Проектирование ферм и сельскохозяйственных комплексов

 

При построении графика по оси ординат откладывают в выбранном масштабе расход воды за каждый час (л/ч) (в процентном отношении от максимального суточного расхода), т.е.

 

Qч = Qmax.сут ∙ q / 100, а по оси абсцисс - часы суток.

 

Вода подводится в автопоилки при низких температурах ее и окружающего воздуха. На фермах крупного рогатого скота, в коровнике, на стене у входа в молочный блок монтируется водонагревательное приспособление ВЭП-600 для подогрева воды до 10 °С и принудительной циркуляции ее. Подается вода центробежным насосом производительностью 6 м3/ч при давлении в трубопроводе до 300 кПа.

 

2.2 Технологический расчёт и выбор оборудования системы вентиляции и воздушного отопления

 

Технологический расчёт и выбор оборудования системы вентиляции и воздушного отопления

Расчет воздухообмена помещении. Системы вентиляции, отопления и кондиционирования должны поддерживать оптимальный температурно-влажностный режим и химический состав воздуха; обеспечивать в зависимости от периода года соответсвющий воздухообмен; не допускать скопления, застоя влажного и загрязнённого воздуха в отдельных местах помещения, т.е. обеспечивать равномерное распределение воздуха и его циркуляцию; предотвращать конденсацию выделенных паров на стенах и различных ограждениях внутри помещения. Установлено, что во все времена года в животноводческих помещениях действуют различные вредные факторы, к которым можно отнести большие или недостаточные количества теплоты, влаги и углекислого газа. В зависимости от наружных условий (в основном от температуры наружного воздуха) тот или иной фактор может быть преобладающим. Так, для типовых животноводческих и птицеводческих помещений в регионах с наружной температурой от - 10 до - 20 °С наибольшее отрицательное воздействие оказывает влага, с температурой ниже - 20 °С - углекислый газ, с температурой - 10 °С и выше - теплота. Поэтому воздухообмен в животноводческих помещениях в холодный (отапливаемый) период года рассчитывают, исходя из условий удаления избытков углекислого газа и выделяющихся водяных паров, а в переходный и теплый (летний) периоды года - избытков теплоты и влаговыделений.

Исходные данные для расчета воздухообмена, в частности предельно допус-тимые концентрации вредных веществ в помещениях, оптимальные параметры внутреннего воздуха, тепло-, влаго- и газовыделения животных и птиц принимают по справочно-нормативным документам.

Воздухообмен, м3/ч, необходимый для поддержания допустимой концентрации углекислого газа, определяют по формулам:

 

Vco2 = nж ∙ Сж / (С1 - С2)

 

где nж - число животных;

Сж - количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч;

С1 - предельно допустимая концентрация углекислого газа в помещении, л/м3;

С2 - концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе.

 

Vco2 = 400 ∙ 90 / ( 1.5 - 0.3) = 30000 м3/ ч

 

Воздухообмен, обеспечивающий допустимое содержание в воздухе водяных паров

 

Vw = W / (ρ (dв - dн))

 

где W - общее количество влаги, выделяемое в помещении (учитывается количество влаги, выделяемое животными при дыхании, а также суммарное влаговыделение с открытой и смоченной поверхностей в помещении), г/ч;

ρ - плотность воздуха;

dв и dн - влагосодержание соответственно внутреннего и наружного воздуха.

Влаговыделения в животноводческих помещениях

 

W = Wж + Wисп,

 

где Wж - расход водяных паров, выделяемых животными; Wисп - расход испаряющейся с поверхности влаги, равный сумме расходов Wс.п. (со свободной поверхности) и Wм.п. [со смоченной (мокрой) поверхности].

К свободной открытой водной поверхности в животноводческих помещениях относят площадь водной поверхности открытых баков с водой для гидросмыва навоза, автопоилок, водное зеркало навозного лотка и пр. Смоченными считают поверхности глубокой подстилки, вертикальных стен навозного лотка до водного зеркала, решетчатого пола и т. д.

Влаговыделения со свободной поверхности

 

Wс.п. = ωс.п.·Ас.п.

 

где ωс.п.- удельное влаговыделение, г/(ч·м2);

Ас.п. - свободная поверхность, м2.

Количество влаги, испаряющейся со смоченной поверхности пола и стен

 

Wм.п. = ωм.п.·Ам.п.,

 

где ωм.п.- удельное влаговыделение, г/(ч·м2);

Ам.п.- смоченная поверхность, м2.

 

Wсп = 50 ∙ 3112.2 = 155610

Wмп = 11 ∙ 91.5352941176471 = 1006.888

Wисп = 155610 + 1006.888 = 156616.888

W = 232 + 156616.888 = 156848.888

Vw = 156848.888 / ( 1.2 ( 12 - 2)) = 13070.741

 

Из двух расчетных значений расходов вентиляционного воздуха Vсо2 и Vw принимают наибольшее, т.е. принимаем

 

Vв = Vco2 = 30000 м3/ч.

 

После этого устанавливают расход воздуха, приходящийся на 1 т живой массы животных. Если полученное значение окажется меньше нормативного регулируемого воздухообмена на 1 т живой массы животных или птицы, то в качестве расчетного значения воздухообмена следует принимать нормативное.

Для характеристики воздухообмена пользуются понятием кратности воздухообмена, которая указывает на число смен воздуха в помещении в течение часа:

 

n = Vв / Vс

n = 30000 / 10584 = 2.834

 

где Vв - расход вентиляционного воздуха, м3/ч;

Vс - строительный объем помещения, м3.

Для взрослого поголовья при кратности воздухообмена n < 3 выбирают естественную вентиляцию, при n = 3 0... 5 - принудительную вентиляцию без подогрева водаваемого воздуха и при n > 5 - принудительную вентиляцию с подогревом подаваемого воздуха. При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности температур внутри и снаружи помещения. Движение воздуха из помещения и в помещение осуществляется через неплотности окон и дверных проёмов, а также по специально устанавливаемым проточно-вытяжным шахтам и каналам.

Сечение вытяжных и приточных каналов определяют по формуле:

 

F = Vв / 3600 v,

 

где v - скорость воздуха в канале, м/с.

Скорость воздуха в вентиляционном канале зависит от разности температур внутри помещения и снаружи, а также длинны шахты:

 

v = 2.3 ∙ (h ∙ (t1 - t2) / 273) 1 / 2,

 

здесь h - высота канала; (t1 - t2) - разность температур внутреннего и наружнего воздуха.

 

v = 2.3 ∙ (3 ∙ (10 - -30) / 273)1 / 2 = 1.525 м/с

F = 30000 / (3600 ∙ 1.525 ) = 5.464 м2

 

Число вытяжных каналов определяют из выражения: nк = F / f,

где f - площадь сечения обного канала, м2.

Число вытяжных каналов: nк = 5.464 / 0.36 = 15.178

Число приточных каналов: nк = 5.464 / 0.06 = 91.067

 

2.3 Расчёт естественного освещения

 

Степень естественного освещения характеризуется отношением площади окон к площади пола, т.е. коэффициентом k.

Площадь окон Fок, определяют по формуле:

 

Fок = Fп ∙ k,

 

где Fп - площадь пола, м2;

 

Fок = 3078 ∙ 0.04 = 123.12 м2

 

Количество окон, необходимое для получения нужной освещенности, находят по формуле:

 

N = Fок / fок,

N = 123.12 / 2.5 = 49.248 принимаем 50.

 

где fок - площадь оконного проема, м2 (в соответствии с требованиями ГОСТа).

 

 

2.4 Системы водяного и парового отопления

 

Систему водяного отопления классифицируют по нескольким признакам:

1) По способу обеспечения циркуляции  воды различают системы с естественной и принудительной циркуляцией. В первом случае движение воды происходит за счет разности плотностей нагретой и охлажденной воды. Во втором случае циркуляция воды создается насосами.

2) По расположению подающих магистралей  системы водяного отопления бывают с верхней и нижней разводкой.

3) По схеме присоединения отопительных  приборов - одно- и двухтрубные.

4) По расположению соединительных трубопроводов между магистралями и отопительными приборами - вертикальные и горизонтальные.

5) В зависимости от направления  движения воды в горячей и  обратной магистралях различают  тупиковые системы и системы  с попутным движением. Для тупиковых систем характерно встречное движение горячей и охлажденной воды. В системах с попутным движением направление потоков нагретой и охлажденной воды совпадает.

Предпочтительна система водяного отопления с искусственной циркуляцией, преимуществами которой являются простота и надежность устройства, широкий радиус действия, уменьшенный расход трубопроводов.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией допускается применять при наличии местного источника теплоты, отсутствии перспектив устройства централизованного теплоснабжения и в других случаях. Допустимый радиус действия систем с естественной циркуляцией не более 30 м (по горизонтали от источника теплоты до наиболее удаленных отопительных приборов).

Система парового отопления предусматривает использование сухого насыщенного пара. Из котельного агрегата пар по паропроводам поступает в отопительные приборы, где конденсируется, а образующийся конденсат возвращается по конденсатопроводам в котельную установку.

6) В зависимости от давления  пара различают системы низкого (0,15...0,17 МПа) и высокого (0,18...0,47 МПа) давления.

7) По способу прокладки паро- и конденсатопроводов системы  бывают с верхней и нижней  разводкой. При верхней разводке  паропровод расположен выше нагревательных  приборов, а конденсатопровод ниже их. При нижней разводке как паропровод, так и конденсатопровод расположен ниже нагревательных приборов.

8) По способу возврата конденсата  системы делят на замкнутые  и разомкнутые. В замкнутых системах  конденсат самотеком возвращается в котел, в разомкнутых конденсат сначала направляется в конденсатный бак, а оттуда перекачивается в котел.

9) По режиму работы системы  бывают сухими, когда конденсат  не полностью заполняет сечение  трубопровода, и мокрыми, когда все  сечение трубопровода заполнено конденсатом.

10) По конструктивным признакам  системы парового отопления делят  на одно- и двухтрубные. Предпочтительными  с точки зрения снижения шума  при работе и предотвращения  гидравлических ударов являются  двухтрубные системы с верхней  разводкой. В таких системах пар и конденсат движутся в основном в разных трубопроводах, а на вертикальных участках - в одном направлении. Это способствует снижению шума при работе и предотвращению гидравлических ударов в трубопроводах. При нижней разводке в вертикальных стояках пар движется снизу вверх, а образующийся конденсат - сверху вниз, что служит дополнительным источником шума и гидравлических ударов при работе системы.

 

 

2.5 Расчёт производственной линии кормов

 

2.5.1 Общий расчёт

В большинстве случаев корма перед скармливанием требуют предварительную обработку в кормоцехах с целью повышения вкусовых и питательных свойств отдельных компонентов кормов и получения однородной кормовой смеси, что значительно упрощает механизацию, а в отдельных случаях и автоматизацию производственного процесса раздачи кормов животным. Годовая потребность кормов на ферме или комплексе определяется, исходя из суточного рациона и длительности периода кормления данным видом корма.

Суточный грузопоток Gсут (т), связанный с транспортировкой кормов на животноводческой ферме, равен:

 

Gсут = q1∙m' + q2∙m' + q3∙m' +…+ qn∙m',

 

где q1, q2, q3…qn - масса отдельных видов кормов, входящих в суточный рацион одного животного; m' - количество животных отдельной группы на животноводческой ферме.

Принимаем q1=8 кг - силос, q2=6 кг - сенаж, q3=4 кг - свекла, тогда

 

Gсут = 0.008 ∙ 800 + 0.006 ∙ 800 + 0.04 ∙ 800 = 14.4 т

 

Суточный грузооборот на ферме Qсут (т. км), зависящий от поголовья животных по видам и возрастным группам, суточного рациона, плана размещения производственных построек и складов на территории фермы, кратности кормления, определяется по формуле:

 

Qсут = m' (q1 ∙ L1 + q2 ∙ L2 +...+ qn ∙ Ln),

 

где qn - масса отдельных видов кормов, т; Ln - длина пути перемещения каждого вида кормов, км.

 

Qсут = 800 ∙ (0.008 ∙ 0.05 + 0.006 ∙ 0.2 + 0.004 ∙ 0.2) = 11.68 т. км

 

Массу кормов, потребных для животноводческой фермы в течение года, год (т), можно определить из условия потребности отдельных видов кормов, длительности стойлового периода и кормления животных на ферме в летнее время (зеленые подкормка):

 

Gгод = Gсут ∙ Дкф,

 

где Gсут - масса всех видов кормов, входящих в суточный рацион (грузопоток), т; Дкф - длительность периода кормления животных в течение года на ферме, сут.

 

Gгод = 14.4 ∙ 365 = 5256 т

 

Зная суточный грузооборот по отдельным половозрастным группам животных и продолжительность перемещения отдельных видов кормов в зависимости от расстояния, вида транспортных средств и кратности кормления, определяют часовой грузооборот Qг (т км/ч);

 

Qг = m' (q1 ∙ L1 / τ1 + q2 ∙ L2 / τ2 + 0... + qn ∙ Ln / τn),

 

где τ1, τ2… τn - продолжительность перевозки данного вида кормов, ч.

 

Qг = 800 ∙ (0.008 ∙ 0.05/ 0.08 + 0.006 ∙ 0.2 / 0.07 + 0.004 ∙ 0.2/ 0.1) = 241.143 т км / ч

 

Далее определяют количество транспортных средств: