Разработка электропривода вентиляции на ферме КРС на 200 голов

 

 

 

Для хранения грубых и сочных кормов необходимо применять такие хранилища, в которых потери питательных веществ были бы наименьшими.

Исследования  советских и зарубежных ученых показывают, что при силосовании в облицованных траншеях потери составляют 10... 25%, в обычных траншеях — 15. ..25%, а в башнях — 10. ..11%.

Объём хранилища  рассчитывают

по формуле:

  ,

где - годовая потребность в кормах (табл. 5), кг

- примерная масса 1 м³ корма в зависимости от его влажности

Количество  хранилищ для данного вида корма  рассчитывают исходя из выражения:

,

где - вместимость хранилища, м³

- коэффициент использования вместимости хранилища

Сено:

;

;

 

;

 

Выбираем  ширину и высоту сенного сарая :

принимаем ширину В = 10 м и высоту Н = 6 м.

Определяем  длину сарая:

;

Размер  сенного сарая – 50×10×6.

Силос:

;

;

;

 

Выбираем  ширину и высоту траншеи для силоса:

принимаем ширину B=8 м и высоту H=2,5 м.

Определяем  длину траншеи:

;

 

Размер  траншеи   50×8×2,5.

Сенаж:

;

 

;

 

;

 

Выбираем  ширину и высоту траншеи для сенажа:

принимаем ширину B=8 м и высоту H=2,5 м.

Определяем  длину траншеи:

;

Размер  траншеи    50×8×2,5.

 

 

Корнеплоды:

 

;

;

;

 

Выбираем  ширину и высоту траншеи для корнеплодов:

принимаем ширину B=8 м и высоту H=2,5 м.

Определяем  длину траншеи:

 

;

 

Размер  траншеи   25×8×2,5.

Травяная резка:

 

;

В связи  с малым объемом травяной резки  нецелесообразно возводить отдельное хранилище. Травяную резку следует брикетировать для сохранности каротина и хранить в сарае с сеном.

Зеленая масса:

 

;

 

;

 

;

 

Выбираем ширину и высоту траншеи для зеленой массы:

принимаем ширину B=8 м и высоту H=2,5 м.

Определяем  длину траншеи:

 

;

 

Размер  траншеи   75×8×2,5.

 

Смесь концентрированных  кормов:

В связи  с тем, что проектируем малую  ферму мы можем предположить –  концентрированные корма в объеме недельного запаса хранятся на ферме  в бункере БСК – 10. Каждую неделю они завозятся с завода концентрированных  кормов загрузчиком сухих кормов ЗСК – 10.

 

 

1.4. Выбор оборудования для Поточно-технологической линии доения и первичной обработки молока.

 

1.Технологическое оборудование.

Технологическое оборудование поставляется вместе с установкой УДМ-200, в частично разобранном виде и имеет секционную сборку (по четыре головы). Угол расположения коров в станках относительно доильной траншеи — 300. Металлоконструкции имеют цинковое покрытие, выполненное методом горячего цинкования. Толщина покрытия — не менее 90мкм по ГОСТ 9.307. Открывание входных ворот — пневматическое, из траншеи. Установка комплектуется дополнительно канализационными решетками в оцинкованном исполнении.

 

 

 

2.Вакуумная система.

УВВ-Ф-60 установка состоит из водокольцевого вакуумного насоса, смонтированного  на валу и фланце электродвигателя и закрепленного на корпусе водоотделителя . Вода поступает по шлангу самовсасыванием в насос, создающий разрежение во всасывающем патрубке и нагнетающий воздух и воду по рукаву обратно в водоотделитель. Суммарная мощность двух вакуумных станций составляет 12 кВт. Рабочее вакуумметрическое давление в системе – 48+1 кПа.

3.Молочная система.

Молочная  система состоит из линейного  молокопровода, изготовленного из нержавеющих  труб внутренним диаметром 50мм; напорного  молокопровода, изготовленного из нержавеющей  трубы с внутренним диаметром 25 мм и молокоопорожнителя с двумя молочными насосами. Трубы, из которых состоит линейный и напорный молокопровод, имеют полированную внутреннюю поверхность. Молокоприёмник АДС 09.00.000 служит для выведения молока из-под вакуума и перекачки его в холодильник. Для очистки молока от механических примесей имеются два фильтра АДС 09.03.000.

4.Система промывки.

