力附加率 高度附加率 3 畜禽舍通风耗热量 畜禽舍采暖系统热附和 Qw Qv Qs 思考题 北京地区某无窗密闭式仔猪舍 采用砖混结构 平屋顶 跨度为7 5m 长度57 6m 檐口高度4m 墙体采用370mm厚砖墙 外侧表面20mm厚水泥砂浆抹灰 内侧表面35mm厚水泥膨胀珍珠岩保温 屋面为200mm厚加气混凝土板 板上为二毡三油防水层 舍内饲养仔猪300头 冬季采用1600m3 h的通风量 试计算冬季舍内维持20 气温需提供的供热量为多少 取北京地区冬季夜间室外计算气温为 12 粘土砖砌体导热系数为0 756W m 砂浆导热系数为0 872W m 水泥膨胀珍珠岩导热系数为0 18W m 墙体外表面换热系数为23W m2 墙体内表面换热系数为8 7W m2 屋面的总热阻为1 37m2 W 仔猪发热量为100kJ h 头 二 农业设施采暖系统设计热负荷 在设计室外温度下 为了达到要求的室内温度 采暖系统在单位时间内向农业设施内部供给的热量 直接影响采暖系统方案的选择 采暖管道管径和散热器等设备的确定 关系到采暖系统的使用和经济效果 三 农业设施采暖室内和室外计算温度 一 温室采暖系统室内和室外计算温度1 室内计算温度室外温室昼夜温差大的地区 应以夜间适温作为室内计算温度 采用变温管理 应取变温管理中后半夜抑制呼吸作用的适温作为室内计算温度 室外温室昼夜温差小的地区 应以白天的适温作为室内计算温度 花卉的温度指标 蔬菜的温度指标 2 室外计算温度 采用历年平均不保证5d的日平均温度 历年平均不保证 累年不保证总天数或小时数的历年平均值 国内学者建议 以当地采暖室外计算温度降级2 3 来作为温室的冬季采暖计算温度 二 畜禽舍采暖室内外计算温度 1 室内计算温度室内计算温度略高于畜禽舍的下限温度 室内相对湿度略低于畜禽舍的上限相对湿度2 室外计算温度采用历年平均不保证5d的日平均温度 第二节热水采暖 热水采暖系统由热水锅炉 热水输送管道和散热设备组成 按系统循环动力 重力循环和机械循环按供 回水方式 单管系统和双管系统按系统管道铺设 垂直式系统和水平式系统按热煤温度不同 100 的低温水采暖 100 的高温水采暖 采用60 80 热水 通过室内散热器自然放热水热容量大 热稳定性好 停机后保温性强 须采用配管和散热器 设备费用较高 预热时间长 适用于大型温室 圆翼型散热器 一 散热器类型 1 铸铁散热器 2 钢制散热器 钢制板式散热器 3 对散热器的要求 1 热工性能方面的要求 2 经济方面的要求 3 安装使用方面的要求 4 卫生和美观方面的要求 5 使用寿命的要求 二 散热器的布置 原则 尽量保证房间温度分布均匀 热损失少 管路短 且应不妨碍生产操作 将散热器靠墙布置 应安置在外墙 最好布置在外窗下 这样散热器上升的对流热气就能阻止从外窗下降的冷气流 使流经工作区的空气比较暖和 三 散热器的计算 1 散热面积的计算Q 散热器的散热量 采暖热负荷Qh tpj 散热器内热媒平均温度ti 供暖室内计算温度K 散热器的传热系数 1 2 3 各修正系数 2 散热器内热媒平均温度 tsg 散热器进水温度 tsh 散热器出水温度 3 散热器传热系数K及其修正系数值 K 在实验条件下散热器的传热系数a b 实验确定的系数 t 散热器热媒与室内空气的平均温差 t tpj ti W m2 4 散热器片数或长度的确定 F 散热面积f 每片或每米的散热器散热面积铸铁散热器组装片数 不宜超过下列数值 粗柱型 20片细柱型 25片长翼型 7片 5 考虑供暖管道散热量时 散热器散热面积的计算 暗装 计算散热面积时要用修正系数 4予以修正 4 1 明装 计算散热面积时 通常可不考虑该修正系数 在农业设施建筑中 采暖系统的管道一般采用明装 四 热水采暖系统的循环方式 一 重力循环热水采暖系统1重力循环热水采暖工作原理及其作用压力 重力循环系统的作用压力 h 冷却中心至加热中心的垂直距离 回水密度 供水密度 2重力循环热水采暖系统的主要形式 3重力循环热水采暖双管系统作用压力的计算 通过底层散热器的作用压力 通过上层散热器的作用压力 4重力循环热水采暖单管系统作用压力的计算 或改写成 二 机械循环热水采暖系统 1垂直式系统 1 上供下回式双管和单管热水采暖系统 2 异程式系统和同程式系统 异程式系统 通过各个立管环路的压力损失较难平衡 同程式系统 2水平式系统 五 热水采暖系统的管道与附属设施 1 管道与阀门 2膨胀水箱 3 集气罐和放气阀 4 补偿器 1 自然补偿器 2 方型补偿器 3 波纹管补偿器 4 套筒补偿器 第三节热风采暖系统 燃油或燃煤燃烧的烟气通过强制热交换装置加热空气 热空气吹送入温室 预热时间短 升温快 不用配管和散热器 配置安装灵活 简便 设备费用较低 温度稳定性差 停机后温度降低快 适用于小型温室与塑料大棚 或用作大型温室的辅助加温设施 尤其适用于短期临时加温 一 热风采暖系统的形式 一 热风炉式热风采暖系统 二 空气加热器式热风采暖系统 三 暖风机式热风采暖系统 四 加热器管道风机采暖系统 以燃烧油 天然气或液化石油气的热风机 以烟道金属管壁作为热交换器 二 送风温度和送风量 热风采暖的送风量为Lh 则热负荷为 t2 热风采暖系统出口空气温度 即送风温度t1 热风采暖系统入口空气温度我国工业与民用建筑提出的数据 热风送风温度不超过45 暖风机为30 55 三 空气加热器的选择 一 基本计算公式 tw1 tw2 热水的初 终温度 tq 蒸汽平均温度 当蒸汽表压 0 03MPa 取100 蒸汽表压 0 03MPa 取与空气加热器进口蒸汽压力相应的饱和温度 二 选择计算方法和步骤 1 初选加热器的型号2 计算空气加热器的传热系数K 质量流速 一般在8kg m2 s A A 实验系数m n m 实验系数w 热水流速 m s 3 计算需要的加热面积和加热器台数4 计算加热器的空气阻力 B P 实验系数 第四节局部采暖设备 一 畜禽舍用的局部采暖设备 一 育雏伞1周龄以内的幼雏育雏器下应保持33 35 以后每周下降约2 5 至4 5周后撤去育雏器 舍内温度在幼雏1