Вентилятор сельскохозяйственной установки.
Вентилятор сельскохозяйственной установки в сельском хозяйстве применяются в системах микроклимата животноводческих помещений, хранилищ сельскохозяйственных продуктов, а также при сушке зерна и сена. Мощность электродвигателя для привода вентилятора, кВт
где k – коэффициент запаса (k = 1,05…1,15); L- подача вентилятора, Н – полный напор вентилятора, выбираемый из условия подачи воздуха к самой удаленной точке воздухопровода, Па (Н = 400…500 Па);
Требуемую подачу воздуха системой вентиляции в животноводческом помещении определяют по выделению углекислого газа, водяных паров и по избытку тепла в помещении. Расход воздуха на удаление аммиака обычно не определяют, так как вентиляционная норма по углекислому газу обычно обеспечивает удаление аммиака. Расход воздуха на удаление избыточного количества углекислого газа
где 1,2 – коэффициент, учитывающий выделение углекислого газа микроорганизмами и разлагающейся подстилкой; n – поголовье животных в помещении;
Расход воздуха на удаление избыточной влаги,
где W=
Расход воздуха на удаление избыточного тепла,
где
C = 1,251…1,262 кДж/( Из рассчитанных значений расхода воздуха Рассчитанное значение мощности необходимо округлять до стандартного значения и выбрать по каталогу электродвигатель при
45. Скреперная навозоуборочная установка. Используется при беспривязно-боксовом содержании КРС. Ветви установки поочередно совершают рабочий и холостой ход, перемещая накопившийся навоз по продольному каналу навозоудаления к поперечному транспортеру. Потребная мощность электродвигателя. кВт
где F - усилие для перемещения скреперов в канале. Н;
Усилие, необходимое для перемещения транспортера со скреперами в канале. Н F = FP + FX + Fи + Fн, где FP - сопротивление движению рабочей ветви, Н; FX - сопротивление перемещению холостой ветви, И; Fи - усилие на преодоление инерции при реверсировании, Н; Fн - сопротивление от натяжения набегающей ветви каната, Н. Сопротивление движению рабочей ветви, Н FP = 9,8I [ где Gc - масса одного скрепера, кг (Gc = 30...60 кг); Gh - масса навоза, накапливаемого в канале к моменту уборки, кг; fnp - приведенный коэффициент трения (fnp = 1,8...2,0); q - масса погонного метра длины каната, кг (q = 0,4...0,5 кг);
Lp - рабочий путь скрепера, м (LP = 40...50 м); fH - коэффициент трения каната по навозу (Гц = 0,5...0,6). Масса порции навоза, накапливаемого к моменту уборки, кг
где m - обслуживаемое поголовье, гол.;
Сопротивление перемещению холостой ветви, П
Сопротивление на преодоление инерции при реверсировании, Н Fи = (2 nс Gc+ q LP) где t - время разгона, с (t = 10 с).
Сопротивление от натяжения набегающей ветви каната, Н
где μ- коэффициент трения каната о ролик (μ = 0,1...0,2); α - угол охвата ролика канатом, рад. (α = 2,1...3,1 рад.). Рассчитанное значение мощности необходимо округлить до стандартного значения и выбрать по каталогу электродвигатель при n0 = 1500 об/мин.
46. Многоскреперная установка для транспортировки навоза используется в поперечных каналах для подачи навозной массы в навозосборник. Мощность электродвигателя, кВт
где F - усилие для перемещения скреперного транспортера, Н;
Усилие, необходимое для перемещения каната со скреперами в канале, Н F = FT + Fн + FK, где FT - усилие, возникающее между транспортером со скреперами и транспортируемой массой. Н; Fн - сопротивление, обусловленное перемещением навоза по каналу, Н; Fx - сопротивление транспортера на холостом ходу. Н:
к - коэффициент бокового давления, зависящий от размеров канала и типа подстилки (к = 0,5...0,6); f- коэффициент трения навоза по дну канала (по стали f = 0,7... 1,1; по бетону и древесине f = 0,7... 1,2); В - ширина канала, м (В = 0,8 м); H - глубина канала, м (Н = 0,0,8 м); ρ - объемная масса навоза, кг/ t- шаг скреперов, м (t = 1,2...3,3 м); φ — коэффициент заполнения канала (ф = 0,3); F3- усилие, возникающее при заклинивании навоза между скребком и боковой стенкой канала, Н (для навоза без подстилки F3 = 3,5 Н; при использовании торфяной подстилки F3 = 3 Н; соломенной подстилки - F3 = 1,5 Н); L - длина транспортера, м;
Fx - усилие на холостом ходу транспортера (Fx = 2,5 Н/м). Рассчитанное значение мощности необходимо округлить до стандартного значения и выбрать по каталогу электродвигатель при 𝜼0 = 1500 об/мин.