Автомат промывки "Турбостар" фирмы Вестфалия. Предназначен для промывки и дезинфекции молочных труб, доильных аппаратов и молокоприемного узла. Контролирует подачу и распределение моющих и дезинфицирующих растворов. Обеспечивает более качественную промывку всех узлов и трубопроводов доильного агрегата за счет активации воздействия моющих растворов путем создания воздушных пробок и компенсации теплопотерь моющего раствора при промывке подогреванием. Включает фильтры, обезжелезиватель и умягчитель воды, обеспечивающие более эффективную промывку, исключают отложение солей жесткости на молокопроводящих путях доильной установки, образование "молочного камня", продлевают срок эксплуатации вакуумной установки. Удельный расход электроэнергии с учетом времени промывки, кВт.ч/короводойка, не более 0,15.

5.Молочный насос.

Для установок  типа УДM-200 обычно используют молочные насосы НМУ-5.

Насос молочный универсальный предназначен для  перекачивания молока, воды, моющих и дезинфицирующих жидкостей на доильных установках, где жидкости не содержат абразивных примесей, имеют температуру не более +750С и вязкость не более 4 сантипуаза. 
Насос обеспечивает откачивание жидкости из вакууммированной системы и открытой  емкости. мощность насоса 0,75 кВт, производительность 5 тыс. литров в час.

Учитывая, что 272 коров выдаиваются за 105 минут  1,75 часа, а одна корова в среднем даёт 5…8 литров за дойку, то расчитаем необходимое колличество насосов:

- за один час, где:

Колличество доимых коров 136, время доения 1,75 часа и 8 – максимальны средний разовый удой коровы.

Учитывая, что необходимо перекачивать молоко сначало в танк-охладитель, а потом из танка в автоцистерну, то необходимо выбрать два насоса НМУ-5, суммарной  мощностью 1,5 кВт (0,75 каждый) и производительностью 5 тыс. литров в час каждый.

6.Холодильное оборудование.

Доильная  установка комплектуется танком — охладителем молока SMZ60 закрытого  типа на 6000 л с системой автоматической мойки типа «Z». Мощность охладителя 11 кВт. Время охлаждения партии молока в 6000 литров менее 2 часов 30 минут.

Выбор число  охладителей:

Средний объем молока за одну дойку (учитывая, что средний удой одной коровы  5…8 литров):

, Целесообразно выбрать один танк-охладитель.

 

7.Молочная автоцистерна.

Автомобили-цистерны служат для перевозки и временного хранения жидких, грузов: нефтепродуктов, сжатых и сжиженных газов, жидких и сыпучих пищевых продуктов (в нашем случае – молоко). Цистерны бывают малой вместимости (до 5000 л), средней вместимости (5000—15 000 л) и большой вместимости (более 15000 л).

Исходя из предыдущего расчета (средний объем молока за одно доение всех дойных коров), выберем молочную автоцистерну урал Урал-375, вместимостью 5000 литров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 2. Электрификация технологических  процессов.

2.1. Отопительно-вентиляционные установки.

2.1.1 Определение мощности электрокалорифера

 

Теплопроизводительность   электрокалорифера   (Q_к) в кДж/ч для отопительно-вентиляционной системы животноводческих помещений определяют из уравнения теплового баланса:

 

Q_k=Q_ог+Q_в-Q_ж  ,

 

где  Q_ог—теплопотери через ограждения помещений, кДж/ч;

        Q_в —теплопотери, обусловленные вентиляцией, кДж/ч;

        Q_ж —тепло, выделяемое животными, кДж/ч.

 

Q_k=102060+272646+14460=389166, кДж/ч.

Теплопотери через ограждения могут быть определены по формуле

 

Q_ог=q_oV(t_вн-t_н)  ,

где    q_o—тепловая характеристика помещения, т. е. количество тепла, теряемого за 1 час 1 м³ объема при разности температур 1°С, кДж/ (м³_*град, ч);

V—объем помещения, м³;

t_вн и t_н —соответственно температура внутри и снаружи помещения, °С.

 

Q_ог=2,8*900(16+24,5)=102060, кДж/ч.

 

Объем помещения находится по количеству животных (птицы) и объему, приходящемуся  на одну голову. Количество теплоты, теряемого с вентиляцией:

 

Q_в=L_вС_в

в (t_вн-t_н)=К_вVС_{в в} (t_вн-t_н)  ,

 

где   L_в—подача вентиляционных установок, м³/ч;

         С_в—массовая теплоемкость воздуха, С_в=1,0 кДж/(кг_*град);

         _в —плотность воздуха, _в =1,2 кг/м³;

         К_в—часовая кратность воздухообмена;

         V—объем  помещения, м 

 

Q_в=1,2*1*(16+24,5)*5610=272646, кДж/ч.                .

Подачу вентиляционных установок L_в при определении мощности устройств отопления определяют по удалению избыточной влаги и углекислоты. Расчет рекомендуют вести в кубических метрах на голову в час. В качестве расчетного принимается большее значение расхода, полученного для указанных вредностей.

Оптимальные параметры микроклимата для различных видов животных и птицы приведены в «Нормах  технологического проектирования ферм крупного рогатого скота, свиноводческих и птицеводческих», а также в литературе [1; 3; 4].

Часовой воздухообмен (м³/ч) по содержанию углекислого газа Vсо₂ и влаги Vw определяют формулами

 

Lсо₂ = (C*m)/(C2-C1)

 

Lсо₂ = (53.76*60)/(1.5-0,35) = 2805 м3/ч

 

Lw = (W*m)/(W2-W1)

 

Lw = (102.5*60)/(8 - 3,3) = 1308 м3/ч

 

где С - количество углекислого газа, выделяемое одним животным,

л/ч; m - количество животных, птицы; С2 -  допустимая норма углекислого газа в воздухе помещения:, л/м³, С2 = 1,5 л/м³; С1 - содержание углекислого газа, л/м³; С1 = 03-..0,4 л/м³; W - количество водяного пара, выделяемого одним животным в течение часа, г/ч..; W2 - допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, г/м³, т.е. абсолютная влажность

 

W2 = (Wн*Wmax)/100

 

W2 = (70* 11,4)/100 = 8, г/м3

 

где Wн -" нормативная относительная влажность воздуха на ферме, %;

Wmax - максимальная абсолютная влажность воздуха  при данной температуре, г/м3; W1 - средняя абсолютная влажность приточного воздуха, W1 = 3,2.. .3,3 г/м3.

 

L_в=2* Lсо₂=2805*2=5610 м³/ч

Кратность воздухообмена в помещении  равна:

К_в= Допустимая кратность воздухообмена на ферме равно:

К_в=

К_в =4-15.

 

 Количество тепла Q_ж в кДж/ч, выделяемого животными:

Q₁N,

где Q₁—количество тепла, выделяемого одним животным, кДж/ч.

 

Q_ж =241*60=14460, кДж/ч

 

Общая мощность системы отопления  Р_к=

Р_к= ,кВт

 

Необходимо учесть, что на ферме обычно устанавливают одна, две, четыре и даже более отопительно-вентиляционных установок.

Следовательно, мощность одного электрокалорифера  Р_к1 будет равна:

Р_к1=

Р_к1= ,кВт

 

а подача одного вентилятора в м³/ ч:

L_в1=

где Z—число вентиляционных установок.

L_в1=

, м³/ч

 

2.1.2. Выбор электродвигателя для привода вентилятора

 

Требуемая подача вентилятора с  учетом потерь и подсосов воздуха в воздуховодах определяем по формуле

L_в1=

К₁

L_в1=

, м³/ч

 

где К₁—коэффициент, учитывающий потери или подсос воздуха в воздуховодах.

Коэффициент К₁=1,1 для стальных, асбоцементных и пластмассовых воздуховодов длиной до 50 м.

Для электрокалориферных установок животноводческих помещений рекомендуется использовать центробежные вентиляторы способные развивать высокое давление при достаточно большой подаче. Наилучшими аэродинамическими свойствами обладают вентиляторы типа Ц4-70. Зная подачу и давление, по аэродинамическим характеристикам определяют рабочую точку выбранного вентилятора. Эта точка характеризуется к. п. д. вентилятора и скоростью, с которой нужно вращать вентилятор, чтобы обеспечить требуемые расход и напор.

Выбираем вентилятор  Ц4-70

Техническая характеристика

1. Подача L=1450, м³/ч

2. n = 930 об/мин^-1

3. Р_дв=0,75 ,кВт

4. η_вент=0,55 %

5. η_дв=0,69 %

6. cosφ=0,74

 

Применяем непосредственное соединение вала электродвигателя и вентилятора

Мощность электродвигателя для  привода вентилятора определяют по формуле

Р_расч=

  ,

Где  L_в—подача вентилятора, м³/с;

H_в—полный напор, Н/м²;

_в — к.п. д. вентилятора;

_пер—к. п.д. передачи;

К_з — коэффициент запаса.

 

Р_расч=

  ,кВт

 

 

 

Значение коэффициентов запаса принимается равным 1,1 - 1,5. Вентиляторы рекомендуется комплектовать трехфазными асинхронными электродвигателями серии 4А.

Если скорости вращения выбранного вентилятора и электродвигателя совпадают, то применяют непосредственное соединение вала электродвигателя и вентилятора. В этом случае _пер=1.

 

2.1.3. Расчет конструктивных параметров нагревательного

 устройства

 

В качестве нагревательного устройства в электрокалориферах рекомендуют использовать герметические элементы (ТЭНы). Мощность одного ТЭНа Р_н определяем, исходя из мощности одного калорифера Р_к1 и числа Z_н ТЭНов в одном калорифере: