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

Н = Н_г + Р + Н_п = 40 + 0,65 + 4 = 44,65 (м),          (4.4.10.1)

де Н_п – втрата напору у нагнітальному та напірному трубопроводі, м.                 Н_п = 0,1 ^. Н_г = 4 м_.

За отриманими даними розрахунків, користуючись літературою [Л.7 , с. 153], вибираю безбаштову водопідйомну гідроакумуляційну установку, за умовами:

Q_{мах.год} ≤ Q_у, м³/год;                                           (4.4.10.2)

Н_р ≤ Н_у, м;                                                   (4.4.10.3)

  V_р ≤ V_у, м³,                                                  (4.4.10.4)

де V_р – розрахунковий об’єм баку, м³. Приймаю V_р = Q_сер.д.

Умовам вибору відповідає водопідйомна установка типу ВУ-10-45, яка має наступні технічні характеристики:

• подача Q_y = 10 м³/год;
• напір Н_y = 45 м;
• ємність бака V_y = 1,25 м³.

Перевірю дану установку  на виконання умов:

0,123 ≤ 10 м³/год;                                          

44,65 ≤ 45 м;                                                  

0,905 ≤ 1,25 м³.

Умови виконуються, тож  остаточно приймаю установка  типу ВУ-10-45.

4.4.11. Максимальна частота  ввімкнення насосу, раз/год.:

N_мах = (Q_у ^. Р₁) / (4 ^. P₀ ^. V_y ^. (1 – P₁/P₂)),               (4.4.11.1)

де P₀ – атмосферний тиск [Л.7 , с. 153], кПа. Приймаю Р₀ = 100 кПа.

N_мах = (10 ^. 4,532) / (4 ^. 100 ^. 1,25 ^. (1 – 4,532/8,22)) = 0,2 (раз/год.).

Тоді добова кількість  вмикань становитиме, раз/доб:

N_доб = N_мах ^. 24 = 0,2 ^. 24 = 5 (раз/доб).               (4.4.11.2)

За максимальним погодинним споживанням води та розрахунковим  напором, користуючись довідниковою літературою [Л.10 , с. 113], вибираю заглибний насос за умовами:

• Q_{мах.год} ≤ Q_н, м³/год;
• Н_р, ≤ Н_н, м.

Умовам вибору відповідає заглибний  насос типу 1ЭЦВ6-4-130, який має наступні технічні характеристики:

• подача Q_н = 4 м³/год;
• напір Н_н = 130 м.

Перевірю даний насос  на виконання умов:

0,123 ≤ 4 м³/год;

44,65 ≤ 130 м.

Всі умови виконуються, тож до монтажу приймаю насос  типу 1ЭЦВ6-4-130.

4.4.12. За даними попередньо  вибраного насоса, обчислюю його  розрахункову потужність, кВт, за  формулою:

Р_розр = (Q_н ^. Н_н ^. g ^. r) / (h_н ^. 10³),                         (4.4.12.1)

де: Q_н – подача насоса, м³/с;

Н_н – висота підйому води (напір), м;

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

r - густина води, кг/м³, r = 1000;

h_н - коефіцієнт корисної дії насоса (для відцентрових насосів h_н = 0,8).

Р_розр = (0,000034 ^. 44,65 ^. 9,81 ^. 1000) / (0,8 ^. 1000) = 0,02 кВт.

4.4.13. Потужність привідного  двигуна Р_н.дв , кВт, визначаю за співвідношенням:

(К_з ^. Р_розр) / h_п ≤ Р_н.дв,                                  (4.4.13.1)

де: К_з – коефіцієнт запасу (при потужності двигуна до 1,5 кВт К_з = 1,5; від 1,5 до 4,0 кВт – 1,2; від 4,0 до 35 кВт – 1,15; більше 35 кВт – 1,1);

h_п – коефіцієнт корисної дії передачі.

(1,5 ^. 0,02) / 1 ≤ Р_н.дв.

Користуючись довідниковою літературою [Л.10 , с. 113], вибираю електро-двигун для привода даного насоса за умовою:

Р_р ≤ Р_д, кВт.                                          (4.4.13.2)

Умовам вибору відповідає електродвигун типу ПЭДВ-0,4-93, потужністю             Р_д = 0,4 кВт:

0,03 < 0,4 кВт.

Умова виконується, тож  до монтажу остаточно приймаю  заглибний насос типу 1ЭЦВ6-4-130, який комплектується електродвигуном типу – ПЭДВ-0,4-93.

 

4.5. Розрахунок біогазової установки

 

4.5.1. Загальні  положення

 

Використання відновлювальних  джерел енергії в Україні набуває  широкого значення, адже зараз гостро стоїть питання про енергозбереження. Особливо це відноситься до сільської  місцевості, де спостерігаються відчутні труднощі з енергоресурсним потенціалом, проте існують джерела отримання дешевої енергії в таких регіонах, впровадження яких тут є очевидним.

Біогаз отримують у  процесі біоконверсійних процесів, шляхом анаеробної ферментації органічних речовин різного органічного походження з усіх господарсько-побутових відходів, які здатні бродити і розкладатися в рідкому або вологому стані без доступу кисню.

 

4.5.2. Розрахунок  біореактора

 

4.5.1. Визначаю вихід  екскрементів, м³/цикл:

V_екс = M ^. N ^. t_ц ^. 10^-3.                              (4.5.2.1.1)

Оскільки сировина для  біореактора складається із суміші гною ВРХ та свиней, то формула (14.4.1.1) набуде вигляду:

V_екс = (M_к ^. N_к + M_с ^. N_с) ^. t_ц ^. 10^-3,                    (4.5.2.1.2)

де: M_к і M_с – відповідно середній вихід екскрементів від корів та свиней, кг/гол. Приймаю M_к = 40 кг/гол, M_с = 5 кг/гол (середнє розрахункове значення);

N_к і N_с – відповідно кількість корів і свиней, гол;

t_ц – тривалість циклу бродіння (відповідно до вибраного термофільного температурного режиму), t_ц = 6 діб.

V_екс = (40 ^. 5 + 5 ^. 36) ^. 6 ^. 10^-3 = 2,3 (м³/доб).

4.5.2. Об’єм реактора  становитиме, м³:

V_р = V_екс ^. К_в ^. К_г ^. r,                                (4.5.2.2.1)

де: К_в – коефіцієнт, що враховує зміну об’єму реактора залежно від об’єму екскрементів, К_в = 2;

К_г – коефіцієнт, що враховує зміну об’єму реактора при виділенні біогазу,        К_г = 1,3;

r - густина екскрементної маси, r = 1 г/м³.

V_р = 2,3 ^. 2 ^. 1,3 ^. 1 = 5,93 (м³).

Пропоную встановити біогазову установку з об’ємом  реактора 6 м³.

4.5.3. Об’єм біогазу,  який виділяється в установці,  м³/цикл:

V_г = V_екс ^. К_в ^. V_г^’,                                  (4.5.2.3.1)

де: V_г^’ – вихід біогазу з 1 м³ екскрементів при вологості 92-96%,                      V_г^’ = 6 м³/цикл.

V_г = 2,3 ^. 2 ^. 6 = 27,6 (м³/цикл).

Так, як цикл бродіння триває 6 діб, то річна кількість виходу біогазу становитиме:

V_г.р = 12 ^. 5 ^. V_г = 12 ^. 5 ^. 27,6 = 1656 (м³/рік).              (4.5.2.3.2)

4.5.4. Еквівалентна величина 1 м³ біогазу становить 25 МДж, тобто:

27,6 м³_б.г. = 27,6 ^. 25 = 690 МДж;                       (4.5.2.4.1)

коефіцієнт переводу біогазу:

• у природний газ, К_г = 0,7:

27,6 м³_б.г. = 27,6 ^. 0,7 = 19,32 м³_п.г.;                     (4.5.2.4.2)

• в електричну енергію, К_е = 0,3:

27,6 м³_б.г. = 27,6 ^. 0,3 = 8,3 кВт ^. год.                   (4.5.2.4.3)

4.5.5. Кількість сухої  речовини, яку можна отримати  з 1 м³ органічного добрива, вологістю 92-96%, становить 45 кг. Тож, за цикл роботи установки, отримаю:

М_с.р = V_екс ^. 45 = 2,3 ^. 45 = 103,5 (кг).                  (4.5.2.5.1)

Висновок: отримуючи за цикл по 19,32 м³ природного газу і використовуючи його на потреби опалення житлового будинку (річний об’єм спожитого газу – 2000 м³), то за рік економія коштів за спожитий природний газ складе 521,64 грн.

 

4.5.3. Характеристика біореактора для біогазової установки

 

Біогазова установка  складається з двох однакових  біореакторів, об’ємом 12 та 18 м³. Розташовані вони поруч з приміщенням свинарника, і встановлені нижче нульової відмітки даної будівлі. Це дозволяє зменшити затрати на обслуговування установки.

Проектне положення  реактора – вертикальне, що добре  сприяє видаленню метану та економії земельної площі. Біореактор має  циліндричну форму з випуклою основою і газгольдером (газгольдер – це верхня частина реактора, де накопичується біогаз), із якого по газовій трубі газ надходить до споживача. Корпус, товщиною 20 мм, і захисний кожух реактора виготовлені з металу. Між корпусом та кожухом міститься утеплювач.

Завантаження органічної сировини здійснюється через завантажувальну воронку та трубу діаметром 150 мм.

Шлам з біореактора  видаляється по розвантажувальній  трубі та надходить до накопичувального резервуару.

 

Розділ 5. Автоматизація процесів

 

5.1. Обгрунтування  необхідності автоматизації

 

Для збільшення продуктивності кормоприготувальних машин та зменшення затрат праці на виконання цих процесів, і забезпечення більш сприятливих та безпечних умов праці, слід автоматизувати такі процеси:

 

• Пуск електродвигуна.
• Контроль рівня продуктів у бункерах.
• Регулювання завантаження двигуна<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" font-size: 13pt; "