Вид животных | Количество животных | Норма потребления воды одним потребителем, л |
1. Дойные коровы | 644 | 100 |
2. Быки-производители | 28 | 60 |
3. Нетели | 168 | 60 |
4. Телки до 2-х лет | 182 | 30 |
5. Телки до 1 года | 196 | 20 |
6. Бычки до 1 года | 98 | 20 |
7. Бычки старше 1 года | 84 | 30 |
Qср.сут = 100∙644 + 60∙28 + 60∙168 + 30∙182 + 20∙196 + 20∙98 + 30∙84 = 90020 м3.
Максимальный суточный расход воды в л (м3):
где αсут – коэффициент суточной неравномерности, (αсут=1,3).
Qмакс.сут = 90020∙1,3 = 117026 м3.
Максимальный часовой расход в л/ч (м3/ч):
где αч – коэффициент часовой неравномерности (на фермах с автопоением αч=2…2,5; αч=4,0 – без автопоения).
Секундный расход в л/с воды равен:
Суточный расход насосной станции должен быть равен максимальному расходу воды на комплексе, а часовой расход станции (насоса) определяется по формуле:
где t – продолжительность работы насоса или станции в сутки, ч.
Продолжительность работы насоса выбирают в соответствии с дебитом водоисточника, учитывая, что расход насоса при этом должен быть или равен Qмакс.час, но не должен превышать дебита источника. С уменьшением t повышается потребляемая мощность для привода насоса, увеличиваются диаметр напорного трубопровода и емкость резервуара водонапорной башни, но сокращаются эксплуатационные расходы. При увеличении t сокращаются расходы на строительство, но эксплуатационные расходы увеличиваются. На основе сравнительных технико-экономических расчетов время работы насосной станции принимается равным 7 или 14 ч.
|
|
По величине Qнас выбираем по рабочим характеристикам тип и марку Центробежного насоса [4, с. 125]: 2К-6, подача 10-30 м3/ч, давление 0,34-0,24 МПа, мощность 4,0 кВт.
Потребная мощность в Вт электродвигателя для привода насоса:
где Qнас – объемный расход воды (подача насоса), м3/с;
ρ – плотность воды, кг/м3;
Н – полный напор насоса, м (берется из технической характеристики в МПа. Коэффициент связи между единицами 0,1 МПа = 10 м);
Кз – коэффициент запаса мощности, учитывающий возможные перегрузки во время работы насоса (Кз=1,1…2,0);
g – ускорение свободного падения, м/с2;
ηн – КПД насоса согласно технической характеристике (для центробежных насосов ηн = 0,4…0,6, для вихревых ηн = 0,25…0,55);
ηп – КПД передачи от двигателя к насосу (при прямом соединении с насосом ηп = 1,0).
Воду необходимо подавать потребителям под определенным напором, называемым свободным напором Нсв. Для водозаборных точек на животноводческих фермах необходимый напор Нсв = 4…5 м (Нсв = 40…50 кПа) обеспечивается водонапорной башней.
|
|
Необходимая вместимость резервуара в м3 водонапорной башни равна:
Vрез = 0,20∙117,026 =23,4 м3.
Полученную вместимость резервуара округляем до стандартной (10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 и 50 м3), то есть Vрез = 25 м3.
Диаметр труб выбирают так, чтобы скорость воды в них не превышала 0,4-1,25 м/с. Диаметр труб (м) внешнего водопровода на начальном участке, на котором проходит все количество воды, определяем по формуле:
где Qмакс.с – максимальный секундный расход воды, м3/с;
v – скорость воды в трубах, м/с [8, с. 30].
Для поения животных используют поилки разных конструкций, что обусловлено различием вида животных, их половозрастных групп, способов их содержания. Поилки подразделяются на индивидуальные и групповые, стационарные и передвижные. По принципу действия их различают на клапанные, вакуумные, чашечные, сосковые, капельные, ниппельные, корытные и др.
Для поения животных в пастбищных условиях при отсутствии стационарных выгонов применяют передвижные поилки – цистерны с водой, оборудованные индивидуальными или групповыми автопоилками.
Выбираем тип автопоилок и определяем их количество на животноводческой ферме:
где m – количество животных, гол.;
z – коэффициент, показывающий, на какое количество животных предназначена та или иная автопоилка.
