Електрифікація тваринницької ферми ПСП “Есманьський шлях”, м. Глухів

 

Висновок: для  обігріву підлоги у свинарнику приймаю  обігрівний провід марки ПОСХП, довжиною 1056 м.

 

4.3. Розрахунок та вибір вентиляційного обладнання

 

У повітряному  середовищі, де знаходяться тварини, кормові відходи, завжди є деяка  кількість шкідливих домішок (вуглекислого газу, вологи, аміаку, сірководню та ін.), а також відбувається відхилення температури від нормованих значень, що негативно впливає на продуктивність тварин. У не вентильованих приміщеннях незадовільний температурно-вологий режим і газовий склад повітря викликають: зменшення приросту свиней на 20…30%.

Встановлено також, що у не вентильованих сирих та холодних свинарниках збільшується потреба в кормах на 24% на одиницю приросту. При гарній вентиляції економиться до 95 кг зерна на кожні 100 кг приросту відгодівельного поголів’я свиней, а також значно скорочується захворюваність тварин, особливо молодняка.

 

Розрахунок  даного обладнання (для відгодівельного  молодняка у зимовий період) проводжу у такій послідовності:

4.3.1. З рівняння годинного обміну повітря по видаленню надлишкового вмісту вуглекислоти

1,2С_тв + LC_з = LC_дп,                                 (4.3.1.1)

обмін повітря, м³/год, потрібний для видалення надлишкового вуглекислого газу становитиме:

L_вуг = (1,2 ^. С_тв ^. n) / (C_дп – C_з),                          (4.3.1.2)

де: С_тв - кількість вуглекислого газу, який виділяється однією твариною чи птицею середньої для даного приміщення маси, м³/год [Л.5, табл. 7 і 8 або 9 і 10]. Приймаю С_тв = 0,0431 м³/год та С_тв = 0,042 м³/год – для відгодівельного молодняка та свиноматок відповідно;

1,2 - коефіцієнт, який враховує виділення вуглекислого газу мікроорганізмами, підстилкою тощо;

n - кількість тварин  або птиці в приміщенні, голів;

С_дп - допустима кількість вуглекислого газу в приміщенні, в частинах від одиниці [Л.5, табл. 5 або 6]. Приймаю С_дп = 0,2%;

С_з - кількість вуглекислого газу в зовнішньому повітрі, в частинах від одиниці. В середньому зовнішнє повітря містить 0,0003 м³ вуглекислого газу на 1 м³ повітря.

У даному рівнянні повітряобміну ліва частина представляє  надходження вуглекислого газу у  приміщення протягом години, а права  частина – його видалення, тому обмін  повітря потрібний для видалення  вуглекислоти дорівнюватиме:

L_вуг = (1,2 ^.  (0,0431 ^. 33 + 0,042 ^. 3)) / (0,002 – 0,0003) = 1093 (м³/год).

4.3.2. З рівняння годинного повітряобміну по видаленню надлишкової вологи

W_тв + W_п + L W_з = L W_дп,                          (4.3.2.1)

обмін повітря, м³/год, потрібний для видалення надлишкової вологи становитиме:

L_вол =  (W_тв + W_п) / (W_дп – W_з) =  (1,1 ^. W_тв ^. n) / (W_дп – W_з),  (4.3.2.2)

де: W_п – волога, яка випарюється з підлоги, г/год. W_п = 0,1 W_тв;

W_тв - кількість водяної пари, яка виділяється однією твариною чи птицею середньої для даного приміщення маси, г/год. [Л.5, табл. 7 і 8 або 9 і 10]. Приймаю W_тв = 138 г/год. та W_тв = 135 г/год. – для відгодівельного молодняка та свиноматок відповідно. Враховуючи поправочний коефіцієнт для визначення кількості водяної пари в приміщенні для утримання свиней залежно від температури в приміщенні, отримую: W_тв = 207 г/год. та W_тв = 202,5 г/год.;

n - кількість тварин або птиці в приміщенні, голів;

W_дп - допустима норма вмісту водяної пари в повітрі тваринницького або птахівницького приміщення, г/м³;

1,1 - коефіцієнт, який враховує випаровування  води з підлоги, годівниць, напувалок тощо;

W_з - вміст водяної пари в зовнішньому повітрі, г/м³.

Значення W_з і W_тв визначаються за формулами:

W_дп = W_нас.п  ^.  (f_п / 100);                               (4.3.2.3)

W_з = W_нас.з ^.  (f_з / 100),                                (4.3.2.4)

де: W_нас.п і W_нас.з – вміст водяної пари при повному її насиченні, відповідно при оптимальній для даного приміщення температурі та при розрахунковій температурі зовнішнього повітря, г/м³. Приймаю по 15,4 г/см³ та 2,14 г/м³ відповідно [Л.5, табл. 12];

f_п та f_з - відносні вологості повітря в приміщенні та надворі, %. Приймаю по 75% та 77% відповідно [Л.5, табл. 11];

W_дп = 15,4 ^.   (75 / 100) = 11,6 (г/м³);

W_з = 2,14 ^.   (77 / 100) = 1,65 (г/м³).

Обмін повітря  для видалення надлишкової вологи, м³/год, дорівнюватиме:

L_вол = (1,1 ^.  (207 ^. 33 + 202,5 ^. 3)) / (11,6 – 1,65) = 822,3 (м³/год).

4.3.3. Обмін повітря, потрібний для видалення зайвої теплоти, м³/год:

L_т = ((q_т ^. n – Q_ог) ^. (1 + a ^. Q_п)) / (C_v ^. (Q_п - Q_з)),              (4.3.3.1)

де: q_т – кількість вільної теплоти, що виділяється однією твариною чи птицею середньої для даного приміщення маси, кДж / год. [Л.5, табл. 7 і 8 або 9 і 10]. Приймаю q_т = 862 кДж / год. та q_т = 846 кДж / год. – для відгодівельного молодняка та свиноматок відповідно. Враховуючи поправочний коефіцієнт для визначення кількості водяної пари в приміщенні для утримання свиней залежно від температури в приміщенні, отримую: q_т = 577,54 кДж /год. та q_т = 566,82 кДж /год.;

n - кількість тварин  або птиці в приміщенні, голів;

Q_ог – втрати теплоти через зовнішні огорожі, кДж / год.;

a = 1/273 – температурний коефіцієнт розширення повітря, 1/⁰С;

C_v = 1,283 – питома об’ємна теплоємність повітря при температурі 0 ⁰С і нормальному тиску, кДж/ (м^{3 .} град);

Q_п ,Q_з – температура повітря у приміщенні і надворі, ⁰С. Приймаю 18 ⁰С  та        -10 ⁰С відповідно.

4.3.4. Втрати теплоти через зовнішні огорожі Q_ог, кДж / год., наближено можна визначити за формулою:

Q_ог = V ^. q_о ^. (Q_п -Q_з),                              (4.3.4.1)

де: V – об’єм будівлі  за зовнішнім обміром, м³. Приймаємо V = 457 м³;

q_о – теплова характеристика приміщення, кДж/м^{3 .} град ^.  год.;

Для сучасних утеплених  тваринницьких і птахівницьких приміщень                    q_о = 2,1…2,9, для не утеплених q_о = 2,9…5,1; для інших виробничих приміщень        q_о = 1,9…3,15; для адміністративних приміщень q_о = 1,3…1,9.

Q_ог = 457 ^. 2,5 ^. (18 - (-10)) = 31990 (кДж / год.).

Обмін повітря для  видалення зайвої теплоти, м³/год, дорівнюватиме:

L_т = (((577,54 ^. 33 + 566,82 ^. 3) – 31990) ^. (1 + 0,0037 ^. 18)) / (1,283 ^. (18 - (-10))) =  = - 353 (м³/год).

4.3.5. Годинна кратність обміну повітря у вентильованому приміщенні, разів на годину:

К_о = L_р / V,                                        (4.3.5.1)

де L_р – розрахункова подача вентиляційної системи (приймаю найбільше значення, що отримане при розрахунках), тобто L_р = L_вуг = 1093 м³/год;

К_о = 1093 / 668 = 1,6 (раз).

Якщо кратність обміну повітря не більше 3, то приймають  вентиляційну систему з природною  тягою, а якщо більше 3 – з механічним спонукачем.

 

Зведені розрахунки вентиляції приміщення по сезонам

 та періодам  росту                      Таблиця 4.3.5.1

У зимовий  період
Вид тварини	Вік, днів	Lвуг, м3/год	Lвол, м3/год	Lт, м3/год
Поросята-сисуни	60	515	57,9	- 600,1
Поросята  відлучені	120	595	378,3	- 515,3
Відгодівельний  молодняк	180	1093	822,3	- 353
У перехідний період
Вид тварини	Вік, днів	Lвуг, м3/год	Lвол, м3/год	Lт, м3/год
Поросята-сисуни	60	515	42,8	- 635,1
Поросята  відлучені	120	595	128,6	- 441,4
Відгодівельний  молодняк	180	1093	279,6	- 215,3

Висновок: так, як у нашому випадку  кратність обміну повітря менше 3, то подальші розрахунки і вибір вентиляційного обладнання не потрібні, бо при даних умовах слід застосовувати систему з природною вентиляцією.

 

4.4. Розрахунок та вибір установок для водопостачання

 

Водопостачання - трудомісткий процес, електрифікація та автоматизація якого полегшують працю людини і підвищують її продуктивність. Встановлено, що припинення безперебійного водопостачання і поїння свиней із автонапувалок знижує приріст відгодівельного молодняка  - на 12…15%.

У сільському господарстві застосовують баштові та безбаштові насосні установки.

При надійному  електропостачанні та невеликих  максимальних погодинних потребах (1,6…36 м³/год) на фермах можуть успішно застосовуватися безбаштові насосні установки. До їх комплекту входить насос з електродвигуном, повітряно-водяний котел, трубопроводи і станція керування.

Для прийнятої  схеми водопостачання визначають подачу води та напір, які необхідні для вибору насоса.

4.4.1. Середньодобові  витрати води на об'єкті, Q_сер.д , м³/доб, визначаю за формулою:

Q_сер.д = q₁ ^. m₁ + q₂ ^. m₂ + … + q_n ^. m_n,                    (4.4.1.1)

де: q_i — добова норма споживання води споживачем i-го виду;

      m_i - кількість споживачів i-го виду;

       n - кількість видів споживачів.

Добові норми  споживання води основними групами тварин і птиці приймають за галузевими нормами технологічного проектування (ОНТП). Вони становлять, наприклад, для корів молочного напряму - 100, телят - 20, свиноматок з поросятами - 60, свиней на відгодівлі - 15, курей яєчних порід - 0,46, м'ясних порід - 0,51 л/доб на одну голову.

Q_сер.д = 25 ^. 1 + 25 ^. 1 + 60 ^. 2 + 3 ^. 40 + 15 ^. 3 + 15 ^. 30 = 905 / 1000 = 0,905 (м³/доб).

4.4.2. За відомим  добовим споживанням води визначаю  подачу насоса протягом однієї години, м³/год:

Q_{мах.год} = (Q_сер.д ^. a_доб ^. a_год) / 24,                            (4.4.2.1)

де: a_доб - коефіцієнт добової нерівномірності споживання води для усіх сільськогосподарських споживачів a_доб = 1,3;

a_год - коефіцієнт годинної нерівномірності (для систем з автонапувалками    a_год = 2,5; без автонапувалок a_год = 4; для комунального сектору a_год = 2; для майстерень, цехів переробки сільськогосподарської продукції a_год = 3).

Q_{мах.год} = (0,905 ^. 1,3 ^. 2,5) / 24 = 0,123 (м³/год.).

4.4.3. Максимальні  секундні витрати води, м³/с, визначаю:

Q_мах.с = Q_{мах.год} / 3600 = 0,123 / 3600 = 0,034 (л/с).        (4.4.3.1)

За розрахунковими витратами води Q_мах.с , з довідникової літератури [Л.5, с. 29], для водопроводу вибираємо трубу діаметром d = 15 мм, швидкість руху води в трубі q = 0,2 м/с.

4.4.4. Втрати  напору у водопроводі від бака  до диктуючої точки h, м, складаються  з суми втрат на переборення  тертя вздовж труб на всіх  ділянках водопроводу nh_т, м, та суми втрат напору в місцевих опорах (коліна, вентилі, крани тощо) nh_м, м, тобто

h = nh_т + nh_м.                                   (4.4.4.1)

4.4.5. Втрати  напору на переборення тертя  вздовж труби на ділянці водопроводу  h_т, м, та в кожному з місцевих опорів h_м, м, визначаю за формулами:

h_т = l ^. (l / d) ^. (q² / 2g),                             (4.4.5.1)

де: l - коефіцієнт гідравлічного опору [Л.5, с. 27]. Приймаю l = 0,036;

l – довжина труби (у нашому випадку l = 60), м;

d – діаметр  труби [Л.5, с. 29], м. Приймаю d = 0,015 м;

q - швидкість руху води в трубі [Л.5, с. 29], м/с. Приймаю q = 0,2 м/с;

g – прискорення  вільного падіння, g = 9,81 м/с²;

h_т = 0,036 ^. (60 / 0,015) ^. (0,2² / 2 ^. 9,81) = 0,3 (м).

З достатньою для практичних цілей точністю можна  вважати, що місцеві втрати напору становлять 5…10% величини втрат на тертя по довжині  труб, тож

h_м = 0,05 ^. h_т = 0,05 ^. 0,3 = 0,015 (м).

4.4.6. Сумарні  втрати напору у водопроводі,  м, дорівнюватимуть:

h = 0,3 + 0,015 = 0,315 (м).                               (4.4.6.1)

4.4.7. Тиск вмикання  гідроакумуляційної установки визначається  за залежністю:

Р₁ = (Н_в + Н_г + h) / 10,                                   (4.4.7.1)

де: Н_в - вільний напір у розрахунковій точці (для автонапувалок 4 - 6 м; для одноповерхових будівель 8 м; двоповерхових - 12 м);

Н_г - різниця геодезичних відміток розрахункової точки водопровідної мережі та мінімального рівня води в баку, м. Приймаю Н_г = 40 м;

h - втрати напору в водопровідній мережі від бака до розрахункової точки, м.

Тиск вмикання гідроакумуляційної установки:

Р₁ = (5 + 40 + 0,315) / 10 = 4,532 (м).

4.4.8. Тиск вимикання  визначаю за залежністю:

Р₂ = ((Р₁ + 1) / 0,6) – 1 = ((4,532 + 1) / 0,6) – 1 = 8,22 (м).   (4.4.8.1)

4.4.9. Середній  надлишковий тиск:

Р = (Р₁ + Р₂) / (2 ^. g) = (4,532 + 8,22) / (2 ^. 9,81) = 0,65 (м). (4.4.9.1)

4.4.10. Повний  напір насосу визначаю за формулою: