Haagse Hogeschool Academie voor Technology, Innovation & Society Delft, tel , fax Stagewerkplan Opleiding Werktuigbouwkunde

Transcriptie

1 Omslag stagerapport & -werkplan Haagse Hogeschool Academie voor Technology, Innovation & Society Delft, tel , fax Stagewerkplan Opleiding Werktuigbouwkunde Tussenrapport Afstudeervariant* Voltijd Eindrapport Stageperiode t/m Voorletters & naam student Martijn van Paassen Studentnummer Naam Bedrijf Bode Project- en Ingenieursbureau Naam bedrijfsmentor Ir. J. van Tilborgh Door de hogeschool in te vullen Stagecoach Opmerkingen: Beoordeling U G V M O 1. Indeling/opzet 2. Technische inhoud 3. Verzorging presentatie 4. Taalgebruik 5. Competentie Ontwikkeling 6. Totaal beoordeling Opmerkingen n.a.v. bovenstaande punten: Datum: Gezien akkoord: U=uitstekend, G=goed, V=voldoende, M=matig, O=onvoldoende Datum beoordeling: In te vullen door de stage-administratie: Ingekomen datum: Verwerkt door: Datum:

2

3 2014 Eindrapport Bode Project- en Ingenieursbureau Academy For Technology, Innovation and Society Werktuigbouwkunde, Delft MARTIJN VAN PAASSEN

4 Samenvatting Bode is een project- en ingenieursbureau dat glastuinbouwprojecten realiseert. In de realisatie van projecten werkt Bode samen met specialisten, zoals Technokas of andere bedrijven. Bode Project- en Ingenieursbureau is een zusterbedrijf van Technokas. Technokas heeft zich gespecialiseerd in het aannemen en uitvoeren van glastuinbouwprojecten. Op het gebied van klimaat in een glastuinbouwbedrijf wordt geïnvesteerd en geïnnoveerd. Hierdoor is het mogelijk nieuwe systemen te ontwikkelen voor klimaat in de glastuinbouw. Het voorbeeld van vorderingen in de glastuinbouw is de ontwikkeling van nieuw type luchtbehandelingskast. Met deze kast kan de ventilatie en daarmee de luchtvochtigheid geregeld worden. Proces ontwerp Voor het ontwerp van een luchtbehandelingskast wordt een traject van berekeningen en ontwerpen gevolgd. Een aantal van de uitkomsten van deze berekeningen zijn de eigenschappen van de onderstaande warmtewisselaars. Warmtewisselaar koude deel Gewicht [kg] 328,76 51,50 Oppervlakte [m²] 539,91 71,99 Volume [liter] 131,77 21,82 T lucht in [ C] 25 9 T lucht uit [ C] 9 22 T water in [ C] 5 45 T water uit [ C] Rv lucht in [%] 70 99,3 Rv lucht uit [%] 99,3 70 Snelheid lucht [m/s] 1,58 2,9 Snelheid water [m/s] 0,71 1,27 Qv lucht [m³/h] Qv water [m³/h] 6,21 7,8 Qv condens [L/h] 84,33 Drukval water [kpa] 33,53 17,22 Drukval droge lucht [Pa] 66 Drukval natte lucht [Pa] Vermogen [kw] Prijs [ ] 4805,7 913,59 Tabel 1: Eigenschappen gekozen warmtewisselaars Warmtewisselaar warme deel Deze warmtewisselaars zijn bepaald door een leverancier aan de hand van de gegeven waardes uit de berekeningen. 4

5 Om de temperatuur van de lucht te kunnen veranderden stroomt er warm- en koud water door de warmtewisselaar heen. Deze warmtewisselaars staan in een watercircuit. De keuze van de onderdelen/appendages in dit circuit is bepalend voor de werking ervan. Omdat de warmtewisselaar goed moet functioneren is deze dus bepalend voor de berekende eigenschappen van de watercircuits. Het schema van dit watercircuit is aan de rechterkant weergeven. De specificaties van de appendages van beide watercircuits zijn berekend/bepaald en weergeven in de onderstaande tabel. Figuur 1: Schema watercircuits Koud water circuit Warm water circuit Leidingen Maat Snelheid [m/s] Weerstand per meter [Pa/m] Wandruwheid [mm] Drukverlies per bocht [Pa] Lengte (m) Aantal bochten Afsluiters Maat Drukverlies per afsluiter [Pa] Snelheid [m/s] Aantal Mengkleppen Maat Drukverlies [Pa] Autoriteit Kvs-waarde Aantal Warmtewisselaar Vermogen [kw] Volumestroom water [L/h] Temperatuur water in [ C] Temperatuur water uit [ C] Weerstand [Pa] Vochtafgifte (L/h) NW50 0, , NW ,74 4 NW , , ,4 NW50 0, , NW ,94 4 NW , , Totaal drukverlies Tabel 2: Eigenschappen onderdelen watercircuits 5

6 Constructief ontwerp De luchtbehandelingskast moet zo geconstrueerd worden dat hij groot genoeg is voor de warmtewisselaars en klein genoeg om in de kas te passen. Daarnaast mag de kast niet te zwaar worden, anders zullen er blijvende vervormingen optreden. De kast zal een lengte hebben van 1950 [mm] en een hoogte (H) van 1366 [mm]. De breedte (B) is 1470 [mm] zodat alle componenten er achter elkaar in passen. De omkasting is Sendzimir gegalvaniseerd om roest te mijden. De luchtbehandelingskast inclusief alle componenten zullen in totaal 620 [kg] wegen. Dit gewicht is belangrijk voor de constructie die nodig is om de kast op te hangen. De slang zal aan haken komen te hangen en is daarom niet meegenomen in het gewicht. De slang heeft een diameter van 630 [mm] met gaten van 123,7 [mm] die 2 [m] uit elkaar liggen. Er is een gebied dat geen verse lucht krijgt via de luchtverdeelslang. Dit gebied zal door middel van kokers op het verloopstuk van lucht worden voorzien. De ophangconstructie zal twee luchtbehandelingskasten moeten kunnen dragen. Deze constructie bestaat uit twee IPE profielen die met een bevestigingsplaat aan de tralie zijn bevestigd. Hiernaast is de situatie weergeven van één IPE profiel. De krachten op dit IPE profiel zijn ook hierin aan gegeven. Figuur 2: Luchtverdeling (bovenaanzicht, niet op schaal) Figuur 3: Situatieschets van krachten op IPE profiel Dit profiel zal onderhevig zijn aan verschillende soorten spanningen zoals weergeven in de tabel hiernaast. Iedere bevestigingsplaat zal met vier M8-8.8 bouten worden vastgezet die sterk genoeg zijn om de gehele constructie te dragen. IPE Gewicht (kg) 41,3 Traagheidsmoment (mm⁴) Buigspanning (N/mm²) 164,6 Schuifspanning (N/mm²) 3,18 Maximale doorbuiging (mm) Figuur 4: Constructieve eigenschappen gekozen IPE profiel 24,4 6

7 Evaluatie De stage bij Bode was erg interessant en ik heb er veel geleerd. Het begon wat verwarrend maar dit is uiteindelijk goed gekomen. Er waren van te voren duidelijke doelen gesteld wat betreft de opdracht en in hoeverre deze uitgevoerd moest worden. Tijdens het project is de focus toch meer gegaan naar de berekeningen en minder tijd naar de werkvoorbereiding. Dit heeft verder niets met tijdgebrek te maken. Het ontwerpen van een luchtbehandelingskast was een opdracht waarbij een groot deel van de werktuigbouwkunde studie qua theorie bij elkaar kwam. Omdat dit veel theoretische kennis vereist, vond ik de opdracht van een behoorlijk niveau. Tijdens de stage ben ik bij drie verschillende bedrijven geweest. Een daarvan was de betreffende rozenkweker waar de kast komt te hangen. Hier ben ik langs geweest op bestaande en gewenste gegevens te verkrijgen en om de maten van de kast op te nemen. Het stagebezoek was prettig, voornamelijk omdat ik daardoor alles op een rijtje heb gezet wat ik allemaal heb gedaan en nog wilde doen. Ik had graag het stagebezoek eerder willen plannen zodat ik de tijd daarna beter had kunnen indelen. Mijn volgende stage zal ik me meer focussen op het goed indelen van de planning. Ook zal ik zorgen dat de communicatie naar de school beter verloopt. Tijdens mijn stage heb ik erg veel geleerd over constructies, klimaat en installaties. Het was de intentie van de stage om in deze gebieden van de werktuigbouwkunde meer ervaring op te doen. Dit is gelukt en ik ben erg tevreden over het resultaat van de opdracht. Competenties In vergelijking van de mogelijke competenties met de bepaalde competenties kan ik concluderen dat ik vooruit ben gegaan. In de taakrollen onderzoek en ontwerper zit ik nu op een behoorlijk niveau maar aan de overige taakrollen zal nog gewerkt moeten worden. Dit was geen onderdeel van deze stage en daarom ook niet meegenomen. Conclusie Het doel van de stage is een werkende- en functionerende luchtbehandelingskast op papier. Deze kast moest het klimaat in de proefopstelling kunnen regelen. Als de kast zowel constructief als klimaattechnisch goed is, dan kan de kast bij de kweker geïnstalleerd worden. Het ontwerp van de kast moet schaalbaar zijn. Naar mijn mening voldoet de LBK aan alle bovenstaande gestelde eisen. Ik heb mijn theoretische kennis op klimaat, constructie en installatie technische aspecten toegepast en uitgebreid. Als onderzoeker en ontwerper zit ik naar mijn mening op een behoorlijk niveau. 7

8 Inhoudsopgave Samenvatting... 4 Inleiding Bedrijfsomschrijving Opdrachtomschrijving Werkwijze Resultaat Globaal proces ontwerp Klimaat Nieuwe gewenste situatie Mollier diagram Koelblok Koud watercircuit Verwarmingsblok Warm watercircuit Globaal constructief ontwerp Constructieve eigenschappen luchtbehandelingskast Luchtbehandeling Ophanging luchtbehandelingskast Controle Haalbaar Schaalbaar Werkbaar Definitief proces & constructief ontwerp Definitief proces ontwerp Definitief constructief ontwerp Evaluatie Competenties Conclusie Bronnenlijst Bijlagen I. Planning II. Afwijkende afspraken III. Leidingberekening IV. Keuze warmtewisselaar V. Deellast koelblok VI. Specificaties aanvraag koelmachines

9 VIII. Doorbuiging koker IX. Bezoek rozenkwekerij X. Schema rozenkwekerij XI. Plattegrond rozenkwekerij XII. Offerte ventilator XIII. Logboek XIV. Stage enquête & bedrijfsbeoordeling

10 Inleiding Wat de sector betreft is deze stage bij Bode Project- en Ingenieursbureau is er een die aansluit op mijn vorige stage bij WPS. Allebei gericht op de tuinbouw, met een innovatieve kant. De keuze van een stage in de tuinbouw is niet willekeurig gekozen. Mijn vader heeft een glastuinbouw bedrijf en daarom heb ik affiniteit met deze sector. Bode is een bedrijf dat glastuinbouwprojecten realiseert. In tegenstelling tot WPS, waar ik heb leren programmeren en modelleren, wil ik me bij Bode richten op constructieleer en de installatietechnische kant van de tuinbouw en werktuigbouw. Ik heb daarom ook voor een opdracht gekozen waarin deze twee vakgebieden een grote rol spelen. De opdracht is om in 11 weken tijd een luchtbehandelingskast te ontwikkelen, die binnen een kas het klimaat moet regelen. Hierbij is de bedoeling voornamelijk de luchtvochtigheid zeer nauwkeurig te kunnen regelen. De luchtbehandelingskast is bedoeld voor een rozentuinder. Bij rozen is een goed, constant klimaat erg belangrijk voor de kwaliteit van de roos. Met deze kast moet dit gerealiseerd worden. De opdracht bevat inhoudelijk naast installatie- en constructietechnische aspecten ook een stukje vergaderen en tekenen. In overleg met de opdrachtgever wordt een ideale kast berekend en gemodelleerd. Het is hierdoor een project waarbij een groot deel van de werktuigbouwkundige kennis langs komt. Hierdoor lijkt het mij een geschikte opdracht waarin ik veel kan leren. 10

11 Bedrijfsomschrijving Bode is een project- en ingenieursbureau dat glastuinbouwprojecten realiseert. Het team van Bode adviseert, ontwerpt en begeleidt kwekerijen bij de realisatie van innovatieve- & standaard kassen. Deze vorm van projectaanpak vraagt om een intensieve samenwerking met klanten. De wensen van de klant zijn dan ook het uitgangspunt van het projectplan. Van de voorbereiding tot uiteindelijke ingebruikname van de kas, zal Bode intensief blijven overleggen met zowel de klant als de specialisten. Omdat concurrentie in de tuinbouw een belangrijke rol speelt is er binnen Bode een geheimhoudingsplicht. 1 Figuur 5: Bode Project- & Ingenieursbureau In de realisatie van projecten werkt Bode samen met specialisten, zoals Technokas of andere bedrijven. De communicatie tussen Bode en de klant is minstens zo belangrijk als de communicatie tussen Bode en de specialisten, omdat zij het uiteindelijke glastuinbouw project zullen realiseren. Bode & Technokas Bode Project- en Ingenieursbureau is het zusterbedrijf van Technokas. Technokas heeft zich gespecialiseerd in het aannemen en uitvoeren van glastuinbouwprojecten. Technokas focust zich op projectbenadering, waardoor de kas, de installaties en de bijbehorende bedrijfsruimte optimaal geïntegreerd worden. Bode is naast Technokas ontstaan vanuit de vraag van klanten naar verdere dienstverlening in de complexe materie van kassenbouw. Bode heeft zich gespecialiseerd in adviseren, ontwerpen maken en kwekerijen begeleiden bij de realisatie van technisch innovatieve kassen. Door de samenwerking tussen beide bedrijven zijn er korte communicatielijnen waarbij geen informatie uit het voortraject verloren gaat. Bode voortdurend terugkoppeling uit de praktijk via Technokas op haar ideeën en ontwerpen. Bovendien worden werkzaamheden, zoals het tekenwerk, niet dubbel uitgevoerd. Figuur 6: Technokas 1 Zie bijlage II voor meer informatie over deze geheimhoudingsplicht. 11

