农业生物环境工程习题

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1、作业（1）-2013091、 山东济南某文洛型连栋玻璃温室，东西方向96m(共10跨，跨度为9.6m，每跨3个屋顶)，南北方向40m，天沟高度3.6m，屋脊高4.4m，室内上部覆盖缀铝膜保温幕。原计划种植喜温的果菜类蔬菜，设计配置的采暖系统供暖量为500kW，试计算在冬季夜间室外计算气温-9的情况下，室内能够维持多高的气温。现如果改种植花卉，要求夜间室内气温不低于18，试计算其冬季采暖热负荷应为多少？（冷风渗透产生的换气次数为1.5次/h，屋面传热系数为3.4W/(m2)，侧墙和山墙传热系数为6.2 W/(m2)。）解：1、温室面积及室内容积 地面面积: As = 长宽 = 9640= 384

2、0 m2 山墙面积:2963.6 +0.5(4.4-3.6)=768 m2 侧墙面积: 2403.6 =288 m2 屋面面积: 室内容积: 76840=30720 m3 2、覆盖材料传热:=6.2(768+288 )+3.44293.3(18+9+3)=634332.6 W3、 地中传热: =0.24(9640-7620)+0.127620(18+9+3)=22176 W4、 冷风渗透耗热量Qv冷风渗透量(换气次数为1次/h)空气密度冷风渗透耗热量：=12.81.221030（18+9+3）=482534.4 W采暖热负荷 Qh= Qw+Qv+Qf = (634332.6 +482534.4

3、 +22176 =1140043 W 单位面积的采暖负荷为： 1140043 /3840 = 296.9W/m22、 武汉地区某有窗式仔猪舍，采用砖混结构，平屋顶。跨度为7.5m，长度50.4m，檐口高度4m。四面墙体（原为南北侧墙）为240mm厚砖墙，内层为3.5cm厚水泥膨胀珍珠岩，外面20mm厚水泥砂浆抹灰，每侧墙上开设有15001500mm单层木框窗14个，二面端墙上分别有15002700mm单层木门各一扇。屋面为200厚加气混凝土板，板上为二毡三油防水层。舍内饲养仔猪250头（9kg/头），冬季采用1500m3/h的通风量。试计算在无采暖情况下，舍内能维持的温度，如需维持20的舍内气

4、温，需提供的供热量为多少？（武汉地区采暖室外计算温度为-2。）解：猪舍猪散失的热量：Qs=25091=2250 W墙面传热系数：0.78+0.18+0.8=1.76W/（）窗传热系数：3.00 门传热系数：2.8w/(k.m2)北面修正010% 东西修正-5% 南面修正-15-30%北墙传热：1110%(50.44-141.52)1.76+141.523.00(20+2) =9532.4 W南墙传热：177%(50.44-141.52)1.76+141.52141.523.00(20+2) =6672.7 W东西墙传热：195%2(7.54-1.52.7)1.76+1.52.72.8(20+2

5、)=2383.1 W屋顶传热：150.47.51.37(20+2)=11392.9 W围护结构散热:Qw=11392.9+2383.1+6672.7 +9532.4=29981.1 W地中传热： =0.4722(7.5+50.4)+0.233.546.4(20+2) =3216.5 W冷风渗透量(换气次数为1次/h)空气密度冷风渗透耗热量：=0.421.201030（20+2）=11420.64 W采暖热负荷：=29981.1+11420.64 -2250=39151.7 W单位面积的采暖负荷为： 39151.7 /378 = 103.6 W/m2作业二. 图示三连栋温室，二侧窗为上卷式卷帘窗

6、，窗洞口全长为30m，窗口下边沿离地高度为0.6m，卷帘全开启时上边沿离地高度为1.8m。在温室每个脊部设有天窗，在图示风向下，天窗仅开启背风面一侧，每个天窗口形成有效通风面积为30m0.6m的通风口，其中心离地高度为5.4m。试计算在下列三种情况下的温室自然通风量： 室外风速=0，气温为5，室内气温为28； 室外风速vo=3.5m，温室内外气温均为20； 室外风速vo=3.5m，室外气温为5，室内气温为28。（各通风口的流量系数均取为0.65。）解：卷帘窗口面积Aa=30（1.8-0.6）=36m2天窗面积Ab=3300.6=54m2窗口高差h=5.4-（1.8+0.6）/2=4.2m（1）

