Расчет электрообогрева пола свинарника–маточника на 60 маток с кормлением в станках с чередованием площадок большего и меньшего нагрева

Исходные данные. Рассчитать электрообогрев пола в свинарнике на 182 мест. Свинарник состоит из трех отделений по 20 мест. Число станков в одном ряду - 10.

Размеры станка - 2,55 х 3,0 м². Температура пола для свиноматок =40 ºС, для поросят =33,2 ºС (см. таблицу 1.2). Температура воздуха в свинарнике-маточнике =22 ºС. Глубина, на которую заложен провод ПОСХВ в массив пола, h=0,08 м. Параметры провода (см. таблицу 1.1): d = 1,1·10^-3; D = 2.9 · 10^-3м; = 0,17 Вт/(м· ºС). Теплопроводность бетона =0,85 Вт/(м· ºС)

Решение варианта m =n =0.

1. Определяем ширину обогреваемой полосы в станках.

Обогреваемая площадь должна составлять для поросят одного помёта от 1 до 1,4 м², а для свиноматки – от 2 до 2,8 м². В связи с этими требованиями предусматриваем идущие через ряды станков обогреваемые полосы шириной Н=1,3 м. Холодные полосы шириной 2,55-0,47-1,3=0,78 м останутся для дефекации (0,47 м – ширина кормушки). Согласно [1,2,3] ширина полосы для дефекации должна быть не менее 0,6 м.

В каждом станке по фронту ряда выделяем обогреваемые площадки: для поросят длиной L₂=1,0 м, для свиноматки длиной L₁=2,0 м (см. рисунок 1. 2).

Рисунок 1.2 – К расчёту электрообогрева пола в свинарнике-маточнике

Примем такую схему укладки проводов, при которой каждый отрезок, включённый на напряжение 220В, используется для обогрева всех станков данного ряда. В данном случае обеспечивается надёжность 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 размещают по три отрезка провода.

2. Площадь обогрева одной площадки:

1) для свиноматки ;

2) для поросят .

Поверхностная плотность теплового потока:

1) площадки для свиноматки

2) площадки для поросят

Чтобы построить кривую при поверхностной плотности теплового потока. Ф_F1= 75 Вт/м², по уравнению (1.6) определяем t_ж1 для следующих значений шага а укладки провода: 0,11; 0.13 и 0,15 м.

=

225 0,11

225 0,13 =225*0.13(0,91+

0,15ln1664,4)=55.2

225 0,15 =225*0.15(0,91+

0,15ln1167,5)=61,8

(1.22)

Аналогично рассчитываем три точки кривой t_ж2=f(Ф_F2, a) при поверхностной плотности теплового потока Ф_F2=200Вт/м² для таких значений шага a укладки провода: 0,04; 0,05; 0,06 м.

(1.23)

 

=

140 =140*0.04(0,91+

0,15ln124943,4)=16.8

=

140 =140*0.05(0,91+

0,15ln29350,8)=18.9

=

140 =140*0.06(0,91+

0,15ln6661,7)=20.6

(1.24)

3. Затем для тех же значений шага а укладки провода и напряжения U₁₌1,3 В/м вычисляем tж=j(Ф_F, а) по выражению (1.9), которое после подстановки постоянных величин для провода ПОСХВ, имеет вид:

(1.25)

где .

Примем, что напряжение на 1м длины провода U₁₌1,3 В/м.

Температура tжв зависимости от шага укладки 0,04; 0,05; 0,06 м:

1) площадка для свиноматки:

2) площадка для поросят:

 

 

Результаты расчетов сводим в таблицу1.3.

Т а б л и ц а 1.3– К расчету электрообогрева пола

а,м	rt1,0С по фор (1.22)	tп1, 0С	tж1=rt1+ tп1, 0С	rt2, 0С (по фор (1.23)	tп2, 0С	tж2=rt2+ tп2, 0С	tж=φ(ФF,а), 0Спо фор (1.25)
0,04	-	-	-	16,8	33,2		36,5
0,05	-	-	-	18,9	33,2	52,1	34,2
0,06	-	-	-	20,6	33,2	53,8	32,2
0,11	48,5		88,6	-	-	-	44,06
0,13	55.2		95,2	-	-	-	29,3
0,15	61.8		101,8	-	-	-	22,03

Построив кривые t_ж=f(Ф_F, a) и tж=φ(Ф_F, а) (см. рисунок 1.3), находим для площадок свиноматки: а ₁=0,138 м, tж₁=40⁰С, для площадок под поросятами: а ₂=0,047 м, tж₂=57⁰С.

Для провода ПОСХВ эти значения допустимы.

Рисунок 1.3– Графическое решение уравнений tж=φ(Ф_F, а) и t_ж=f(Ф_F,a)

для нагревательного провода ПАСХВ при электрообогреве пола

4. Определяем число параллельных отрезков провода:

- на площадках для свиноматок:

; (1.26)

- на площадках для поросят:

.

Принимаем и .

5. Определяем длину провода под одним станком

l₁=m₁(L₁+ a ₁)+m₂(L₂+ a ₂)=9(2,0+0,138)+27(1,0+0,047)м=47,5 м. (1.27)

Длина отрезка провода, включаемого на напряжение 220 В, при напряжении провода длиной 1 м U₁₌1,3 В/м.

. (1.28)

Общая длина трех отрезков провода для обогрева одного ряда станков:

. (1.29)

Число станков в ряду, обогреваемых тремя отрезками провода:

. (1.30)

Принимаем n =10, т.к. в свинарнике-маточнике в одном ряду 10 станков.

6. Определяем мощность для обогрева одного ряда станков

. (1.31)

Мощность отрезка провода, включаемого на напряжение 220 В:

(1.32)

Тепловой поток провода длиной 1м.

(1.33)

Для провода ПОСХВ это допустимо (см. таблицу 1.1).

Фазный ток устройства обогрева одного ряда станков

(1.34)

Общая установленная мощность устройства электрообогрева пола свинарника-маточника на 60 мест

Руст=6· Р = 6 · 7670Вт=46020Вт=46,02 кВт. (1.35)

7. Схема укладки обогревательного провода в полу площадок для свиноматки и поросят в одном станке показана на рисунке 1.2.