12 Opdrachtomschrijving Tijdens mijn stage zal ik me bezig houden met het ontwerpen van een luchtbehandelingkast. Deze kast zal toegepast worden in een proefopstelling in een rozenkwekerij. Huidige situatie Momenteel heeft een kas een verwarmingsinstallatie om te verwarmen. Daarnaast is het mogelijk om met luchtramen de temperatuur en vochtigheid te regelen. Door de combinatie van deze systemen is een belangrijk deel van het klimaat in een kas te regelen, afhankelijk van de teelt in de kas. Door ervaring weet men wat de optimale condities moeten zijn van een bepaalde teelt. Door meetapparatuur kan men tegenwoordig vrij nauwkeurig de luchtvochtigheid en temperatuur meten. Door een klimaatcomputer aan te sluiten op alle meet- en regelsystemen in een kas, is hierdoor een klimaat in te stellen waarbij de teelt goed groeit. Een nadeel van de huidige situatie is dat bij het beluchten van een kas, het klimaat minder goed regelbaar is. Het is mogelijk om de luchtvochtigheid te verminderen door te beluchten. Er wordt dan verse lucht aangevoerd met een lagere luchtvochtigheid. Nadelig is dat deze lucht een lagere temperatuur heeft, waardoor de temperatuur in de kas ook lager wordt. Hierdoor moet men deze lucht weer verwarmen, wat veel energie kost. Innovatie Op het gebied van klimaat in een glastuinbouwbedrijf wordt geïnvesteerd en geïnnoveerd. Hierdoor is het mogelijk nieuwe systemen te ontwikkelen voor klimaat in de tuinbouw. Dit heeft allemaal te maken het Het Nieuwe Telen (HNT). HNT staat voor een energiezuinige teeltwijze met een optimale productie. De overheid stimuleert HNT en verstrekt daarom subsidies voor investeringen. Figuur 7: Het Nieuwe Telen (HNT) Het voorbeeld van vorderingen in de glastuinbouw is de ontwikkeling van nieuw type luchtbehandelingskast. Met deze kast kan de ventilatie en daarmee de luchtvochtigheid geregeld worden. Doordat er lucht door de kast stroomt, is het ook mogelijk om deze lucht te verwarmen dan 12

13 wel te koelen. Door het koelen van lucht wordt de luchtvochtigheid ook lager. Al deze eigenschappen van de lucht zijn te meten en te regelen. De opdracht Tijdens mijn stage zal ik me bezighouden met het ontwikkelen van een nieuw type luchtbehandelingskast voor een rozenkweker vergelijkbaar met het type luchtbehandelingskast op het plaatje hiernaast. Het gaat hierbij om een luchtbehandelingskast die komt te staat in een proefopstelling in een kas. De kast zal in tegenstelling tot het plaatje rechts, niet aan de gevel maar midden in de kas komen te hangen. Het uiteindelijke doel is, dat deze kast volledig in gebruik zal worden genomen door de kweker en de huidige luchtbehandeling achterwege laat. Figuur 8: Lucht verdeel slang Figuur 9: Luchtbehandelingskast 13

14 Werkwijze De opdracht omvat het berekenen van de gegevens, het ontwerp en ontwikkelen van de kast tot en met de volledige werktekeningen. Dit moet zo gedaan zijn dat de luchtbehandelingskast gelijk gemaakt zou kunnen worden. Er zitten veel fases in de ontwikkeling van de kast. Daarom is het nodig om een goed plan van aanpak en daarbij een goede planning te hebben 2. Fase 0: Oriënteren Nog voordat er met de stageopdracht kan worden begonnen, moet het duidelijk zijn hoe de installatietechniek in de glastuinbouw werkt. Daarom wordt er een proefopdracht gemaakt, waarin een transmissie-, een ventilatie- en een warmteafgifte berekening wordt gemaakt. Dit is gedaan volgens het ISSO handboek publicatie 86: kwaliteitseisen voor warmtetechnische en CO2- installaties in tuinbouwkassen. Vervolgens wordt deze berekening vergelijken met de standaard berekenmethode die toegepast wordt bij Bode. Dit is niet alleen ter controle van de berekening maar ook van beide rekenmethodes. Omdat het hier om een oefening gaat zal deze proefopdracht niet in het verslag worden opgenomen. Fase 1: Globaal proces ontwerp Voordat de kast ontworpen kan worden, moeten eerst alle benodigde waardes uitgerekend worden. Een aantal van deze waardes zullen gegeven zijn. Bij de berekeningen wordt uitgegaan van de gegevens van de betreffende rozenkweker. Bepaalde temperatuursgegevens van de kas staan vast. Met alle gegeven en verkregen waardes zullen de specificaties van de onderdelen worden opgesteld. Hiermee kan een constructief ontwerp worden gemaakt. Fase 2: Globaal constructief ontwerp Als alle waardes en daarmee de specificaties bekend zijn, kan worden nagedacht over het ontwerp van de kast. Als er bijvoorbeeld een groot koelblok nodig is, zal de kast waar hij in moet groter en zwaarder worden. Kan dit bevestigd worden en past dit? Welke profielen kan ik gebruiken? Wat zijn de kosten en zijn ze onderhevig aan slijtage? Dit soort vragen zullen allemaal gesteld worden tijdens het ontwerp van de luchtbehandelingskast. Eigenschappen van de kast zullen ook afhangen van reeds aanwezige installaties en afmetingen in de kas. Zo zal er een maximale grootte aan de afmeting van de kast zitten, omdat hij wel ingebouwd moet kunnen worden. Fase 3: Controle Als het ontwerp van de kast helemaal af is, is het belangrijk dat alle gegevens goed gecontroleerd worden, voordat er geproduceerd gaat worden. In dit stadium kunnen er nog dingen in het ontwerp worden aangepast of vervangen worden. Fase 4: Definitief proces & constructief ontwerp Als alle gegevens kloppen dan kunnen er werktekeningen worden gemaakt voor de productie van de luchtbehandelingskast. Deze werktekeningen moeten zo gemaakt worden dat de kasten intern geproduceerd kunnen worden of uitbesteedt. Tot hier gaat mijn opdracht. Als alles goedgekeurd word is het hierna wel goed mogelijk dat de kwekerij in samenwerking met Bode ook daadwerkelijk overgaat op de installatie van deze kast. 2 Zie bijlage I voor de planning 14

15 Resultaat Voor het ontwerp van een luchtbehandelingskast wordt een traject van berekeningen en ontwerpen gevolgd. Hier zal toegelicht worden hoe het eindontwerp tot stand is gekomen. Globaal proces ontwerp Het globaal proces ontwerp is het deel van het ontwerp waarin het proces in de luchtbehandelingskast wordt berekend. Om te kunnen rekenen aan het proces moeten eerst zoveel mogelijk gegevens van de huidige en (geschatte) toekomstige situatie worden verkregen. Hiermee kunnen vervolgens onder andere de volumestroom en luchtvochtigheid worden berekend. Om dit te begrijpen is het belangrijk om te weten hoe het klimaat in een kas werkt. Klimaat Het klimaat in een kas is van meerdere factoren afhankelijk. Naast het type teelt is ook de locatie, het type kas en bijbehorende verwarming en ventilatie belangrijk. Met deze factoren is het klimaat te bepalen. Wat moet bijvoorbeeld de temperatuur of luchtvochtigheid zijn en hoe lopen de luchtstromen in de kas? Wat zijn de warmte en vocht verliezen en hoe zijn deze weer aan te vullen? Het is belangrijk om in een kas de luchtvochtigheid en temperatuur overal zo constant en optimaal mogelijk te houden. Dit zorgt voor een ideaal klimaat waarin de teelt het beste kan groeien. Door ervaring en meetgegevens is het mogelijk het klimaat zo te regelen, dat de teelt daadwerkelijk zo optimaal mogelijk groeit. De gewenste waardes van de rozenkwekerij zijn gegeven: Koelvermogen 150 W/m² Binnentemperatuur (T) 25 C Relatieve vochtigheid (Rv) 70 % Soortelijke warmte lucht bij constante druk (cp) 1,00 kj/(kg*k) Oppervlakte (A) 770 m² Tabel 3: Gegeven en algemene waardes 15

16 Nieuwe gewenste situatie Lucht in de kas heeft een temperatuur van 25 C en een relatieve luchtvochtigheid van 70 %. Deze relatieve luchtvochtigheid geeft aan hoeveel vocht er in de lucht zit, ten opzichte van hoeveel deze kan bevatten. Om het klimaat goed te regelen is het mogelijk om de lucht eerst te ontvochtigen en vervolgens weer bij te nevelen. Hierdoor kan er een goede, gestuurde verdeling van de vochtigheid in de lucht worden gecreëerd die over het hele oppervlak zo gelijk mogelijk zal zijn. Figuur 10: De rozenkwekerij Ontvochtigen is op meerdere manieren mogelijk. De manier die hier wordt toegepast is ontvochtigen door koeling. Door de temperatuur van de lucht naar beneden te brengen zal de relatieve luchtvochtigheid toenemen. Als de temperatuur van de lucht de dauwpuntstemperatuur bereikt, zal de relatieve luchtvochtigheid 100% zijn. De lucht kan niet meer vocht bevatten. Als de temperatuur hierna nog verder afneemt, zal een deel van de waterdamp gaan condenseren. Hierdoor zal de lucht dus vocht kwijtraken. Het is dan ook noodzakelijk dat het gecondenseerde water wordt verzameld en afgevoerd. Door de lucht hierna weer op te warmen zal de relatieve luchtvochtigheid afnemen. Er is dus ontvochtigt. Beide processen zullen via een lucht-water warmtewisselaar energie overdragen. Lucht wordt in het eerste (koude)blok gekoeld en daarmee ontvochtigt. Vervolgens wordt dezelfde lucht weer verwarmd en terug de kas ingeblazen. Dit gebeurd door middel van een ventilator en een luchtverdeelslang. De ventilator blaast de nieuwe lucht de luchtverdeelslang in. Deze leiding is in de lengterichting verspreidt over de gehele lengte van het te beluchte deel van de kas. Verdeeld over deze leiding zitten verschillende grootte gaten waar lucht door heen kan. Dicht bij de luchtbehandelingskast zijn de gaten nog relatief klein, maar deze worden groter naar lengte van de leiding. Deze gaten zitten zo verspreid, dat door de druk in de luchtverdeelslang, er door alle gaten evenveel lucht komt. Hierdoor is er een gelijkmatige verspreiden van de nieuwe lucht. De teelt draagt voor een groot gedeelte bij aan de vochtigheid van de lucht door verdamping. Door de teelt zal de relatieve luchtvochtigheid van de nieuwe lucht dus toenemen. Om weer tot de gewenste relatieve luchtvochtigheid te komen, zal er moeten worden bij geneveld. Nevelen is het bevochtigen van lucht met waterdamp. Als de temperatuur van de lucht boven de dauwpuntstemperatuur zit, zal de waterdamp zich mengen met de lucht en zal de relatieve luchtvochtigheid toenemen. In het figuur op de volgende pagina is het bovenstaande proces schematisch weergegeven. Hierin is het proces opgedeeld in een warm deel en een vochtigheidsdeel. Dit moet een idee geven hoe het in het in theorie moet werken. In de werkelijkheid gaan deze stromen door elkaar, maar om het duidelijk te houden, zijn deze gescheiden gebleven. 16

17 Figuur 11: Schematische weergave van warmte en water stromen in de kas (inclusief onderstaande berekende waardes)

18 Dit proces is ook in een schema weer te geven, met bijbehorende componenten in het leidingnet. Hierin is de watercirculatie weergeven: Figuur 12: Schema watercirculatie

19 Mollier diagram Aan de hand van de gegeven waardes is het mollier diagram in te vullen. De berekende waardes zijn ook hier al ingevoerd. Figuur 13: Mollier diagram met ingevulde waardes Eindrapport Stage Bode Martijn van Paassen

20 Koelblok Om de lucht te ontvochtigen zal deze eerste door een warmtewisselaar moeten gaan die de lucht afkoelt. Dit wordt het koelblok genoemd. 1) Van het koelblok zal de volgende gegevens bekend: Droge bol temperatuur (T1) = 25 C Relatieve vochtigheid (Rv1) = 70 % Hierdoor zijn de volgende gegevens wat betreft de lucht te berekenen: Maximale dampspanning (Pd(100%)): P d(100%) = 108, ,5 P d(100%) = 108, ,5 1730,63 233, ,63 233,426+T1 = 3,16 kpa Dampspanning (Pd): P d = Rv 1 P d(100%) P d = 70 % 3,16 = 2,21 kpa Vochtinhoud (x1): P d x 1 = 0, ,325 P d 2,21 x 1= 0, = 13,9 g/kg 101,325 2,21 Voelbare warmte (Hv1): H v1 = 1,006 T 1 + x ,926 T 1 H v1 = 1, ,9 kj 1, = 25, kg Latente warmte (HL1): H L1 = x H L1 = 13, kj = 34, kg 20

21 Enthalpie (H1): H 1 = H v1 + H L1 H 1 = 25,8 + 34,6 = 60,4 kj kg Soortelijke massa (ρ1) ρ1 = 3, , P T d T 1 ρ1 = 3, , , = 1,168 kg m 3 2) Nadat de lucht door het koelblok is gegaan, gelden de volgende waardes: Droge bol temperatuur (T2) = 9 C Relatieve vochtigheid (Rv2) = 100 % Hierdoor zijn in op dezelfde manier als bovenstaand, de volgende gegevens te berekenen: Maximale dampspanning (Pd(100%)): P d(100%) = 108, ,5 1730,63 233,426+9 = 1,14 kpa Dampspanning (Pd): P d = 99 % 1,14 = 1,13 kpa Vochtinhoud (x2): 1,13 x 2= 0, = 7,0 g/kg 101,325 1,13 Voelbare warmte (Hv2): H v2 = 1, ,0 kj 1,926 9 = 9, kg 21

22 Latente warmte (HL2): H L2 = 7, kj = 17, kg Enthalpie (H2): H 2 = 9,2 + 17,5 = 26,7 kj kg Soortelijke massa (ρ2) ρ2 = 3, , , kg = 1, m 3 De verandering van de luchtconditie zijn daardoor: Temperatuursverschil (ΔT) ΔT = T 1 T 2 ΔT = 25 9 = 16 K Er wordt warmte aan de lucht ontrokken De gemiddelde dichtheid lucht geeft: ΔH = H 1 H 2 ΔH = 60,4 26,7 = 33,7 kj kg lucht ρgem = ρ1 + ρ2 ρgem = 2 1, ,243 2 = 1,205 kg m 3 Het opgegeven koelvermogen is 150 [W/m²]. Het te koelen oppervlakte is 770 [m²]. Hierdoor is de koellast/inwendige energie (Qk): Qk = P A Qk = = W = 115,5 kw 22