7、（2）（3）作业3：习题31. 华北某地区某密闭式鸡舍跨度为12m，长80m，舍内净高2.5m。考虑夏季通风降温的要求，拟采用湿帘纵向通风系统，在鸡舍一端安装风机，另一端安装湿帘。为促进鸡只体热散发，按舍内达到1.8m/s的平均气流速度确定通风量。试选择和配置合适的湿帘风机降温系统，选配风机、湿帘和供水量。如按舍内气温从进风口至排风口有3左右的温升，试计算在夏季（空调室外计算干球温度为34.8，室外计算湿球温度tw=26.7）舍内的平均气温（进风口与排风口气温平均值）为多少。解：空气流量：室外空气密度假设选择型号为9FJ14.0的风机四台。风机处的压差假设选择湿帘厚度为125mm，高度为2.2

8、m，宽度为12m通过湿帘的风速湿帘处的压差降温效率室内温度室内平均温度验算：压差通风量室内平均空气流速通过湿帘的风速降温效率用水量供水量假设基本合理所以选择四台型号为9FJ14.0的风机，厚度为125mm，高度为2.2m，宽度为12m的湿帘，每小时供应949.2kg/h时，室内平均温度为27.42作业4：习题17 、某植物育苗工厂采用完全人工光源提供光照，其每层育苗架平面尺寸为0.71.3m。试根据利用系数法计算采用荧光灯和LED光源二种方案时，在育苗架平面上可以达到的光照强度（包括光照度，光合有效辐射照度PAR、光合有效光量子流密度PPFD）。方案1，每层采用6支40W荧光灯，厂家提供的每支

9、荧光灯的光通量为3000lm。方案2，每层采用400个LED，其中红色LED为300个，蓝色LED为100个，厂家提供的每个LED的光通量，红色LED为20 lm/个，蓝色LED为15 lm/个。（取维护系数k = 0.75，利用系数U=0.8。）（思考题：2种方案按光照度来评价时，哪种方案光照强度高？按光合有效光量子流密度（PPFD）或光合有效辐射照度（PAR）来评价时，又是哪种方案光照强度高？按不同度量单位评价的结果是否一致？为什么？）解：方案1光照度：光有效辐射照度：光合有效光量子流密度方案2光照度光有效辐射照度：光合有效量子流密度：通过光照度、光有效辐射照度、光合有效量子流密度不同角度

10、评价两方案，都是第二方案好一些。作业5、北京地区某采用8mm聚碳酸酯（PC）双层中空板的连栋温室，东西方向5跨，每跨6.4m，南北方向共6个开间，柱距4m。温室檐口高度4m，屋脊高度4.8m。室内上部覆盖缀铝膜保温幕（67%铝膜，33%透明膜）。要求夜间室内气温不低于15，试计算夜间温室密闭管理情况下的冬季采暖热负荷。如果采用某燃油暖风机供暖（室内环流方式），该暖风机额定热风量为3500m2/h，热风出口温度为75。试计算需配置多少台暖风机。（冬季夜间室外计算气温为-12，冷风渗透产生的换气次数为1.0次/h。）补充习题 试确定玻璃温室采用以下保温幕时的传热系数。 采用缀铝膜保温幕（75%铝膜

11、, 25%透明膜），采用缀铝膜（25%铝膜, 75%透明膜）与PE薄膜双层保温幕。解：1、温室面积及室内容积 地面面积: As = 长宽 = 56.464= 768m2 山墙面积:2644+0.5(4.8-4)=211.2 m2 侧墙面积: 256.44 =256 m2 屋面面积:温室体积：2、覆盖材料传热:=4.0(211.2+256+827.2（1-0.42）)(15+12+3)=155328-41690.9=113637.1W3、地中传热: =0.24(3224-124)+0.12124(15+12+3)=5356.8 W4、冷风渗透耗热量Qv冷风渗透量(换气次数为1次/h)空气密度冷风

12、渗透耗热量：=0.9391.241030（15+12+3）=35978.7 W5、采暖热负荷 Qh= Qw+Qv+Qf = 15532 +5356.8 +35978.7 =196663.5-41690.9=154972.6W6、暖风机数量n=154972.6 /3500/36001030(353/348)(75-15)=154972.6 /60946.6=2.5（台）通过计算，应该为温室大棚安装3台该型号暖风机。补充题计算：同理计算的（1）计算得n=2.51台，（2）计算得n=2.67台（3）计算得n=2.34台。综合以上计算得，所有材料都需要安装3台该型号暖风机作业7. 某栽培果菜的连栋温室

13、，面积1920m2，室内容积7000m3，越冬生产中采用CO2施肥的措施以增加产量。确定每天施肥时间为上午9时11时，室内CO2浓度晴天控制在1200mL/L，阴天控制在600mL/L，根据温室的密闭性情况，估计其换气次数为2次/h，试分别计算晴天和阴天CO2施用的流量，以及每天的CO2气源消耗量，其中因为温室密闭不严漏失的CO2占多大比例？如果温室采取加强密闭的措施，将换气次数降低为1次/h，则晴天和阴天的施用流量，每天消耗量，以及漏失量所占比例又各是多少？（取Co=0.6g/m3，fc =3.5，晴天P=0.6510-3g/(m2s)，Ps=0.110-3g/(m2s)，阴天P=0.510

14、-3g/(m2s)，Ps=0.0610-3g/(m2s)。）解：换气2次/h，晴天情况下：取n=2次/h，Co=0.6g/m3，P= 0.6510-3g/(m2s) fc = 3.5，Ps=0.110-3g/(m2s)Ci = 1200/546 = 2.20g/m3Gch 表示换气消耗的CO2量。Gcx 表示植物消耗的CO2量Gc =Gch +Gcx = nV(CiCo)+3600As(fcPPs) = 27000(2.20-0.6)+36001920(40.00065-0.0001) = 22400 + 17280 = 39680 g/h = 39.7kg/h 每天施用时间为2小时，则每天的

15、CO2气源消耗量为：239.1= 78.2 kg其中漏失量所占比例为57.2%。换气2次/h，阴天情况下取n=2次/h，Co=0.6g/m3，P= 0.510-3g/(m2s) fc = 3.5，Ps=0.0610-3g/(m2s)Ci = 1200/546 = 2.20g/m3Gch 表示换气消耗的CO2量。Gcx 表示植物消耗的CO2量Gc =Gch +Gcx = nV(CiCo)+3600As(fcPPs) = 27000(2.20-0.6)+36001920(40.0005-0.00006) = 22400 + 13409.2 = 37809 g/h = 37.8kg/h 每天施用时间

16、为2小时，则每天的CO2气源消耗量为：239.1= 78.2 kg其中漏失量所占比例为59.2%。换气1次/h，晴天情况下：取n=2次/h，Gc =Gch +Gcx = nV(CiCo)+3600As(fcPPs) = 17000(2.20-0.6)+36001920(40.00065-0.0001) = 11200 + 17280 = 28480 g/h = 28.5kg/h 每天施用时间为2小时，则每天的CO2气源消耗量为：228.5= 57.0 kg其中漏失量所占比例为39.3%。换气1次/h，阴天情况下取n=2次/h，Gc =Gch +Gcx = nV(CiCo)+3600As(fcPPs) = 17000(2.20-0.6)+36001920(40.0005-0.00006) = 11200 + 13409.2 = 26609 g/h = 26.6kg/h 每天施用时间为2小时，则每天的CO2气源消耗量为：226.6= 58.2 kg其中漏失量所占比例为30.6%。88