47. Цепочно-скребковый навозоуборочный транспортер. Мощность электродвигателя, кВт
где F - полное усилие на цепочно-скребковом транспортере, Н; ϑ - скорость цепи, м/с (ϑ= 0,15...0,20 м/с)
Полное сопротивление движению
где к - коэффициент, учитывающий неравномерность накопления навоза в интервалах между уборками и добавочные усилия, связанные с перемещением навоза по каналу (k = 3...5);
m - число животных, обслуживаемых одним транспортером; Кв - число включений транспортера в течение суток (Кв = 4...б);
L - длина цепи, м:
Fc - усилие, приходящееся на один скребок, Н (Fc = 15...30 кН); tc - шаг скребков, м (tc = 0,6... 1,0 м);
Рассчитанное значение мощности необходимо округлить до стандартного значения и выбрать по каталогу электродвигатель при 𝜼о = 1500 об/мин. 48. Пилорама. Мощность электродвигателя, кВт
где kп - поправочный коэффициент, учитывающий степень затупления пилы (кп = 1,14... 1,50); F - усилие резания, Н; ϑ - средняя скорбеть пилы, м/с;
Усилие резания, Н
где k - удельное сопротивление резанию, зависящее от породы дерева, МПа (для сосны k = 100 МПа, для ели k = 120 МПа, для березы k =130 МПа, для дуба k= 150 МПа, для ясеня k = 200 МПа); b - толщина пилы, равная ширине пропила, мм (b = 2...4 мм); ∆ - подача, мм (∆ = 3...8 мм); Н - ход пильной рамки, мм (Н = 400...500 мм);
0,75- коэффициент использования формы бревна; z — число пил в пилораме, шт.; d - диаметр среднего сечения бревна, мм (d = 450 мм). Средняя скорость пилы, м/с ϑ = 2 Н n / 60, где n - частота вращения кривошипа, об/мин (n = 250 об/мин).
Рассчитанное значение мощности необходимо округлить до стандартного значения и выбрать по каталогу электродвигатель при 𝜼о = I500 об/мин.
49. Строгальный станок для древесины. Мощность электродвигателя для ножевого вала строгальных станков с ножевыми головными фрезами, кВт
где F - среднее касательное усилие резания на резце, Н; ϑ - скорость резания, м/с (ϑ = 10.,.20 м/с);
Среднее касательное усилие резания на резце, Н
где k- удельное сопротивление резанию, зависящее от породы древесины и скорости подачи, МПа (k = 10...46 МПа): b - ширина снимаемого слоя древесины, мм (Ь = 300,..600 мм); h - толщина снимаемого слоя, мм (h = 1,5...2 мм); u - скорость подачи, м/с:
где uz - подача па один нож (uz = 0,3...3,0 мм); n- частота вращения ножевой головки-фрезы, об/мин (n= 1300;3350; 3600 об/мин); z - число ножей (z = 1; 2; 4); Рассчитанное значение мощности необходимо округлить до стандартного значения и выбрать по каталогу электродвигатель при 𝜼0 = 3000 об/мин.
50. Кран-балка. Мощность электродвигателя для привода механизма подъема, кВт
где G - масса поднимаемого груза (грузоподъемность), кг; Gn - масса грузозахватного устройства (подвески), кг (Gп = 25 кг);
Мощность электродвигателя механизма горизонтального перемещения кран-балки с грузом, кВт
где к - коэффициент, учитывающий трение реборд колеса о рельсы (к =1,3); GT- масса механизма передвижения (тележки), кг (GT = 600... 1200 кг);
r— радиус шейки оси колеса, м (r = 0,025 м); f2 - коэффициент трения качения колеса кран-балки (f2 = 0,03); R - радиус колеса кран-балки, м (R = 0,1 м);
Рассчитанное значение мощности необходимо округлить до стандартного значения и выбрать по каталогу электродвигатель при 𝜼0 = 1500 об/мин.
Методические указания к решению задачи 5 1. Электрообогрев пола в свинарнике для проведения опоросов. Определить основные параметры электрообогреваемого пола в станках для содержания свиноматок с подсосными поросятами. Ширина обогреваемой полосы В = 1,3 м. Напряжение питания U = 220 В. Глубина, закладки провода ПОСХВ в массиве пола h =0,08 м. Параметры провода: диаметр Решение. В каждом ряду станков устраивают общую обогреваемую полосу шириной В (рис. I), на которой чередуются площадки для свиноматок и для поросят. Принимаем схему укладки проводов, при которой каждый отрезок провода используется для обогрева всех станков данного ряда. В данном случае обеспечиваются надежность устройства, удобное соединение нагревателей и подключение их к сети. При этом на каждой обогреваемой площадке укладывают нечетное число отрезков провода. Для равномерной нагрузки фаз в каждой обогреваемой полосе размещаем по три отрезка провода.
Рис. 1. К расчету электрообогрева пола в спинаринке-маточнике. Площадь обогрева одной площадки для свиноматки, м2
для поросят
где В - ширина обогреваемой полосы (принимаем В = 1,3 м);
m - количество поросят в станке, гол.;
Поверхностная плотность теплового потока на площадке для свиноматки, Вт/м2
где α - коэффициент теплоотдачи пола, Вт (м2 ∙°С) (принимаем α= 10 Вт/(м2∙°С);
𝜼 - коэффициент, учитывающий потери теплоты в фунт (при наличии гидро- и теплоизоляции 𝜼 = 0,8...0,85); Поверхностная плотность теплового потока на площадке для поросят, Вт/м2
где Число параллельных отрезков провода на площадках для свиноматок и поросят
где
Рассчитанные значения Длина провода под одним станком, м
Длина отрезка провода, включаемого на напряжение 220 В (при удельном напряжении на участок провода длиной 1 м
Общая длина трех отрезков провода для обогрева одного ряда станков, м L = 3l. Число станков в ряду, обогреваемых тремя отрезками провода n = L/ По результатам расчета принимаем целое число станков.' Мощность для обогрева одного ряда станков, Вт
Мощность отрезка провода, включаемого на напряжение 220 В, Вт
Тепловой поток провода длиной 1 м, Вт/м Рпог = Р/l. В задаче необходимо записать основные данные рассчитанной системы электрообогрева.
2, Электрообогрев пола в свинарнике-маточнике. Определить основные параметры электрообогреваемого пола в свинарнике-маточнике при использовании обогревательного провода ПОСХП с удельной нагрузкой ∆Р = 10 Вт/м. Температура пола θП = 24 °С, размер обогреваемой площадки на один станок 1,2 м2. Температура воздуха в помещении θ= 14 °С, питание нагревательных элементов от сети 220/380 В. Решение. Мощность 1
где а - коэффициент теплоотдачи от пола к воздуху, Вт/ ( 𝜼 = 0,75...0,85 - коэффициент полезного действия обогреваемой полосы. Общий размер обогреваемой площади, S = Z / ∆Z, где Z - общее поголовье животных, гол; ∆Z - плотность посадки, гол/ Общая расчетная мощность электрообогреваемого пола, кВт Р = P0S∙ Мощность одной секции, кВт
где n - число секций на каждую фазу (n = 1). Длина провода на одну фазу, м
Шаг укладки провода в пол, м а = S / Значение a необходимо округлить вверх до ближайшего целого числа. Количество параллельных ветвей в фазе при их соединении по схеме "звезда"
где r - сопротивление одного погонного метра провода, Ом/м (r = 0,194 Ом/м).
3. Электрокалорифер вентиляционной установки. Определить потребную мощность, основные электрические и конструктивные параметры электрокалорифера для нагрева воздуха в системе приточной вентиляции коровника с заданным поголовьем m. Напряжение питания U = 220/380 В. Решение. Потребное количество тепла
где
Количество тепла, отдаваемое зданием коровника в окружающую среду, кДж/ч
где V - объем здания по наружным обмерам,
Количество тепла, уносимое с вентилируемым воздухом при 4-кратном часовом воздухообмене, кДж/ч,
где С - удельная теплоемкость воздуха (С = 1,004 кДж/(кг∙°С); γ - плотность воздуха (при 8... 10 °С γ = 1,247... 1,257 кг/м3). Количество тепла, выделяемое в помещении животными, кДж/ч
где qK - количество тепла, выделяемого животными, кДж/ч (qK = 2696 кДж/ч при массе коровы 300 кг и суточном удое до 10 л, qK = 4916 кДж/ч при массе 400 кг и удое до 30 л, qK = 7862 кДж/ч при массе 400 кг и удое до 50 л); m - количество голов скота. Потребная мощность калориферной установки, кВт
где QK - потребная теплопроизводительность, кДж/ч;
При трехфазном питании нагревательной установки принимаем число параллельных секций
где Принимаем диаметр нихромовой проводки в интервале dnp= 1...3 мм и по кривым зависимости ее сечения S от силы тока при различных температурах нагрева (рис. 2) находим величину установившейся температуры Рис. 2. Зависимость сечения нихромовой проволоки от силы тока при различных температурах нагрева (проволока расположена горизонтально в спокойном воздухе).
Расчетная (рабочая) температура нагревательной проволоки, °С
где
Удельное электрическое сопротивление нихромовой проволоки при температуре
где α - температурный коэффициент сопротивления при 20 °С Длина нагревательного провода для одного элемента, м
где S - сечение нихромовой проволоки, мм:
Длина провода для всей нагревательной установки, м
Шаг спирали, мм hc = (2...4) Средний диаметр витка спирали, мм Dc = (5...8) Число витков спирали
Длина спирали, м
В задаче необходимо записать основные данные по рассчитанному калориферу.
4. Электрокалорифер-воздухоподогреватель. Определить мощность и основные параметры спиральных нагревательных элементов электрокалорифера из нихромовой проволоки при заданном расходе приточного воздуха Q. Температура воздуха на выходе из калорифера Решение. Мощность электрокалорифера, кВт
где 𝜼 - К.П.Д. калорифера (𝜼 = 0,95...0,98). Принимаем число секций электрокалорифера nс = 3, число параллельных спиралей одной секции к = 4. Мощность Рс (Вт) и сила тока Iс (А) одной спирали при их соединении в каждой секции по схеме «звезда»
Электрическое сопротивление спирали, Ом
Диаметр сечения проволоки, м
где δ - допустимая плотность тока, А/м2 (δ = 8 • 106 А/м2). Длина проволоки одной спирали, м
где Скорость воздуха в электрокалорифере, м/с v = Q/F, где F - площадь поперечного сечения нагревательной камеры (принимаем F = 0,25 м2). Коэффициент теплоотдачи спиралей по формуле Аше
Коэффициент теплоотдачи спиралей по критериальному уравнению конвективного теплообмена
где 𝝀 - теплопроводность воздуха (𝝀 = 2,76 ∙ RE - число Рейнольдса RE = v ϑ — кинематическая вязкость воздуха (ϑ = 16,96 ∙ Площадь поверхности проволоки, м2
Температура поверхности проволоки, °С
Шаг спирали проволоки, мм hc = 3 Диаметр спирали проволоки, мм Dc= Ю Число витков спирали, шт.
Длина проволоки, м
При решении задачи необходимо записать основные параметры по рассчитанному калориферу.
5. Проточный подогреватель питьевой воды. Рассчитать закрытые спиральные нагреватели (спираль на керамическом основании в защитном металлическом корпусе) для проточного подогревателя питьевой воды заданной мощности Р при начальной температуре воды Решение. Для регулирования мощности в диапазоне 50-100% предусматриваем две трехфазные секции по три нагревателя в каждой, соединенные по схеме «звезда». Следовательно общее количество нагревателей n = 6. Мощность одного нагревателя, кВт
Рабочий ток нагревателя, А
где Uл - линейное напряжение сети, В (Uл = 380 В);
Для спиралей в качестве материала выбираем нихром (удельное электрическое сопротивление нихромовой проволоки при 20°С Расчетная температура нагревательной проволоки спирали, °С
где
Таблица 12. Нагрузка в амперах, соответствующая определенной температуре нагрева нихромовой проволки, подвешенной горизонтально в спокойном воздухе при температуре 20℃.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||