23 De massastroom (q mlucht ) wordt dan: Q k = q mlucht Δh q mlucht = Q k Δh q mlucht = 115,5 33,7 = 3,43 kg s De volumestroom (q vlucht ) wordt dan: Dit is dan per uur: q vlucht = q m lucht ρ gem q vlucht = 3,43 m3 = 2,8 1,205 s q vlucht 3600 = m3 h Er wordt vocht aan de lucht ontrokken: Δx = x 1 x 2 Δx = 14 7,3 = 6,7 g kg lucht Hierdoor is de vochtafgifte: q mwater = q mlucht Δx q mwater = 3,43 6,8 = 23,4 g s De volumestroom van water per uur: = 0,023 kg s q vwater = q m water ρ water q vwater = 0,023 1,0 = 0,023 L s De volumestroom van water per uur: = 0,023 L s q vwater 3600 = 84,4 L h 23

24 Koelblok overgedragen energie water-lucht Voor het water/de lucht in de warmtewisselaar aan de koude kant geldt: Dit staat gelijk aan: Q in = Q uit Q lucht = Q water 115,5 = q mwater c v T q mwater = 115,5 4,186 (21 5) q mwater = 1,72 kg s Er stroomt dus 1,72 [kg/s] water door de warmte wisselaar heen. Dit staat gelijk aan: De volumestroom van water per uur: q vwater = q m water ρ water q vwater = 1,72 1,0 = 1,72 L s q vwater 3600 = 6208 L h In bijlage IV zijn meerdere typen warmtewisselaars opgevraagd. Hierbij is vooral gelet op het verschil in in- en uitgaande temperatuur van het water en de lucht. In dit geval is er gekozen voor de warmtewisselaar 2-4 omdat deze het best aansluit op de benodigde eigenschappen van het koudeblok. Gewicht [kg] 328,76 Oppervlakte [m²] 539,91 Volume [liter] 131,77 T lucht in [ C] 25 T lucht uit [ C] 9 T water in [ C] 5 T water uit [ C] 21 Rv lucht in [%] 70 Rv lucht uit [%] 99,3 Snelheid lucht [m/s] 1,58 Snelheid water [m/s] 0,71 Qv lucht [m³/h] Qv water [m³/h] 6,21 Qv condens [L/h] 84,33 Drukval water [kpa] 33,53 Drukval droge lucht [Pa] 66 Drukval natte lucht [Pa] 89 Vermogen [kw] 115,5 Prijs [ ] 4805,7 Tabel 4: Eigenschappen gekozen warmte wisselaar warm watercircuit 24

25 Koud watercircuit De koelmachine wordt in de proefopstelling gebruikt om de luchtbehandelingskast van koud water te voorzien. Dit koude water wordt in de warmte wisselaar gebruikt om lucht af te koelen van 25 [ C] naar 7 [ C]. Dit wordt gedaan met water van 5 [ C] dat daardoor opwarmt naar 21 [ C]. De koelmachine zal dus water van 5 [ C] moeten leveren. Figuur 14: Het koud watercircuit Het water zal tussen de koelmachine en het koelblok getransporteerd moeten worden. Dit gebeurd met een aanvoer- en retourleiding. Er zullen in deze leidingen temperatuurs-, druk- en daarmee weerstandsverschillen optreden. Om een goede koelmachine te kunnen kiezen zullen deze verschillen berekend moeten worden. 25

26 Leidingen In een leidingnet voor hoofdleidingen mag het maximaal drukverlies per meter 150 [Pa/m] bedragen 3. Daarnaast wordt voor de wandruwheid (ԑ) van gewalst staal met lasnaad 0,07 [mm] aangenomen 4. Een volumestroom van 6028 [ltr/h] water van 5 [ C] (aanvoer) en 21 [ C] (retour) heeft een dichtheid van 1,0 [kg/dm³]. Voor de diameter en de dikte van de buiswand voor kasbuizen wordt uitgegaan van de maten volgens DIN2458. Met een Excelsheet wordt voor iedere buisdiameter uitgerekend, wat het maximale drukverlies per meter is. Aan de hand van deze berekening en het opgegeven maximale drukverlies per meter wordt de optimale buisdiameter bepaald. En voorbeeld van deze berekening wordt hieronder weergeven. De berekening van het drukverlies voor een buis maakt gebruik van de volgende gegevens: Volumestroom (qv) ltr/h Temperatuur (Tgem) 13 = (21+5)/2 o C Wandruwheid (ԑ) 0,07 mm Maximaal drukverlies per m (Pm) 150 Pa/m Uitwendige buisdiameter (Du) 60,3 mm Dikte buiswand (Db) 2,25 mm Inwendige buisdiameter (Di) 55,8 mm Dichtheid (ρ) 999 kg/m³ Dynamische viscositeit (η) 0,0012 Pa s Tabel 5: Gegevens drukverlies berekening v = q v ,25 π ( D 2 i 1000 ) v = ,25 3,14 ( 55,8 2 = 0,71 m 1000 ) s Re = ρ v D i η 3 Volgens ISSO Publicatie 86: Hoofdstuk 4.1 Leidingnetberekening/Drukverliesberekening 4 Volgens ISSO Handboek installatietechniek: Hoofdstuk tabel

27 Re = 55, ,71 ( 1000 ) = 32749,6 0,0012 De wrijvingsfactor kan door itereren worden gevonden. Hierbij wordt als startwaarde voor de wrijvingsfactor (λ) 0,07 genomen en wordt gebruik gemaakt van de volgende formule: 1 λ = ԑ ( 2 log ( 3,72 D + 2,51 2 i Re λ )) 1 λ = 2 = 0,0255 0,07 ( 2 log ( 3,72 55,8 + 2, ,6 0,07 )) Hiermee kan het maximale drukverlies per meter worden berekend: P m = 0,0255 P m = λ 1 D i 0,5 ρ v , ,77 52,5 2 = 144,9 Pa m 1000 Dit is minder dan het maximale drukverlies van 150 [Pa/m] dus buistype NW50 met inwendige diameter 52,5 [mm], is geschikt. Uit berekeningen blijkt dat dit type buis ook de beste keus zal zijn, omdat andere buisdiameters zorgen voor en veel hoger of lager maximaal drukverlies 5. Bochten Met bovenstaande gegevens is ook de weerstand in een bocht van dit type buis te berekenen: P = ξ 1 ρ v2 2 P = 0, ,772 = 149 Pa per bocht Een weerstandscoëfficiënt van 0,5 is relatief hoog maar dit in de totale drukberekening een ingebouwde veiligheidsfactor. Dit omdat er mogelijk extra bochten worden toegepast dan in de berekening zijn gebruikt. Afsluiters Bij de bovenstaande buis hoort een NW50 afsluiter. Dit houdt in dat de nominal width (= NW, nominale breedte/diameter) 50 [mm] bedraagt. Bij gegeven volumestroom van 6028 [L/h] hoort een weerstand in de afsluiter van 172 [Pa]. 5 Voor andere berekeningen zie bijlage III. 27

28 Mengklep Als mengklep in het leidingsysteem wordt gekozen voor een NW 40 mengklep. Dit is een kleinere klep dan de buismaat. Dit komt omdat de autoriteit anders te laag is. Autoriteit is de mate waarin een mengklep effect heeft op de totale volumeverdeling in het systeem. De autoriteit is goed als het drukverschil over de mengklep ongeveer gelijk is aan het druk verschil in het ketel circuit. De autoriteit in dit geval in 0,55. Hierbij hoort een weerstand van 6043 [Pa]. Daarnaast heeft de mengklep een Kvs waarde van 25. Deze waarde geeft de hoeveelheid vloeistof aan die de klep in 100% geopende toestand en bij een druk verschil van 1 bar per uur doorlaat. Warmtewisselaar luchtbehandelingskast (LBK) In dit concept gaan we uit van een luchtbehandelingskast met een warmtewisselaar die lucht koelt en ontvochtigt met water van 5 [ C]. Dit wordt door de energiewisseling 21 [ C]. Hierbij treedt er een drukverlies op van [Pa]. Drukverliezen Dit leidt tot een totaal aan drukverlies van: Leidingen 117 Pa/m Aantal meters 77 m * Drukverlies leidingen 8973 Pa Bochten 124 Pa per bocht Aantal bochten 14 * Drukverlies bochten 1739 Pa Afsluiters 182 Pa per afsluiter Aantal afsluiters 4 * Drukverlies afsluiters 728 Pa Drukverlies mengklep Drukverlies LBK 6043 Pa Pa 28

29 Koelmachine Voor de proef van 770 [m²] is er een koelmachine nodig met een koelvermogen van minimaal 115,5 [kw]. Om de kosten te drukken zijn er prijsopgaven gedaan naar tweedehands koelmachines 6. Bij deze machines is afgesproken dat na de proef van een half jaar de machine retour kan worden gezonden voor 30% van de inkoopprijs. Dit houdt in dat we 70% van de aanschaf waarde kwijt zijn aan de koelmachine voor een proef van een half jaar. Hierbij komen nog transportkosten en eventuele onderhoud- of reparatiekosten. Daarnaast is het ook mogelijk om de koelmachine de huren. Dit wordt in dit geval gedaan bij Carrier. Carrier biedt de een 120 [kw] koelmachine aan voor de prijs van 550,- per week. Dit komt neer op een bedrag van 14300,- voor een half jaar. Hierbij zitten de transport- en onderhoudskosten inbegrepen. De prijzen van beide koelmachine zullen om het even zijn, maar omdat er bij de huur van een (nieuwe) koelmachine de transportkosten en onderhoudskosten al bij zitten, geniet deze de voorkeur. Mocht er onverhoopt iets kapot gaan zal er snel een nieuwe koelmachine kunnen worden geleverd. Mengvat In het circuit tussen de koelmachine en de (koude)verdeler zal er een mengvat komen. Dit om fluctuaties in temperatuur te voorkomen. Door dit vat zal er een constante temperatuur in de verdeler terecht komen. Het is mogelijk dat het retour water met wisselende temperaturen de koelmachine in gaat. Vervolgens zal dit gekoelde water ook met wisselende temperaturen uit de koelmachine komen. Een mengvat zal deze verschillen opvangen en door mengen het water een relatief constante temperatuur geven. Pomp Een pomp zorgt ervoor dat het water in het circuit kan worden rond gepompt. Door de verdeler in het koud watercircuit moeten er twee pompen worden geplaatst (voor en achter de verdeler) die het water blijven rondpompen. Zo is het mogelijk om een circuit (voor reparatie) af te sluiten, terwijl het andere wordt rondgepompt. Dit om stilstaand water en daarmee Legionella vorming te voorkomen. 6 Zie hiervoor bijlage VI: Specificaties aanvraag koelmachines. 29

30 Verwarmingsblok Als de lucht is afgekoeld en ontvochtigt dient het vervolgens te worden opgewarmd voordat het kas in wordt geblazen. Anders zal de temperatuur in de kas snel dalen. Het opwarmen van de lucht gebeurd door een warmtewisselaar. Deze warmtewisselaar wordt hier het warmteblok genoemd. 3) Als de lucht het warmteblok in gaat, gelden de volgende waardes: Droge bol temperatuur (T) = 9 C Relatieve vochtigheid (Rv) = 99 % Hierdoor zijn de volgende gegevens te berekenen: Maximale dampspanning (Pd(100%)): P d(100%) = 108, ,5 P d(100%) = 108, ,5 1730,63 233, ,63 233,426+T1 = 1,14 kpa Dampspanning (Pd): P d = Rv 1 P d(100%) P d = 99 % 1,14 = 1,13 kpa Vochtinhoud (x1): P d x 1 = 0, ,325 P d 1,13 x 1= 0, = 7,0 g/kg 101,325 1,13 Voelbare warmte (Hv1): H v1 = 1,006 T 1 + x ,926 T 1 H v1 = 1, ,0 kj 1,926 9 = 9, kg Enthalpie (H1): H 1 = H v1 H 1 = 9,2 kj kg 30

31 Soortelijke massa (ρ1) ρ1 = 3, , P T d T 1 ρ1 = 3, , , kg = 1, m 3 4) Nadat de lucht door het koelblok is gegaan, zijn de volgende waardes bepaald: Droge bol temperatuur (T2) = 22 C Relatieve vochtigheid (Rv2) = 43 % Hierdoor zijn in op dezelfde manier als bovenstaand, de volgende gegevens te berekenen: Maximale dampspanning (Pd(100%)): P d(100%) = 108, ,5 1730,63 233, = 2,64 kpa Dampspanning (Pd): P d = 43 % 2,64 = 1,13 kpa Vochtinhoud (x2): 1,13 x 2= 0, = 7,0 g/kg 101,325 1,13 Voelbare warmte (Hv2): H v2 = 1, ,0 kj 1, = 22, kg Enthalpie (H2): H 2 = 22,4 kj kg Soortelijke massa (ρ2) ρ2 = 3, , , = 1,188 kg m 3 31

32 De verandering van de luchtconditie zijn daardoor: Temperatuursverschil (ΔT) ΔT = T 2 T 1 ΔT = 22 9 = 13 K Er wordt warmte aan de lucht ontrokken De gemiddelde dichtheid lucht geeft: ρgem = ΔH = H 2 H 1 ΔH = 22,4 9,2 13,3 kj kg lucht ρ1 + ρ2 ρgem = 2 1, ,243 2 = 1,215 kg m 3 De massastroom in het verwarmingsblok is gelijk aan massastroom in het koelblok: q m = 3,43 kg s De volumestroom in het verwarmingsblok is dan ook: q v = 2,8 m3 s De inwendige energie van het verwarmingsblok (Qw) wordt dan: Q w = q m ΔH Q w = 3,43 13,3 Q w = 45,5 kw 32

33 Verwarmingsblok overgedragen energie water-lucht Voor de warmtewisselaar aan de warme kant geldt: Dit staat gelijk aan: Q in = Q uit Q lucht = Q water Dit staat gelijk aan: 45,5 = m c v T 47,1 4,186 (45 40) = m m = 2,25 kg/s Q lucht = Q water 45,5 = q mwater c v T q mwater = 115,5 4,186 (45 40) q mwater = 2,17 kg s Er stroomt dus 2,17 [kg/s] water door de warmte wisselaar heen. Dit staat gelijk aan: q vwater = q m water ρ water q vwater = 2,17 1,0 = 2,17 L s De volumestroom van water per uur: q vwater 3600 = 7824 L h In bijlage IV zijn meerdere typen warmtewisselaars opgevraagd. Hierbij is vooral gelet op het verschil in in- en uitgaande temperatuur van het water en de lucht. In dit geval is er gekozen voor de warmtewisselaar 2- W omdat deze het best aansluit op de benodigde eigenschappen van het warmteblok. Gewicht [kg] 51,50 Oppervlakte [m²] 71,99 Volume [liter] 21,82 T lucht in [ C] 9 T lucht uit [ C] 22 T water in [ C] 45 T water uit [ C] 40 Snelheid lucht [m/s] 2,9 Snelheid water [m/s] 1,27 Qv lucht [m³/h] Qv water [m³/h] 7,8 Drukval water [kpa] 17,22 Drukval natte lucht [Pa] 12 Vermogen 45,5 Prijs 913,59 Tabel 6: Eigenschappen gekozen warmte wisselaar warm watercircuit 33