Автопоилки ПА-1 и АП-1 применяются для поения КРС на фермах привязного содержания. Автопоилки рассчитаны на поение двух голов КРС. Определяем число автопоилок АП-1 (ПА-1) для коров и быков-производителей:
Для остальных половозрастных групп применяем автопоилки АГК-4А, рассчитанные для применения при беспривязном содержании. Также основным достоинством такой автопоилки является то, что она с электроподогревом. Одна поилка рассчитана на поение 100 животных (то есть z=100). Для каждой половозрастной группы определяем свое количество поилок, так как каждая группа содержится отдельно от другой: нетели – 2 поилки, телки до 2-х лет – 2 поилки, телки до 1 года – 2 поилки, бычки до 1 года – 1 поилка, бычки старше 1 года – 1 поилка, всего – 8 поилок АГК-4А
РАСЧЕТ МИКРОКЛИМАТА
Расчет вентиляции
Для поддержания параметров микроклимата в оптимальном режиме или близком к оптимальному необходимо удалять из помещения вредные газы и обновлять воздух, то есть осуществлять воздухообмен в соответствии с нормами.
Определяем воздухообмен по углекислоте и по избытку влаги в холодный период года в м3/ч:
где С – количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч [4, с. 128];
m – количество животных в помещении, гол.;
С1 – допустимое количество углекислого газа в воздухе помещения, л/м3 (С1 = 1,5 л/м3);
С2 – содержание углекислого газа в приточном воздухе, л/м3 (С2=0,3…0,4 л/м3);
W – количество водяного пара, выделяемое одним животным в течение часа, г/ч [4, с. 128];
β – коэффициент, учитывающий испарение влаги с пола, кормушек, автопоилок и т. д. (β=1,25);
W1 – допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, г/м3 (абсолютная влажность)
где ω – нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, % [4, с. 127];
Wмакс – максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м3 [9, с. 51];
W2 – средняя абсолютная влажность приточного воздуха, г/м3 (W2=3,2…3,3 г/м3).
Из полученных по формулам результатов для дальнейших расчетов выбираем максимальный воздухообмен
Кратность часового воздухообмена в ч-1:
где V – объем помещения, м3 (коровник на 200 голов V=21·78·3,55=5814,9 м3).
При К=3…5 выбирают принудительную вентиляцию без подогрева подаваемого воздуха.
Сечение вытяжных и приточных каналов в м2 определяется по формуле:
|
|
где v – скорость воздуха в канале, м/с
где h – высота канала, м (h=3 м);
t1–t2 – разность температур внутреннего и наружного воздуха, ºС.
Количество вытяжных каналов определяем из выражения:
где f – площадь сечения одного канала, м2 (площадь сечения вытяжных каналов принимается 0,25; 0,36; 0,5; 1 м2 и более, приточных 0,04 и 0,06 м2).
принимаем mк=8.
При принудительной вентиляционной системе поступление свежего воздуха обеспечивается приточными вентиляционными установками. Применяют вентиляторы низкого давления (до 980 Па) и среднего (2940 Па).
Расчет принудительной вентиляционной системы ведется из тех условий, что она должна работать периодически, поэтому подача системы должна быть в 2-3 раза больше расчетной величины воздухообмена, то есть:
LВС = (2…3)·L,
LВС = 2,5·19826,1 = 49565,25 м3/ч.
Требуемый вентилятор подбирают по величине воздухообмена LВС и требуемому напору, необходимому для преодоления сопротивления движению воздуха в канале вентиляционной системы.
Объемную подачу вентилятора в м3/ч определяют по формуле:
где mк – число вытяжных каналов.
Диаметр воздуховода в м определяем по формуле:
где v – скорость воздуха воздуховоде, которая принимается равной 12…15 м/с.
Необходимый напор вентилятора в Па определяем как сумму потерь давления от трения воздуха о воздуховод на прямолинейных участках (Нпр) и местах сопротивлений (hмс):
где Н – полный напор вентилятора, Па;
ρ – плотность воздуха, кг/м3 (ρ=1,2…1,3 кг/м3);
λ – коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе (λ=0,02…0,03);
L – длина трубопровода на прямолинейном участке, м;
∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений [4, с. 129].
По полученным величинам QВ и Н подбираем необходимый вентилятор [4, с. 129]: центробежный типа Ц4-70 №5, диаметр колеса 500 мм, подача 1,45-8,3 тыс. м3/ч, полное давление 180-830 Па, частота вращения 930-1420 мин-1.
Расчетная мощность электродвигателя в Вт для привода вентилятора определяется по формуле:
|
|
где QВ – подача вентилятора, м3/ч;
Н – полный напор вентилятора, Па;
ηв – КПД вентилятора (для центробежных вентиляторов ηв=0,4…0,6; для осевых ηв=0,2…0,3);
ηпер – КПД передачи.
Полученную расчетную мощность двигателя увеличивают при N<1,5 кВт на 50%, при N=2 кВт на 25%, при N=4…7 кВт на 20% и при N>7,5 кВт на 10%, то есть:
Nуст = N + Kм·N,
где Kм – коэффициент запаса мощности.
Nуст = 3,4 + 0,2·3,4 = 4,08 кВт.
Из [10, с. 226] выбираем электродвигатель: 4А100L4У3 N=4 кВт, nс=1500 мин-1, n=1430 мин-1.