34 Warm watercircuit Met water van 45 [ C] zal de lucht van 9 [ C] weer opgewarmd worden tot 21 [ C]. Hierdoor zal de temperatuur van het water in de warmtewisselaar afnemen tot 40 [ C]. Dit water zal op een andere locatie weer opgewarmd worden tot 45 [ C]. Een mengklep zal ervoor zorgen dat de temperatuur van het water eventueel regelbaar is. Een pomp in het warm water circuit zorgt ervoor dat het water blijft lopen. Figuur 15: Het warm watercircuit Leidingen Voor de warmwaterleidingen gelden hoofdzakelijk dezelfde waardes als bij de koud waterleidingen. De berekening van het drukverlies voor een buis maakt gebruik van de volgende gegevens: Volumestroom (qv) ltr/h Temperatuur (Tgem) 42,5 = (40+45)/2 o C Wandruwheid (ԑ) 0,07 mm Maximaal drukverlies per m (Pm) 150 Pa/m Uitwendige buisdiameter (Du) 63,5 mm Dikte buiswand (Db) 2,25 mm Inwendige buisdiameter (Di) 59 mm Dichtheid (ρ) 999 kg/m³ Dynamische viscositeit (η) 0,0006 Pa s Tabel 7: Gegevens drukverlies berekening 34

35 De snelheid zal zijn: v = q v ,25 π ( D 2 i 1000 ) Het Reynolds getal: v = ,25 3,14 ( 59 2 = 0,79 m 1000 ) s Re = Re = ρ v D i η ,79 ( 1000 ) = 74900,8 0,0006 De wrijvingsfactor kan door itereren worden gevonden. Hierbij wordt als startwaarde voor de wrijvingsfactor (λ) 0,07 genomen en wordt gebruik gemaakt van de volgende formule: 1 λ = ԑ ( 2 log ( + 2,51 2 3,72 D i Re λ )) λ = 1 2 = 0,0234 ( 2 log ( 0,07 3, , ,9 0,07 )) Hiermee kan het maximale drukverlies per meter worden berekend: P m = 0,0234 P m = λ 1 D i 0,5 ρ v , , = 124 Pa m 1000 Dit is minder dan het maximale drukverlies van 150 [Pa/m] dus buistype NW50 met inwendige diameter 59 [mm], is geschikt. Uit berekeningen in Excel blijkt dat dit type buis ook de beste keus zal zijn, omdat andere buisdiameters zorgen voor een veel hoger of lager maximaal drukverlies 7. 7 Voor andere berekeningen zie bijlage III. 35

36 Bochten Met bovenstaande gegevens is ook de weerstand in een bocht van dit type buis te berekenen: P = ξ 1 ρ v2 2 P = 0, ,792 = 156 Pa per bocht Afsluiters Bij de bovenstaande buis hoort een NW50 afsluiter. Bij gegeven volumestroom van 7824 [L/h] hoort een weerstand in de afsluiter van 288 [Pa] en een snelheid van 0,94 [m/s]. Mengklep Als mengklep in het leidingsysteem wordt gekozen voor een NW 40 mengklep. Dit komt omdat de autoriteit anders te laag is. De autoriteit in dit geval in 0,66. Hierbij hoort een weerstand van 9599 [Pa]. Daarnaast heeft de mengklep een Kvs waarde van 25. Warmtewisselaar luchtbehandelingskast In dit concept gaan we uit van een luchtbehandelingskast met een warmtewisselaar die lucht na koelen weer opwarmt met water van 45 [ C]. De lucht in wordt hierdoor 21 [ C]. Het water verliest energie en koelt af naar 40 [ C]. In de warmtewisselaar treedt in het water een drukverlies op van [Pa] 36

37 Pompkeuze Om een goede pomp te kunnen selecteren moeten de drukverliezen bekend zijn. Voor zowel het warm watercircuit als het koud water circuit zal de totale druk moeten worden bepaald. Aantal Snelheid [m/s] Drukverlies per deel [Pa] Drukverlies [Pa] Leidingen 77 meter 0, Bochten 14 bochten 0, Afsluiter 4 afsluiters 0, Mengkleppen 1 mengklep LBK 1 warmtewisselaar 0, Tabel 8: Drukverlies koude circuit Totaal Aantal Snelheid [m/s] Drukverlies per deel [Pa] Drukverlies [Pa] Leidingen 77 meter 0, Bochten 10 bochten 0, Afsluiter 4 afsluiters 0, Mengkleppen 1 mengklep LBK 1 warmtewisselaar 0, Tabel 9: Drukverlies warme circuit Totaal De leverancier van pompen heeft een brochure beschikbaar gesteld met verschillende typen pompen. Hierbij zijn pompgrafieken gegeven. In deze grafieken staat voor elk type pomp, de verhouding tussen de druk en de volumestroom weergeven bij een bepaald vermogen. Uit deze grafieken blijkt dat de Johnson pump CL van 0,37 [kw] de beste pomp is in deze situatie. Figuur 16: Johnson pump CL van 0,37 kw 37

38 Eigenschappen circuits De circuits hebben vergelijkbare eigenschappen. Om de verschillende hier tussen te bekijken is een samenvatting van de eigenschappen van beide circuits hieronder weergeven. Leidingen Maat Snelheid [m/s] Drukverlies per meter [Pa/m] Wandruwheid [mm] Drukverlies per bocht [Pa] Afsluiters Maat Drukverlies per afsluiter [Pa] Snelheid [m/s] Mengkleppen Maat Drukverlies [Pa] Autoriteit Kvs-waarde Warmtewisselaar Vermogen [kw] Volumestroom water [L/h] Temperatuur water in [ C] Temperatuur water uit [ C] Drukverlies [Pa] Vochtafgifte (L/h) Tabel 10: Eigenschappen koud en warm watercircuits Koud water circuit NW50 0, , NW ,74 NW , , ,4 Warm water circuit NW50 0, , NW ,94 NW , ,

39 Globaal constructief ontwerp Nu het proces van de LBK bekend is, moet berekend worden of dit constructief mogelijk is. De luchtbehandelingskast zal twee warmtewisselaars krijgen, een om af te koelen en een om op te warmen. Door het afkoelen zal de lucht ook ontvochtigd worden. Door afkoelen slaat vocht in de lucht neer als condens en zal neerkomen in een opvangbak. Dit condenswater zal worden afgevoerd. De afgekoelde en ontvochigde lucht zal in de volgende warmtewisselaars weer worden opgewarmd tot 22 [ C]. De lucht zal vervolgens weer de kas in worden geblazen. Indien nodig kan men bijnevelen om tot de gewenste luchtvochtigheid te komen. 8 Figuur 17: Schema koud- en warm watercircuit 8 Voor een uitgebreid schema zie bijlage X 39

40 Constructieve eigenschappen luchtbehandelingskast De beide warmtewisselaars zijn maatgevend voor de grootte van de LBK. Daarnaast dient er ook rekening te worden gehouden met de omgeving waarin de kast komt te hangen. Zo zal de kast bovenin de kas aan tralies worden opgehangen. Er hangen in een kas veel meer dingen aan de tralie en daarom is het belangrijk dat alle techniek elkaar niet in de weg zit. In het geval van de rozenkwekerij zal er een spuitrobot boven het gewas aan de monorails hangen. Deze monorails hangen aan de tralie. Het moet niet mogelijk zijn dat de spuitrobot tegen de LBK aan kan rijden. Hiermee dient in het ontwerp van de kast rekening te worden gehouden 9. Alle maten zijn in een tekening gezet en hiermee is een realistische weergave gemaakt van het zijaanzicht van de kas. Aan de hand van deze maten, is de maximale inbouw maat bepaald. Deze zijn doorgeven aan leveranciers van warmtewisselaars die hiermee een optimale maat hebben kunnen bepalen. Volgens de leverancier van de gekozen warmtewisselaars, moet er rekeningen gehouden worden met de inbouwmaten van de warmtewisselaars. Ook is de ruimte tussen de warmtewisselaars van belang. Figuur 18: Inbouwmaten LBK Het advies is om een lengte (L) aan te houden van 1950 [mm] en een hoogte (H) van 1366 [mm]. Dit zijn de maten van de warmtewisselaar inclusief inbouwonderdelen en de platen voor de omkasting. 9 Zie bijlage IX voor foto s van het bedrijfsbezoek 40

41 De omkasting is Sendzimir gegalvaniseerd om roest te mijden. Dit is gebruikelijk in de tuinbouw omdat het relatief goedkoop is en toch voldoende bescherming bied tegen de hoge luchtvochtigheid en gebruik in de tuinbouw. De breedte (B) van de kast hangt hoofdzakelijk van de afstand tussen de warmtewisselaars en de ventilator af. Door de condensvorming ontstaan er druppels op de warmtewisselaar. Met de snelheid van de lucht kunnen deze druppels van de warmtewisselaar los raken, met de lucht meegaan en vervolgen in een opvang bak terechtkomen. Het mag daarbij niet zo zijn dat de waterdruppels op de volgende warmtewisselaar terechtkomen, want dan zal dit weer verdampen en de luchtvochtigheid doen stijgen. Het is dus belangrijk om te weten wat de afstand (x) moet zijn tussen de warmtewisselaars. Figuur 19: Zijaanzicht LBK h = 1 2 gt2 met h = 1,20 m g = 9,81 m/s² t = 1, ,81 = 0,16 sec De afstand die de druppel aflegt is dan: met v = 1,58 m/s x = v t x = 1,58 0,16 = 0,38 m Met maten opgegeven door de leverancier wordt de lengte van de kast: B = x + b warmtewisselaar 1 + b warmtewisselaar 2 + b ventilator + b inbouwruimte B = = 1470 mm 41

42 Met de opgegeven maten van de LBK is het gewicht van het benodigde plaatstaal te berekenen: = 176 kg Met het gewicht opgegeven door de leverancier van de warmtewisselaars en de ventilator in vervolgens het totaal gewicht van de LBK te berekenen: M LBK = M Warmtewisselaar 1 + M Warmtewisselaar 2 + M Ventilator + M Omkasting + M Overig M LBK = = 620 kg Hierin is M Overig een inschatting van het gewicht van overige onderdelen (bouten, moeren, verloopstuk). Het gewicht van de verdeelslang zal niet worden meegerekend omdat deze aan haken zal worden opgehangen en hierdoor dus geen bijdrage heeft aan het gewicht van de LBK zelf. 42

43 Luchtbehandeling De lucht uit de LBK moet de kas ingeblazen worden. Dit gaat via een ventilator en een luchtverdeelslang. Ventilator De ventilator zorgt ervoor dat de lucht door de LBK wordt gezogen. Deze ventilator moet zo gekozen worden dat deze overeenkomt met de gewenste volumestroom door de LBK. De ventilator moet daarnaast de lucht via een slang met de juiste snelheid de kas inblazen, niet te zacht en vooral ook niet te hard. Voor deze ventilator hebben we een volumestroom geselecteerd van (naar boven afgerond) [m³/h] bij een druk van 150 [Pa] Deze benodigde waardes zijn opgestuurd naar de leverancier die hiermee een ventilator heeft geselecteerd. 10 Slang De maat van de slang is bepalend voor zijn werking. Ook is de snelheid van de lucht in de slang van belang. Als de lucht de gaten in de slang verlaat, heeft deze lucht een bepaalde snelheid in de richting parallel aan de slang. Als deze lucht door het gat in de slang heen gaat, zal deze niet meteen 90 afbuigen. Hoe hoger de luchtsnelheid is, hoe kleiner die uittredehoek (U) zal zijn. Bij een theoretische hoek van 0 zal de lucht parallel blijven lopen aan de slang. Hoe groter de hoek, hoe kleiner het gebied met minder circulatie van behandelde lucht dus zal worden. Omdat het belangrijk is in een kas om constant klimaat te houden, zou dit gebied zo klein mogelijk moeten zijn. Figuur 20: Gebied met minder circulatie van behandelde lucht (bovenaanzicht, niet op schaal) 10 Zie bijlage XII voor de offerte van de ventilator 43

44 Door grotere slangen te nemen zal de lucht relatief een lagere snelheid hebben en daardoor beter uitstromen. Een nadeel van grote slangen is dat deze meer licht onderscheppen. In een kas wil je altijd zoveel mogelijk licht op de teelt. Een grote diameter slang zorgt dus voor relatief minder licht op de teelt. Het is dus belangrijk om hierin goede ontwerpkeuzes te maken. Voor een teelt is een constant klimaat erg belangrijk. Daarom zal het gebied met minder circulatie van behandelde lucht (MCBL gebied) zo klein mogelijk moeten zijn. Om het MCBL gebied wél van behandelde lucht te voorzien moet er een verloopstuk komen voorzien van kokers. Deze kokers moeten de lucht te juiste richting opsturen, de richting van het MCBL gebied. Figuur 21: Kokers en verloopstuk ten behoeve van het MCBL gebied Om de specificaties van de kokers te kunnen bepalen is het eerste nodig de oppervlakte van het MCBL gebied te kunnen bepalen. Hiervoor wordt dit gebied opgedeelt in verschillende vakken. De volgende waardes zijn daarbij gegeven: Sslangen = 32 [m] Skasten = 4 [m] U = 62 Tan (90 62) = x 16 x = 8,5 m Oppervlakte MCBL gebied: A MCBL = , A MCBL = 400 m 2 U Dit een inhoud van: I MCBL = A MCBL h gem I MCBL = 400 5,5 = 2200 m 3 Figuur 22: Afmetingen MCBL gebied 44

45 Volume per kast voor het MCBL gebied: I kast = Het totale volume van de kas in een LBK gebied: Het onbedekte gebied t.o.v. het totaal: I kast = 1100 I totaal 4235 I MCBL = 2200 = 1100 m 3 Aantal kasten 2 I totaal = A h = 770 5,5 = 4235 m 100% = 26 % Voor een optimale verdeling zal dus 26% van het slangdebiet richting het MCBL gebied gaan: 26 % m3 h m3 = 2662 h Er zal dus een koker aan de kast worden gekoppeld met de juiste diameter zodat de lucht ook naar dit gebied stroomt. Hierbij is een maximale snelheid aangenomen van 8 [m/s] na de ventilator. Er zal dus bij maximale luchtsnelheid een minimale slangdiameter ontstaan van: D koker = 4 Oppervlakte totale benodigde kokerdiameter π 3600 = 0,343 m A koker = 1 4 π(d koker) π 0,3432 = 0,092 m 2 De afstand (=worp) die de lucht moet afleggen om het hele gebied te bedekken is: S worp 16 meter Dit omdat zo het gehele MCBL gebied bedekt wordt. De gewenste eindsnelheid van de lucht moet dat nog 0,25 [m/s] zijn. De gatcoefficient (Gc) is 5 (gegeven). De snelheid in het gat (Vgat) is de gegeven begin snelheid met waarde 6,7 [m/s]. Het aantal kokers is hierdoor: S worp = V gat G c A gat V eind 16 = 6,7 5 A gat 0,25 A gat = (16 0, ,7 ) = 0,014 m 2 0,092 0,014 6 kokers Het aantal benodigde kokers is dus 6 voor een goede luchtverdeling in het MCBL gebied. De kokers blazen lucht uit met een snelheid waardoor de worp 16 [m] is. Na 16 [m] is de luchtsnelheid zo laag dat de lucht zich ook verticaal zal gaan verplaatsen. Zo krijgt men dus over het gehele MCBL gebied een juiste verdeling van de behandelde lucht. 45

46 De volumestroom in de slang wordt hierdoor: De minimale slangdiameter wordt dan: D slang = = 7587 m3 h π 1000 = 579,2 mm 3600 Er zal gekozen worden voor de diameter maat 630 [mm]. Dit is de kleinste bestaande maat na 579,2 [mm]. De snelheid in de slang zal worden: q v ( 2 slang 1000 ) 4 V slang = π ( V slang = 1000 ) 4 π 3600 = 6,8 m s De uitblaassnelheid van de gaten is gegeven; 7,3 m/s. Het oppervlak van het gat is hierbij: S worp = V uitblaas G c A gat V eind 16 = 7,3 5 A gat 0,25 A gat = 0,012 m 2 De diameter van de gaten: gat = A gat 1 4 π 1000 gat = 0, π 1000 = 123,7 mm De gaten liggen hierbij 2 meter uit elkaar en bevinden zich aan beide kanten van de slang 46

47 Ophanging luchtbehandelingskast De luchtbehandelingskast zal worden voorzien van ophangpunten waar een stalen balk aan bevestigd zou kunnen worden. Omdat de luchtbehandelingskast een zware kast is, zal de balk waar hij aan bevestigd wordt, sterk moeten zijn. In de toekomst moet rekening gehouden worden met een tweede kast aan dezelfde balk(en). In de berekening dient hier dus rekening mee te worden gehouden. Daarnaast speelt het eigen gewicht van de balk een rol. De tralies zullen de balk en de LBK s moeten kunnen dragen. Ook moet bepaald worden wat voor type profiel zal worden gebruikt. Figuur 23: Situatie schets Figuur 24: Vx diagram Figuur 25: Mx diagram Bij het overgedragen gewicht van de LBK op de balk wordt uit gegaan van een punt belasting: F = m a Fz = 620 kg 9,81 m s 2 F z LBK = 6082,2 N Omdat de twee LBK s door twee balken ondersteund worden zal iedere balk 2 * ½ LBK dragen. Dit staat gelijk aan 6082,2 [N] per balk. Aangenomen wordt dat deze aangrijpt in het midden van de balk. Dit omdat de positie van de LBK niet vast staat en in het midden de doorbuiging maximaal zal zijn. Dit is dus voor de veiligheid aangenomen. Om een goed profiel te kunnen kiezen worden twee verschillende soorten profielen met elkaar vergeleken. 47

48 Rechthoekig buisprofiel (koker) Het gaat hierbij om een rechthoekig buisprofiel van 100 mm hoog bij 50 mm breed. Dit profiel heeft een materiaal dikte van 4 mm. Dit is een profiel dat uit ervaring is gekozen. Dit profiel zal moeten worden doorgerekend om in de huidige situatie te passen. Om het eigen gewicht van de balk te bepalen moet eerst het volume worden bepaald: A = B H b h A = A = 1136 mm 2 Het volume van de balk is: V = A L V = = mm 3 V = 5, m 3 Het eigengewicht van het IPE profiel is dan (via bereken methode MCB boek): Figuur 26: Afmetingen kokerprofiel M = ρ V M = 8000 kg m 3 5, m 3 = 45,4 kg Op het eigengewicht van het IPE profiel zal een veiligheidsfactor komen van 120 %. Het gewicht inclusief veiligheidsfactor zal dus worden: M = 45,4 120% = 54,5 kg De zwaartekracht van het eigengewicht op het IPE profiel is dan: De totale zwaartekracht is dan: F z Balk = M g = 54,5 9,81 = 534,9 N F z = F z LBK + F z Balk F z = 6082, ,9 = 6617,1 N 48

49 Spanning Om de spanning te kunnen berekenen, moeten alle krachten in de Y-richting bekend zijn: F y = 0 F z + F ya + F yb = 0 F ya = F yb = 3308,55 N Het traagheidsmoment (I) van de koker is: I = B H3 b h 3 12 I = = mm 4 Figuur 27: Vrijlichaamsschema inwendige krachten Het inwendig moment in het midden van de koker is: M B = 0 M B F z LBK F z Balk 2500 F ya = 0 M B , , ,55 = M B = ,2 Nmm Het maximaal buigend moment (volgens vergeet-mij-nietjes) is: Q l M max = F a + = ,2 Nmm 8 Het maximaal buigend moment ligt dus in het midden van de ligger. Om de spanning te berekenen moet de uiterste vezelafstand bekend zijn. De uiterste vezelafstand is: De buigspanning in het midden de koker is: σ max = y = σ max = , = 50 mm M Y I = 187,5 N/mm 2 49

50 De inwendig resulterende dwarskracht is eveneens gelijk: De oppervlakte van de koker is: De gemiddelde schuifspanning in de koker is: De maximale schuifspanning is: V = 3308,55 N A = 1136 mm 2 τ gem = V A τ gem = 3308, Q = Y A = 2,91 N mm 2 Q = [100 42] ( ) Q = mm 3 t = lijfplaat breedte = 50 mm V Q τ max = I t 3308, τ max = = 2,5 N/mm Deze maximale afschuifspanning zal zijn in de balk op de plek waar de balk aan de plaat is bevestigd. De afschuiving spanning in het middel van de balk zal echter 0 [N/mm²] zijn. De formule van Huber en Hencky geeft aan of de ideële spanning (σi) onder de vloeigrens blijft. Deze ingevulde spanning en afschuiving gelden voor hetzelfde punt. Hier is vanuit is midden van de balk gerekend met σ max = 187,5 N mm 2 en τ = 0 N mm 2. σ i = σ 2 max + 3τ 2 σ i = 187, = 187,5 N mm 2 De ideële spanning (σ i ) blijft dus onder de vloeigrens (187,5 N/mm² < 235 N/mm²). De balk voldoet. 50

51 Doorbuiging De elasticiteitsmodules (E) van staal: Het traagheidsmoment (I) van de koker is: E = 2, N/mm 2 I = B H3 b h 3 12 I = = mm 4 Omdat het in de praktijk geen volledig ingeklemde verbinding en ook geen volledige scharnier- /roloplegging is, worden drie mogelijke situaties berekend 11. De doorbuiging (x) verschilt per situatie: x 1 = 2 F 1 a 2 (2a) 3 3 E I (3 2a+a) 2 = 5,1 mm x 2 = 2 F 2 2a 3 a 2 3 E I (3 2a+a) 2 = 5,1 mm x 3 = F z l 3 = 0,6 384 E I x max = x 1 + x 2 + x 3 = 5,1 + 5,1 + 0,6 = 10,7 mm F 1 F 2 Figuur 28: Dubbele inklemming x 1 = F 1 l 3 = 23,4 mm 48 5 E I x 2 = F z l 3 = 1,2 mm 185 E I x max = x 1 + x 2 = 23,4 + 1,2 = 24,6 mm F1 2 x 1 = l5 a F1 2 a3 = 44,6 mm 8 E I 6 E I x 2 = 5 F z l 3 = 2,9 mm 384 E I x max = x 1 + x 2 = 44,6 + 2,9 = 47,5 mm Figuur 29: Enkele inklemming en scharnier Door bovenstaande situaties uit te middelen zal er een gemiddelde situatie voor maximale doorbuiging ontstaan. De werkelijke situatie zal tussen de bovenliggende situaties inzitten. Aangenomen is dat de maximale doorbuiging 12 niet meer mag zijn dan: x max = L 150 x max = = 33,3 mm De gemiddelde situatie voor maximale doorbuiging van deze koker is: 10,7 + 24,6 + 47,5 3 27,6 mm Dit valt onder de grens van maximale doorbuiging. (27,6 mm < 33,3 mm) Figuur 30: Scharnier en roloplegging 11 Zie bijlage VII & VIII voor vergeet-mij-nietjes en een doorbuiging berekening in Excel 12 Volgens NEN Tuinbouwkassen: Ontwerp en constructie 51

52 IPE profiel Het gaat hierbij om een IPE profiel van 100 mm hoog bij 55 mm breed. Dit profiel heeft een materiaal dikte van 4,1 mm in de lijfplaat (d1) en 5,7 mm in de flenzen (d2). Dit profiel is uit ervaring gekozen. Ook dit profiel zal moeten worden doorgerekend om in de huidige situatie te passen en de kunnen vergelijken met het bovenstaande profiel. De berekeningen zijn hoofdzakelijk hetzelfde en zijn daarom vereenvoudigd weergeven. Om het eigen gewicht van het IPE profiel te bepalen moet eerst het oppervlakte (A) worden bepaald: A = (B H 2(H 2d 2 ) ( B d 1 ) + (2r) 2 π 2 4 (2r)2 ) 55 4,1 A = ( ( ,7) ( ) π ) = 1032,32 mm 2 Het volume van de balk is: Figuur 31: Afmetingen IPE profiel V = A L V = 1032, = mm 3 V = 5, m 3 Het eigengewicht van het IPE profiel is dan (via bereken methode MCB boek): M = ρ V M = 8000 kg m 3 5, m 3 = 41,3 kg Op het eigengewicht van het IPE profiel zal een veiligheidsfactor komen van 120 %. Het gewicht inclusief veiligheidsfactor zal dus worden: M = 41,3 120% = 49,6 kg De zwaartekracht van het eigengewicht op het IPE profiel is dan: F z Balk = M g = 49,6 9,81 = 486,1 N De totale zwaartekracht is dan: F z = F z LBK + F z Balk F z = 6082, ,1 = 6568,3 N 52

53 Spanning Om de spanning te kunnen berekenen, moeten alle krachten in de Y-richting bekend zijn: F ya = F yb = 3284,1 N Het traagheidsmoment (I) van het IPE profiel is: I = B H3 2 (b h 3 ) 12 Figuur 32: Vrijlichaamsschema inwendige krachten I = , ( 2 ) ( ,7) 3 ( π ) = ,8 mm 4 12 Het inwendig moment in het midden van de koker is: M B = 0 M B F z LBK F z Balk 2500 F ya = 0 M B , , ,1 = M B = ,2 Nmm Het maximaal buigend moment (volgens vergeet-mij-nietjes) is: Q l M max = F a + = ,2 Nmm 8 Het maximaal buigend moment ligt dus in het midden van de ligger. Om de spanning te berekenen moet de uiterste vezelafstand bekend zijn. De uiterste vezelafstand is: y = De buigspanning in het midden het IPE profiel is: σ max = σ max = , ,8 = 50 mm M Y I = 164,6 N/mm 2 53

54 De inwendig resulterende dwarskracht is eveneens gelijk: V = 3284,1 N De oppervlakte van het IPE profiel is: A = 1032,32 mm 2 De gemiddelde schuifspanning in het IPE profiel is: τ gem = V A τ gem = 3284,1 N = 3, ,4 mm 2 De maximale schuifspanning is: Q = Y A 100 5,7 Q = [ ] (55 5,7) 2 Q = 14781,5 mm 3 t = lijfplaat breedte = 4,1 mm V Q τ max = I t 3284, ,5 τ max = ,8 4,1 = 7,3 N mm 2 Deze maximale afschuifspanning zal zijn in de balk op de plek waar de balk aan de plaat is bevestigd. De afschuiving spanning in het middel van de balk zal echter 0 [N/mm²] zijn. De formule van Huber en Hencky geeft aan of de ideële spanning (σi) onder de vloeigrens blijft. Deze ingevulde spanning en afschuiving gelden voor hetzelfde punt. Hier is vanuit is midden van de balk gerekend met σ max = 164,6 N mm 2 en τ = 0 N. mm 2 σ i = σ 2 max + 3τ 2 σ i = 164, = 164,6 N mm 2 De ideële spanning blijft dus onder de vloeigrens (164,6 N/mm² < 235 N/mm²). De balk voldoet. 54

55 Doorbuiging De elasticiteitsmodules (E) van staal: Het traagheidsmoment (I) van het IPE profiel is: Weer worden drie mogelijke situaties berekend. 13 De doorbuiging (x) verschilt per situatie: E = 2, N/mm 2 I = ,8 mm 4 x 1 = 2 F 1 a 2 (2a) 3 3 E I (3 2a+a) 2 = 4,5mm x 2 = 2 F 2 2a 3 a 2 3 E I (3 2a+a) 2 = 4,5 mm x 3 = F z l 3 = 0,5 384 E I x max = x 1 + x 2 + x 3 = 4,5 + 4,5 + 0,5 = 9,5 mm F 1 F 2 a a a Figuur 33: Dubbele inklemming x 1 = F 1 l 3 = 20,6 mm 48 5 E I x 2 = F z l 3 = 1,0 mm 185 E I x max = x 1 + x 2 = 20,6 + 1,0 = 21,6 mm Figuur 34: Enkele inklemming en scharnier F1 2 x 1 = l5 a F1 2 a3 = 39,3 mm 8 E I 6 E I x 2 = 5 = 2,3 mm F z l E I x max = x 1 + x 2 = 39,3 + 2,3 = 41,6 mm Figuur 35: Scharnier- en roloplegging Door bovenstaande situaties uit te middelen zal er een gemiddelde situatie voor maximale doorbuiging ontstaan. Hierbij geld dezelfde maximale doorbuiging: x max = = 33,3 mm De gemiddelde situatie voor maximale doorbuiging van het IPE profiel is: 9,5 + 21,6 + 41,6 3 24,2 mm Dit valt onder de grens van maximale doorbuiging (24,2 < 33,3). 13 Zie bijlage VII & VIII voor vergeet-mij-nietjes en een doorbuiging berekening in Excel 55

56 Profielkeuze Beide profielen zijn berekend met de onderstaande waardes als resultaat: Koker Gewicht (kg/m) 45,5 41,3 Traagheidsmoment (mm⁴) Buigspanning (N/mm²) 187,5 164,6 Schuifspanning (N/mm²) 2,91 3,18 Maximale doorbuiging (mm) 27,6 24,4 Hier komt het IPE profiel beter naar voren. Als van een gelijke staalprijs wordt uitgegaan is het IPE profiel goedkoper per meter. Daarnaast heeft dit type profiel een kleinere maximale doorbuiging. Dit heeft als resultaat dan voor de ophanging van de LBK s gekozen is voor het IPE profiel. IPE Balk bevestiging Om het gewicht van de balk en de LBK s te kunnen dragen dient de balk bevestigd te worden aan een tralie. Dit kan op verschillende manieren worden gedaan. Zo is hieronder een selectie weergeven van mogelijke bevestigingen van het IPE profiel aan de tralie, eventueel in combinatie met een bevestigingsplaat. Optie 1 Deze optie van het bevestigen van de balk is het eenvoudigst. De balk wordt bevestigd aan de onderligger van de tralie met twee of meerdere bouten. Een nadeel van deze optie is dat het gehele gewicht op de onderste ligger komt te hangen. Hierdoor zou de onderste ligger kunnen vervormen. Daarnaast ligt de positie van de balk vast. Door het vakwerk tussen de liggers kan de balk niet verplaatst worden. Hierdoor is het mogelijk dat de positie van de LBK in de kas niet ideaal is. Figuur 36: Optie 1 - Balk op onderste ligger. Optie 2 Deze optie is vergelijkbaar met optie 1. Hier wordt de balk bevestigd aan de bovenste ligger van de tralie met twee of meerdere bouten. Deze manier van bevestigen heeft ook hetzelfde nadeel als optie 1. Het volledige gewicht komt in dit geval aan de bovenste ligger te hangen waardoor deze zou kunnen vervormen. Hier geldt ook dat de positie van de balk niet genoeg vrijheid heeft. Figuur 37: Optie 2 - Balk aan bovenste ligger 56

57 Figuur 38: Optie 3 - Balk met bevestigingsplaat aan beide liggers bouten. Optie 3 Optie 3 verdeeld het gewicht van de balk over beide liggers. Hierdoor zal er minder snel vervorming optreding. Constructief is deze oplossingen lastiger. Er zal tussen de bevestigingplaat en de balk een las moeten komen en de plaat zal vervolgens met vier of meer bouten moeten worden vastgezet aan de tralie. Een nadeel van deze constructie is dat de zijkanten van de bovenligger vrij moeten blijven voor het schermdoek in de kas. Er kan langs de bovenligger niks in de weg liggen, zoals in dit geval dus een plaat met Optie 4 Optie 4 is eveneens als optie 3 bevestigd aan beide liggers. Doordat de bevestigingsplaat onder een hoek is gezet, is het mogelijk de plaat op een andere manier te bevestigen dan bij optie 3. Hierdoor blijven de zijdes vrij voor het schermdoek. De plaat zal bevestigd worden met vier of meer bouten waardoor het gewicht over beide liggers verdeeld wordt, zonder dat deze constructief in de weg zit voor andere installaties in de kas. Een ander voordeel van deze manier van bevestigen is dat de positie langs de tralie en in de hoogte variabel is. Hierdoor is het mogelijk de balk zo te bevestigen dat de LBK op een ideale positie in de kas hangt. Figuur 39: Optie 4 - Balk met knik in bevestigingsplaat Keuze Optie 4 is de optie die gekozen is. Dit omdat deze bevestiging het gewicht verdeeld over twee liggers en daarmee zal er minder snel vervorming optreden. Daarnaast zal de bevestigingplaat een knik hebben zodat de bevestiging met de bouten de overige installaties in de kas niet in de weg zit. Hoe deze plaat er precies uit moet komen te zien zal berekend moeten worden. 57

58 Bevestigingsplaat De bevestigingsplaat zal aan beide liggers bevestigd worden. De plaat zal sterk genoeg moeten zijn om de balk en de LBK s te kunnen houden. Om te bepalen hoe sterk de plaat moet zijn, zullen de krachten en momenten op de plaat berekend moeten worden. In tegenstelling tot de berekening op doorbuiging van de balk waarbij vanuit een scharnieroplegging werd gerekend, gaan we hier uit van een volledig ingeklemde verbinding. Dit omdat dan het moment in de plaat te berekenen is. Figuur 40: Situatieschets IPE profiel De bovenstaande weergave is de situatie zoals die moet gaan worden. Hierbij geldt het volgende vrijlichaamsschema: Ma Fya Fyb Mb A B Fz-LBK Figuur 41: Vrijlichaamsschema IPE profiel Eerst wordt het moment om punt A berekent: M A = 0 M A L m LBK1 g L 2 m Balk g ( L 3 2) 1 2 m LBK2 g + L F yb = 0 M A 1, ,2 2,5 486,1 3, ,2 + 5,0 3258,4 = 0 2 M A = 128,75 Nm Het moment in de bevestigingsplaat in punt A is dus 128,75 Nmm. 58

59 Het moment in het midden van de plaat heeft als effect dat de plaat om dat punt wil draaien. De twee bevestigingpunten zullen dit moment tegen gaan waardoor de volgende situatie zal ontstaan. L L M Figuur 42: Vrijlichaamsschema bevestigingsplaat V M M/2 -M/2L x x Figuur 43: Vx-diagram bevestigingsplaat -M/2 Figuur 44: Mx-diagram bevestigingsplaat De dikte van de plaat kan worden bepaald door de maximale dwarskracht en het maximaal moment te berekenen: V max = m 2 L = 128,8 = 160,9 N 2 0,4 M max = M 2 = 128,8 = 64,4 Nmm 2 Hier wordt nagegaan of een plaat van 5 mm zal voldoen tegen het moment van de balk die op de plaat werkt. Het traagheidsmoment in de plaat is: De uiterste vezelafstand is: I = (0,1 0,0053 ) 12 B h3 I = 12 Y = h 2 = 0,005 2 = 1, mm 4 = 0,0025 m 59

60 De maximale spanning is: σ max = De oppervlakte in de plaat is: De maximale afschuiving in de plaat zal zijn: σ max = M max Y I 64,4 0,0025 N = = 155 1, mm 2 A = 0,005 0,1 = m 2 τ max = 1,5 V A τ max = 1,5 160,9 N = = 0, mm 2 Door de formule van Huber en Hencky in te vullen kan de ideele spanning worden berekent: σ i = σ 2 max + 3τ 2 max σ i = ,48 2 = 155 N mm 2 De spanning blijft dus onder de vloeigrens (155 N/mm² < 235 N/mm²). De plaat voldoet. Met dezelfde bereken methode zal bij een plaat van 4 mm, de plaat een spanning van 242 N/mm² ondergaan. Hier zal blijvende vervorming optreden want 242 N/mm² > 235 N/mm². 60

61 Berekening van de bouten De bevestigings plaat wordt met vier M8 bouten aan de tralie vastgezet. Er wordt nagegaan of deze bouten voldoen en er wordt bekeken of de bouten niet te erg zijn overgediminsioneerd. De som van de krachten in de x-richting is nul, dus: F x = 0 F bx F cx = 0 F bx = F cx De som van de krachten in de y-richting is nul, dus: F y = 0 F z F by F cy = 0 Met de zwaartekracht op één plaat geeft F z = 6568,3 N en F by = F cy dus: 2 Figuur 45: Afmetingen bevestigingsplaat 6568,3 2 F 2 by = 0 F by = F cy = 6568,3 4 = 1642,1 N De som van de momenten om punt A is nul, dus: M a = 0 M a + 27,5 F by 182,5 F bx + 2,5 F cy 175 F cx = 0 128,8 + 27,5 1642,1 182,5 F bx + 2,5 1642,1 175 F bx = 0 F bx = F cx = 138,2 N De M8 bouten worden belast op afschuiving. De op te vangen krachten worden over twee bouten verdeeld. Gecontroleerd moet worden of de M8 bouten voldoen. De oppervlakte van een M8 bout is: Flankdiameter(d 2 ) = 7,188 mm Kerndiameter(d 3 ) = 6,466 mm Diameter (d 0 ) = (d 2 + d 3 ) 2 = 7, ,466 2 A t = π 4 d 0 = π 6,827 = 36,6 mm2 4 = 6,827 61

62 De afschuiving (τ) op één bout in punt C is: τ = F A t = 1642,1 36,6 = 44,9 N mm 2 De rek-/ vloeigrens (Reh) van een M8-8.8 bout is 640 N/mm². De maximale afschuiving (τ max ) op de bout is: τ max = 0,5 ReH τ max = 0,5 640 = 320 N mm 2 De bout is wat betreft de afschuiving dus sterk genoeg: 320 N mm 2 > 44,9 N mm 2 De bouten in punt B zullen op trek worden belast. F Trek = F cy = 1642,1 N De maximale trekkracht (F Trek max )van een M8-8.8 bout is 800 N/mm² De treksterkte van een M8 bout is: F Trek max A t = N Dit is ruim voldoende voor de kracht in punt B (1642,1 N < N). Om het aandraaimoment van de bouten te bepalen moeten een aantal gegevens bekend zijn: Voorspankracht (F v ) = 16 kn Spoed (p) = 1,25 mm Wrijvingscoëfficiënt (μ t ) = 0,14 Flankdiameter (d 2 ) = 7,188 mm Gemiddelde diameter oplegvlak van de moer op de boutkop (D m ) = 9 mm Het aandraaimoment van de bout is: M = F v [0,16p + μ t (0,58d 2 + D m 2 )] M = 16000(0,16 0, ,14(0,58 0, ,009 2 ) M = 22,6 Nm Met M8 bouten zal de plaat en daarmee de hele installatie dus prima blijven hangen. De berekeningen wijzen uit dat de installtie zowel qua proces als constructie goed in elkaar zit. Het is belangrijk een goede controle uit te voeren voordat het definitieve ontwerp wordt gemaakt. 62

63 Controle De controle is een proces dat gedurende het hele project parallel loopt naast het maken van de berekeningen. Zo wordt nagegaan of de uitkomsten wel realistisch en haalbaar zijn. Ook is de schaalbaarheid een belangrijke eigenschap van de LBK. Of het werkbaar is, is de laatste controle die gesteld wordt voordat het product definitief vastgesteld kan worden. Haalbaar De haalbaarheid van de LBK heeft alles te maken met tijd en geld. Beide factoren zijn op het moment van schrijven onduidelijk omdat er geen definitieve deadlines zijn gesteld voor de productie van de LBK. Daarnaast zijn de kosten van de LBK grotendeels bekend. Omdat er binnen Bode gewerkt wordt met grote afnamen en daarbij behorende kortingen is de prijs niet precies bekend. Mede door de concurrerende bedrijven is het ook niet mogelijk deze prijs bekend te maken 14. Wel kan gezegd worden dat het een relatief goedkope oplossing wat betreft luchtbehandeling is. Daarnaast kan het ook op relatief korte termijn gerealiseerd worden. Ondanks dat het bovenstaande vaag is, kan toch geconcludeerd worden dat dit project tijd- en kostentechnisch haalbaar moet zijn. Het is nu aan de betreffende kweker of hij wil investeren. Schaalbaar Het is belangrijk om te kijken of de LBK schaalbaar is. Als de proef goede resultaten oplevert, is de kans groot dat de rozenkweker zijn volledige kas van LBK s wil voorzien. Wat betreft de productie van de LBK s moet de schaalbaarheid geen problemen opleveren. Ook zal er voldoende warm aanvoer water beschikbaar zijn voor het mogelijke aantal LBK s (48 stuks). Het is ook mogelijk dit te combineren met een warmtepomp. Met een warmtepomp kan men gebruik maken van ondergrondse warmteopslag. De gekozen koelmachine zal helaas niet genoeg vermogen leveren om alle LBK s van koud water te voorzien. Dit zal dus op een andere manier gerealiseerd moeten worden. Er zal een apart koelmachine/koeltoren moeten komen met genoeg koelvermogen voor de gehele kas. Deze extra investering is wat betreft de prijs momenteel nog onbekend. Er kan geconcludeerd worden dan de LBK installatie schaalbaar is, mits er genoeg koud water geleverd kan worden. Werkbaar De LBK moet werkbaar zijn, hij moet voldoen aan de gestelde eisen en doen waar hij voor bedoeld is. Naast goed werken moet de LBK ook blijven werken. De LBK is zo geconstrueerd dat hij voldoet aan de gestelde eisen van betreft klimaat behandeling en constructie. Als de LBK goed geconstrueerd en onderhouden wordt, zal de LBK voor lange tijd het klimaat kunnen regelen. 14 Voor uitleg over geheimhouding binnen Bode Project en Ingenieursbureau zie bijlage II 63

64 Definitief proces & constructief ontwerp De LBK voldoet aan de gestelde eisen door de kwekerij. Zowel wat betreft het regelen van het klimaat als constructief moet de LBK aan deze eisen voldoen. Het onderstaande ontwerp is definitief maar geld alleen voor de proef die gedaan wordt. Mocht er worden opgeschaald, zijn onderstaande waardes niet realistisch en zullen opnieuw moeten worden berekend. Definitief proces ontwerp Het proces ontwerp is volledig gericht op het regelen van het klimaat. De gestelde eis was om het klimaat en dan voornamelijk de luchtvochtigheid nauwkeurig te kunnen regelen. Door de lucht in een luchtbehandelingskast eerst af te koelen en vervolgens weer op te warmen kan er worden ontvochtigt zonder dat er temperatuursverschillen op treden. Door de lucht meer dan nodig te ontvochtigen is het mogelijk via een andere installatie bij te nevelen tot de gewenste luchtvochtigheid is bereikt. Hierdoor is de luchtvochtigheid zeer nauwkeurig te regelen, wat als resultaat heeft dat de roos optimaal groeit. Figuur 46: Schematische weergave van warmte en water stromen in de kas De warmtewisselaars die zorgen voor deze ontvochtiging zijn naar aanleiding van de gewenste waardes en inbouwmaten geselecteerd door de leverancier. Na overleg zijn hier optimale warmtewisselaars uitgekomen die moeten zorgen voor de juiste ontvochtiging. De uiteindelijk gekozen warmtewisselaars zijn is de volgende tabel weergeven. 64

65 Prijs [ ] 4805,7 913,59 Tabel 11: Warmtewisselaars koude- en warme deel Met de bovenstaande waardes is vervolgens te berekenen hoe het leidingnet ingedeeld moet worden. Hierbij dient rekening te worden gehouden met de afmetingen in de kas. Warmtewisselaar koude deel Gewicht [kg] 328,76 51,50 Oppervlakte [m²] 539,91 71,99 Volume [liter] 131,77 21,82 T lucht in [ C] 25 9 T lucht uit [ C] 9 22 T water in [ C] 5 45 T water uit [ C] Rv lucht in [%] 70 99,3 Rv lucht uit [%] 99,3 70 Snelheid lucht [m/s] Snelheid water [m/s] 0,71 1,27 Qv lucht [m³/h] Qv water [m³/h] 6,21 7,8 Qv condens [L/h] 84,33 Drukval water [kpa] 33,53 17,22 Drukval droge lucht [Pa] 66 Drukval natte lucht [Pa] Vermogen [kw] 115,5 45,5 Warmtewisselaar warme deel Het leidingnet is hierbij onderverdeeld in twee verschillende delen: een koud watercircuit en een warm watercircuit. Ieder circuit bestaat hoofdzakelijk uit dezelfde onderdelen. Zo zorgt een pomp voor de circulatie, een mengklep om te kunnen mengen en zorgen afsluiters voor een afsluiting binnen het net indien nodig. Iedere appendage heeft zijn eigen afmetingen en weerstanden. Deze eigenschappen zijn belangrijk voor de berekening van het totaalnet. In de onderstaande tabel zijn alle eigenschappen van deze appendages weergeven. Figuur 47: Schema watercircuit 65

66 Tabel 12: Specificaties onderdelen/appendages watercircuits Leidingen Maat Snelheid [m/s] Weerstand per meter [Pa/m] Wandruwheid [mm] Drukverlies per bocht [Pa] Lengte (m) Aantal bochten Afsluiters Maat Drukverlies per afsluiter [Pa] Snelheid [m/s] Aantal Mengkleppen Maat Drukverlies [Pa] Autoriteit Kvs-waarde Aantal Warmtewisselaar Vermogen [kw] Volumestroom water [L/h] Temperatuur water in [ C] Temperatuur water uit [ C] Weerstand [Pa] Vochtafgifte (L/h) Koud water circuit NW50 0, , Door de berekening van het totale leidingnet is het bovenstaande drukverlies bepaald. Door middel van pompgrafieken van een leverancier is hierdoor een optimale pomp te selecteren. Uit deze grafieken blijkt dat de Johnson pump CL van 0.37 [kw] de beste pomp is in beide situaties NW ,74 4 NW , , ,4 Warm water circuit NW50 0, , NW ,94 4 NW , , Totaal drukverlies Figuur 48: Johnson pump CL kw 66

67 Definitief constructief ontwerp Naast het definitief proces ontwerp is het definitief constructief ontwerp minstens net zo belangrijk. De kast moet zo geconstrueerd worden dat hij groot genoeg is voor de warmtewisselaars en klein genoeg om in de kas te passen. Daarnaast mag de kast niet te zwaar worden, anders zullen er blijvende vervormingen optreden. De lengte (L) voor de luchtbehandelingskast zal 1950 [mm] zijn en de hoogte (H) 1366 [mm]. Dit zijn de maten van de warmtewisselaar inclusief inbouwonderdelen en de platen voor de omkasting. De breedte (B) is 1470 [mm] zodat alle LBK componenten er achter elkaar in passen. De omkasting is Sendzimir gegalvaniseerd om roest te mijden. Figuur 49: Inbouwmaten LBK Met de opgegeven maten van de LBK is het gewicht van het benodigde plaatstaal 176 [kg]. In combinatie met de andere componenten binnen de LBK is dit gewicht totaal 620 [kg]. Het gewicht van de verdeelslang zal niet worden meegerekend omdat deze aan haken zal worden opgehangen en hierdoor dus geen bijdrage heeft aan het gewicht van de LBK zelf. De afmetingen van de slang en bijbehorende gaten zijn wel van belang voor de werking van de LBK. Om het klimaat optimaal te regelen is het belangrijk dat de lucht zo constant mogelijk te verdelen over de kasinhoud. Door de snelheid en daarmee de stroming van de lucht wordt een bepaald gebied in de kas minder van behandelde lucht voorzien. Dit MCBL gebied zal door middel van zes extra kokers wel van behandelde lucht worden voorzien. De lucht die naar dit MCBL gebied gaat, gaat dus niet door de luchtverdeelslang heen. Hierbij dient dus rekening te worden gehouden bij het maken van de berekening. Het gebied wat wel voorzien wordt van lucht via de luchtverdeelslang moet eveneens gelijkmatig verdeeld worden. Dit kan door de diameter van de slang en van de gaten te bepalen. Figuur 50: Het MCBL gebied 67

68 Figuur 51: Luchtverdeling (bovenaanzicht) De minimale diameter van de luchtverdeelslang is 579,2 [mm]. Aangezien een slang met deze diameter niet bestaat zal de daarop volgende slang gekozen worden. Dit is een slang met een diameter van 630 [mm]. Hierdoor krijgt de lucht een snelheid in de slang van 6,8 [m/s]. De snelheid van de lucht bij een worp van 16 [m] moet 7,3 [m/s] zijn. Hiermee is de diameter van de gaten te bepalen: 123,7 mm. De gaten liggen hierbij 2 m uit elkaar en zitten aan beide kanten van de slang. Bij de verdeling van lucht is het bevordelijk om de installatie bovenin de kas op te hangen. De LBK zal met behulp van stalen liggers aan de tralies worden opgehangen. Het is daarom noodzakelijk hier een constructie berekening voor te maken. Bij deze constructie berekening is uitgegaan van de volgende situatie: 68

69 Hier hangen twee luchtbehandelingskasten aan een stalen profiel die is bevestigd aan de tralie door middel van stalen platen. Deze stalen platen zitten met bouten vastgemaakt aan zowel de bovenligger als de onderligger van de tralie, om minder vervorming te krijgen. Figuur 52: Situatieschets van krachten op IPE profiel 69

70 De stalen balk zal door het gewicht van de LBK en zijn eigengewicht kunnen doorbuigen en/of afschuiven. Er bestaan meerdere typen balken voor verschillende toepassingen. Voor deze situatie worden twee verschillende typen profiel berekend met elk verschillende eigenschappen. Koker IPE Gewicht (kg) 45,5 41,3 Traagheidsmoment (mm⁴) Buigspanning (N/mm²) 187,5 164,6 Schuifspanning (N/mm²) 2,91 3,18 Maximale doorbuiging (mm) 27,6 24,4 Hieruit volgt dat het IPE profiel gunstiger is in deze situatie, voornamelijk omdat hij minder doorbuigt. Toch zal dit IPE profiel moeten worden gecontroleerd of hij bij bovenstaande spanningen niet breekt. Tabel 13: Profiel vergelijking Het IPE profiel zal een ideële spanning ondergaan van 164,6 N/mm². Deze spanning is ruim onder de maximale vloeispanning van 235 N/mm². Hierdoor zal de balk doorbuigen maar niet blijvend vervormen. Door het gewicht buigt het stalen IPE profiel 24,2 [mm] door. Dit val onder de maximale doorbuiging van 33,3 [mm]. De balk voldoet dus aan de gestelde eisen. De balk wordt aan de tralie bevestigd door middel van een bevestigingsplaat. Omdat er in de kas rekening gehouden moet worden met andere installaties zal deze plaat onder een hoek worden bevestigd aan de tralie, zodat het totale gewicht over beide liggers van de tralie verdeeld wordt. Figuur 53: Balk/tralie bevestiging De plaat zal een dikte krijgen van 5 mm om het moment in de plaat van de balk tegen te gaan. Hierbij zal er een spanning zijn van 155 [N/mm²]. Deze spanning blijft ook onder de vloeigrens van 235 [N/mm²]. De plaat voldoet. De plaat zal aan de tralie bevestigd worden met vier M8 bouten. De onderste bouten worden op afschuiving belast. Dit is 44 [N/mm²] en daarmee ruim onder de maximale afschuiving van deze bout (320 [N/mm²]). De maximale trekkracht van een M8-8.8 bout is 800 N/mm² met als treksterke [N]. Dit is ruim voldoende treksterkte in de bovenste ligger op de bouten (1642,1 N < N). Om de plaat op zijn plek te houden moet het aandraaimoment berekend worden. Het is niet nodig dat er een groot aandraaimoment wordt gebruikt. De bouten hoeven de plaat namelijk niet op inklemming (wrijving) omhoog te houden. Het aandraaimoment van de bout is 22,6 [Nm]. 70

71 Evaluatie Om duidelijk te stellen of het doel van de stage is bereikt zal er een evaluatie moeten worden gemaakt. Hierdoor wordt duidelijk waar de goede, slechte en eventuele verbeterpunten zitten. Start Het begin van mijn stage bij Bode liep qua communicatie wat verwarrend. Dit omdat ik gesolliciteerd had naar een stageplek bij Technokas en ik uiteindelijk op mijn eerste stagedag in de kamer bij Bode belandde. Inhoudelijk zat hier nauwelijks verschil tussen maar administratief moest er hier en daar wat aangepast worden. Dit was ook wat verwarrend in de communicatie naar school maar uiteindelijk is het duidelijk geworden. Planning Er waren van te voren duidelijke doelen gesteld wat betreft de opdracht en in hoeverre deze uitgevoerd moest worden. In de planning was een heel groot deel van de tijd gereserveerd voor de werkvoorbereiding. Tijdens het project is de focus toch meer gegaan naar de berekeningen en minder tijd naar de werkvoorbereiding. Dit heeft verder niets met tijdgebrek te maken. De opdracht Het ontwerpen van een luchtbehandelingskast was een opdracht waarbij een groot deel van de werktuigbouwkunde studie qua theorie bij elkaar kwam. Omdat dit veel theoretische kennis vereist, vond ik de opdracht van een behoorlijk niveau. Daar waar nodig was er ondersteuning maar ik moest het wel eerst zelf uitzoeken. Dit vond ik over het algemeen prettig werken. Af en toe was er geen tijd beschikbaar voor vragen, maar dit is begrijpelijk in een bedrijf. Excursies Tijdens mijn stage ben ik viermaal op bezoek gegaan bij een glastuinbouwbedrijf dat gerealiseerd is door Bode en Technokas. Bij het eerste bedrijf ben ik geweest om een algemene indruk te krijgen van de werkzaamheden die verricht moeten worden voor de bouw van een kas. Ik heb hier geleerd over nieuwe kasconstructies en over Het Nieuwe Telen. Bij het tweede bedrijf heb ik een vergadering bijgewoond over een probleem met een koelinstallatie. Dit heeft verder geen relevantie met mijn opdracht. Het was wel leerzaam om bij een vergadering te zijn waarbij met meerdere partijen een oplossing voor een probleem moet worden gevonden. Het was interessant om te zien hoe verschillende bedrijven met verschillende meningen samen toch tot een oplossing kwamen. Het derde bedrijf waar ik ben geweest is de rozenkweker waar de kast zou moeten komen te hangen. Hier ben ik twee keer langsgegaan. Eenmaal om te vergaderen over de eisen en wensen van de tuinder waarin huidige en gewenste resultaten verkregen werden. Hiermee kon vervolgens berekend worden hoe de LBK moet worden en wat daarbij de afmetingen ongeveer zullen worden. Daarna zijn we nog een keer langs geweest om te meten wat de maximale ruimte voor de kast zou kunnen zijn en welke installaties de kast eventueel in de weg zouden zitten. De maten waren door bestaande tekeningen al redelijk in kaart gebracht maar in praktijk bleken hier toch afwijkingen in te zit, die er voor gezorgd hebben dat de kast er anders uit kwam te zien. Hierdoor heb ik geleerd dat in de praktijk altijd gecheckt moet worden of de gegeven waardes ook daadwerkelijk kloppen. Het stagebezoek Het stagebezoek was prettig, voornamelijk omdat ik op een rijtje heb gezet wat ik allemaal gedaan heb en nog wilde doen. Dit deed mij inzien wat er nog moest gebeuren. Hierdoor heb ik de overige tijd goed kunnen indelen. Jammer was dat de communicatie via het mailcontact naar school minder goed verliep door technische problemen. Hierdoor is het stagebezoek later geweest dan ik eigenlijk wilde. Als het 71

72 stagebezoek halverwege mijn stage was geweest, had ik de tijd wellicht nog beter kunnen indelen. Desalniettemin ging de presentatie naar mijn mening goed en gaf het de docent (dhr. Van der Vlugt) een goed inzicht naar mijn bezigheden hier. Verbeterpunten Mijn volgende stage zal ik me meer focussen op het goed indelen van de planning. Als er van te voren meer over de planning was nagedacht, had deze er waarschijnlijk anders uitgezien. Daarnaast kan hij uitgebreider, zodat er meer houvast is wat betreft deadlines. Dit zal beter zijn voor het uiteindelijke resultaat. Ook zal ik zorgen dat de communicatie naar de school beter verloopt. Zowel met de aanvraag voor de stage als met het stagebezoek liep het deze keer niet soepel. Ik zal eerder moeten beginnen met communiceren of het via andere wegen (telefonisch) proberen. Hierdoor hoop ik in de toekomst verwarring te voorkomen. De stage Tijdens mijn stage heb ik erg veel geleerd over constructies, klimaat en installaties. Het was de intentie van de stage om in deze gebieden van de werktuigbouwkunde meer ervaring op te doen. Dit is gelukt door een interessante en zeer leerzame opdracht die raakvlakken had met deze gebieden. Ik ben erg tevreden over het resultaat van de opdracht. Een grote wens is dat Bode dit project kan toepassen in de toekomst. Ik hoop dan ook dat dit project zal worden gerealiseerd. Mocht dit zover komen, ben ik zeker van plan een bezoek te brengen! Het zal prettig zijn om de luchtbehandelingskast te zien werken en dat hij daadwerkelijk de kwaliteit van de rozen naar een hoger niveau brengt! 72

73 Competenties Competentie set ten behoeve van de stage Student naam Mogelijke competenties per taakrol nummer Martijn van Paassen nr. 1 Competentieset Werktuigbouwkunde & HBO Algemeen Competentieset Werktuigbouwkunde Taakrollen Projectmanagement uitvoeren (organiseren, uitvoeren, verslag opstellen) Een onderzoeksopdracht uitvoeren Het kunnen opstellen van een productdefinitie, PVA en PVE voor een duurzaam product of proces 2 3 Het realiseren van een functioneel duurzaam product of voortbrengingsproces 2 2 Het realiseren van een detailontwerp van een duurzaam product of voortbrengingsproces 2 Het realiseren van een prototype/model van een duurzaam product of voortbrengingsproces 7 Het voorbereiden van een voortbrengingsproces Het produceren van een duurzaam product 2 9 Het geheren of onderhouden van een product of proces nr Algemene HBO competenties Kritisch handelen (analytisch en probleemoplossend vermogen en het onderbouwen van keuzen, oordeelsvorming) 2 3 Systematisch een probleem aanpakken (creatieve, plan- en projectmatige werkhouding) Samenwerken (sociaal communicatieve vaardigheden) Persoonlijke en professionele ontwikkeling Zelfverantwoordelijk werken Kunnen functioneren in een internationale en/of multiculturele context Onderzoeker Ontwerper Adviseur Beheerder Projectleider Ondernemer Context Overzicht Competenties Niveaus Taakrol Geleid Zelfstandig Sturend Simpel Lastig Complex

74 Competentie ontwikkeling ten behoeve van de stage Student naam Behaalde competenties per taakrol nummer Martijn van Paassen nr. 1 Competentieset Werktuigbouwkunde & HBO Algemeen Competentieset Werktuigbouwkunde Taakrollen Projectmanagement uitvoeren (organiseren, uitvoeren, verslag opstellen) Een onderzoeksopdracht uitvoeren Het kunnen opstellen van een productdefinitie, PVA en PVE voor een duurzaam product of proces 3 3 Het realiseren van een functioneel duurzaam product of voortbrengingsproces 3 2 Het realiseren van een detailontwerp van een duurzaam product of voortbrengingsproces 2 3 Het realiseren van een prototype/model van een duurzaam product of voortbrengingsproces 7 Het voorbereiden van een voortbrengingsproces Het produceren van een duurzaam product Het geheren of onderhouden van een product of proces nr Algemene HBO competenties Kritisch handelen (analytisch en probleemoplossend vermogen en het onderbouwen van keuzen, oordeelsvorming) 3 3 Systematisch een probleem aanpakken (creatieve, plan- en projectmatige werkhouding) Samenwerken (sociaal communicatieve vaardigheden) Persoonlijke en professionele ontwikkeling Zelfverantwoordelijk werken Kunnen functioneren in een internationale en/of multiculturele context Onderzoeker Ontwerper Adviseur Beheerder Projectleider Ondernemer Context Overzicht Competenties Niveaus Taakrol Geleid Zelfstandig Sturend Simpel Lastig Complex

75 Conclusie Het doel van de stage is een werkende- en functionerende luchtbehandelingskast op papier. Deze kast moest het klimaat in de proefopstelling kunnen regelen. Als de kast zowel constructief als klimaattechnisch goed is, dan kan de kast bij de kweker geïnstalleerd worden. Het ontwerp van de kast moet schaalbaar zijn. Het definitieve proces en constructief ontwerp geven een beeld van hoe de kast moet worden. Naar mijn mening voldoet de LBK aan alle bovenstaande gestelde eisen. Helaas is er minder tijd geïnvesteerd voor de werkvoorbereiding waardoor de kast niet direct gemaakt kan worden. Toch hoop ik dat dit project gerealiseerd zal worden. Ik heb veel geleerd tijdens deze stage. Ik heb mijn theoretische kennis op klimaat, constructie en installatie technische aspecten toegepast en uitgebreid. Ik heb nu een goed beeld van een groot deel van de werktuigbouwkundige technieken in de tuinbouw. Dit was een persoonlijke wens en zal mij helpen in de toekomst. Wat betreft competenties ben ik deze stage ook vooruit gegaan. Als onderzoeker en ontwerpen zit ik naar mijn mening op een behoorlijk niveau. Ik de toekomst zal ik me ook moeten richten op de andere taakrollen zodat ik alle rollen beheers als ik afgestudeerd ben. Hoewel ik het erg naar me zin heb gehad tijdens de stage, weet ik niet of de klimaat technische kant van de tuinbouw iets voor mij is. Rekenen aan constructies en deze modelleren vind ik leuk om te doen, leuker dan rekenen aan het klimaat. Deze stage is daarom erg nuttig geweest omdat ik me op meerdere vlakken van de werktuigbouwkunde in de tuinbouw kon richten. Ik kan hieruit concluderen dat ik me in de toekomst meer ga richten op constructies en modelleren. Daarbij weet ik nog niet of ik in de tuinbouw wil blijven, of me zal richten op een andere sector. Dit omdat het nog onzekere tijden zijn en de tuinbouw hier veel last van heeft. Hoewel ik het een leuke sector vind, denk ik dat het handig is om mijn horizon te verbreden in de toekomst. Gelukkig kan je in de werktuigbouw alle kanten op! 75

76 Bronnenlijst Websites Bode Technokas Blackboard HHS Joost de Vree Mechatronicus Wetenschapsforum Werktuigbouw Literatuur ISSO publicatie 86: Kwaliteitseisen voor warmtetechnische en CO2- installatie in tuinbouwkassen (2007) ISSO: Handboek installatie techniek deel I & II (2002) Taal A. (2005) Toegepaste energieleer: Warmte- en stromingsleer Nederlandse uitgave van DIN 4701 (1959) Metaalcompagnie Brabant (1951) Het MCB boek NEN 3859 Tuinbouwkassen - Ontwerp en constructie: Tuinbouwkassen voor de commerciële productie van planten en gewassen. Hibbeler R. C. (2010) Statica Hibbeler R. C. (2012) Sterkteleer Muhs, D. & Wittel, H. & Becker, M. & Jannasch, D. & Voßiek, J. (1993) Roloff/Matek Machineonderdelen Polytechnisch zakboekje (2001) 76

77 Bijlagen I. Planning 77

78 II. Afwijkende afspraken Binnen Bode Project- en Ingenieursbureau zit veel kennis en ervaring. Deze kennis is door de jaren heen verzameld en hierdoor heeft Bode het vermogen om glastuinbouwprojecten goed te kunnen leiden. Om dit te kunnen blijven doen is het belangrijk dat de informatie uit dit stagewerkplan en het eindverslag, beschermd blijft. In overleg met Bode is besloten dat het materiaal uit deze verslagen vertrouwelijke informatie is. Daarom dienen deze verslagen niet in het openbaar uitgebracht te worden. Daarnaast is het zo dat prijzen van onderdelen of componenten hoofdzakelijk niet in dit verslag opgenomen zijn. Dit wegens prijsafspraken die Bode heeft met andere bedrijven. Om de concurrentie voor te blijven is afgesproken dat deze prijzen niet naar buiten worden gebracht. Omdat het bij deze opdracht om een nieuw type luchtbehandelingskast gaat, geldt hierover ook een geheimhoudingsplicht. Mede daardoor zal ook de naam van de betreffende rozenkweker niet genoemd worden. Dit komt ook door de concurrentiestrijd omwille de kwaliteit tussen de rozenkwekers. 78

79 III. Leidingberekening Advies aan de hand van ingevoerde waarde en berekeningen Leidingberekening Volumestroom Temperatuur Wandruwheid Maximaal drukverlies per m Geadviseerde leiding ltr/h 21 o C 0,07 mm 150 Pa/m 57x2,25 mm Drukverlies per m 145 Pa/m Snelheid in leiding 0,77 m/s Drukverlies per bocht 149 Pa Buismaat NW 50 Geadviseerde hoofdleiding 60,3x2,25 mm Drukverlies per m 107 Pa/m Snelheid in leiding 0,68 m/s Drukverlies per bocht 117 Pa Buismaat NW 50 Andere leiding Diameter leiding Wanddikte leiding Drukverlies per m Snelheid in leiding Drukverlies per bocht 139,7x3,00 mm 139,7 mm 3,00 mm 1 Pa/m 0,12 m/s 4 Pa 79

80 Du Db Di T ρ Qv v η ReD ԑ start λ pa/m (mm) (mm) (mm) ( C) (kg/m) (ltr/h) (m/s) (Pa*s) (mm) 31,8 2 27, ,76 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , , ,84 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,4 44,5 2 40, ,30 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,3 51 2,25 46, ,99 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,2 57 2,25 52, ,77 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,9 60,3 2,25 55, ,68 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,9 63,5 2, ,61 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,0 70 2, ,50 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,2 76,1 2,5 71, ,42 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,2 82,5 2,5 77, ,35 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,1 88,9 2,5 83, ,30 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,3 95 2,75 89, ,27 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,4 101,6 2,75 96, ,23 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , , ,75 102, ,20 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,4 114,3 2,75 108, ,18 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , , ,16 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , , ,15 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , , ,13 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,9 139, , ,12 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,5 152, , ,10 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , , ,09 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,8 168,3 3,5 161, ,08 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,6 193, , ,06 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,3 219, , ,05 0, ,07 0,07 0, , , , , ,0311 0,0311 0,0311 0, ,03 0, ,07 0,07 0, , , , , , , , ,1

81 IV. Keuze warmtewisselaar Alternatief 1 Er is een selectie gemaakt voor alternatief (nieuw) Gewicht [kg] Oppervlakte [m²] Volume [liter] T lucht in [ C] 25 T lucht uit [ C] 8 T water in [ C] 5 T water uit [ C] 21 Rv lucht in [%] 70 Rv lucht uit [%] 99.9 Snelheid lucht [m/s] 1.48 Snelheid water [m/s] 0.67 Qv lucht [m³/h] 9800 Qv water [m³/h] 6.21 Qv condens [L/h] Drukval water [kpa] Drukval droge lucht [Pa] 72 Drukval natte lucht [Pa] 97 Vermogen Prijs Alternatief 2 Er is een selectie gemaakt voor alternatief (dubbele ww) (nieuw) 2-W Gewicht [kg] *2 = Oppervlakte [m²] *2 = Volume [liter] 81.02*2 = T lucht in [ C] T lucht uit [ C] T water in [ C] T water uit [ C] Rv lucht in [%] Rv lucht uit [%] > Snelheid lucht [m/s] Snelheid water [m/s]

82 Qv lucht [m³/h] Qv water [m³/h] 7.08 tot Qv condens [L/h] = Drukval water [kpa] = Drukval droge lucht [Pa] 41+39= Drukval natte lucht [Pa] 55+53= Vermogen 47+70= Prijs *2= Alternatief 3 Er is een selectie gemaakt voor alternatief (dubbele ww) (nieuw) 3-W Gewicht [kg] 140.6*2 = Oppervlakte [m²] *2 = Volume [liter] 55.65*2 = T lucht in [ C] T lucht uit [ C] T water in [ C] T water uit [ C] Rv lucht in [%] Rv lucht uit [%] > Snelheid lucht [m/s] Snelheid water [m/s] Qv lucht [m³/h] Qv water [m³/h] 7.06 tot Qv condens [L/h] = Drukval water [kpa] = Drukval droge lucht [Pa] 34+33= Drukval natte lucht [Pa] 46+44= Vermogen = Prijs *2=

83 V. Deellast koelblok 83

84 VI. Specificaties aanvraag koelmachines Venco luchtgekoelde waterchiller Omschrijving / opmerkingen: Gebruikt, in zeer goede staat, luchtgekoelde waterhaler met het koudemiddel R404A (zeer geschikt voor lage temperatuur toepassing -10 C glycol). Deze in perfecte staat verkerende chiller is uitgerust met twee semi-hermetische Bitzer 6 cilinder zuigercompressoren, buffertank van 460 liter en waterpomp. De koelcapaciteit van +/- 122 kw is bij water/glycol uittrede van 11 C en intrede van +5 C. Chiller wordt na verkoop getest in onze testruimte en voorzien van een volledig testrapport en 3 maanden garantie. Koelvermogen: 122 kw / 36 tons Aantal koelcircuits: 2 Type koudemiddel: R404A Nominale spanning: 380 V Bouwjaar: 2007 Afmetingen: 381 x 120 x 245 cm Gewicht: 2200 kg Prijs:

85 Climaveneta FC-WRAT-0802/LN-NG / Water Chiller Omschrijving / opmerkingen: Gebruikt en in zeer goede staat: Climaveneta luchtgekoelde water chiller, uitgevoerd met 2 DWM/Copeland semi-hermetische zuigercompressoren, shell & tube warmtewisselaar. Vermelde koelcapaciteit is bij een water uitrede temperatuur van +6 C Chiller wordt na verkoop getest in onze testruimte en voorzien van een volledig testrapport en 3 maanden garantie. Koelvermogen: 161 kw / 47 tons Aantal koelcircuits: 2 Type koudemiddel: R407C Nominale spanning: 400 V Opgenomen elektrisch vermogen: 75 kw Bouwjaar: 2004 Afmetingen: 311 x 222 x 170 cm Gewicht: 2580 kg Prijs: ,-- 85

86 Climaveneta WRAT 0902/LN / Luchtgekoelde Water Chiller Omschrijving / opmerkingen: Gebruikt, in zeer goede staat: luchtgekoelde water chiller, uitgevoerd met twee 8 cilinder DWM Copeland semi-hemetische zuigercompressoren type D8SH1-5000X, twee ventilatoren en shell & tube warmtewisselaar. Machine is ook geschikt voor 60Hz en 460V. Vermelde koelcapaciteit is bij +6 C water uittrede. Koelcapaciteit bij een water/glycol uittrede temperatuur van -10 C is ca. 55kW. Chiller wordt na verkoop getest in onze testruimte en voorzien van een volledig testrapport en 3 maanden garantie. Koelvermogen: Aantal koelcircuits: 2 Type koudemiddel: Koudemiddelvulling per circuit: Nominale spanning: Opgenomen elektrisch vermogen: 182 kw / 54 tons R407C 18 kg 380 V 80 kw Bouwjaar: 2000 Afmetingen: Gewicht: 311 x 222 x 215 cm 1960 kg Prijs: LEVERINGS VOORWAARDEN Deze aanbieding is 1 maand geldig, mits onverkocht. Al onze prijzen zijn excl. BTW. en Ex Works Uithoorn. De koper dient zelf het transport te regelen Op de geleverde goederen krijgt u een garantie van 3 maanden op hoofdcomponenten Betalingscondities: 100% voor transport 86

87 VII. Vergeet-mij-nietjes

88 VIII. Doorbuiging koker

89 89

90 IX. Bezoek rozenkwekerij Voor het inmeten van de LBK is er een bezoek gebracht aan de betreffende rozenkwekerij. Een aantal foto s van dit bezoek zijn hieronder weergeven. Figuur 54: De rozenkwekerij Figuur 55: De spuitrobot (voorgrond) en onderhoudskar (achtergrond) 90

91 Figuur 56: Werkende spuitrobot Figuur 57: Close up voor bemating 91