Коровник 400 голов

     При определенных условиях естественная вентиляция не обеспечивает оптимального микроклимата, поэтому возникает необходимость оборудования животноводческих помещений  системой принудительного  воздухообмена. При  этом  производительность  1  вентилятора определяется  по формуле:

 

                                                      L=S*V*3600,где 

L - производительность 1 имеющегося вентилятора, м3 /час; 

S - площадь  сечения воздуховода, м2 ;

V  - скорость  движения воздуха в воздуховоде  (замеряется анемометром), м/сек; 

3600 - число  секунд в 1 часе.

Площадь  сечения  воздуховода  (вытяжной  трубы)  -  0.72  м2 .

(0.85*0.85=0.72), скорость  движения воздуха 2.2 м/с,  требуемый   часовой объем воздухообмена  – 140336 м3 /час.           

                                              L =0.72*.2.2*3600=5702 м3 /час  

Решение: Требующееся  количество вентиляторов:

18900*3,7=12,3=13 штук.

 

 

 

                             2.5.Тепловой баланс помещения  
      Тепловой баланс помещений – это соотношение между приходом и расходом теплоты. Количество поступающей теплоты в неотапливаемые помещения определяют по количеству тепловой энергии, выделяемой животными, находящимися в помещении.

      Тепловой баланс животноводческих помещений рассчитывается с целью определения возможности обеспечить в них оптимального микроклимата, особенно в холодное время года. При расчете теплового баланса учитывается вид животных, живая масса, продуктивность, физиологическое состояние, возраст.

     Тепловой  баланс  рассчитывается  на самый холодный месяц года и всегда должен быть положительным. При отрицательном  балансе  необходимо  принимать  меры  к  утеплению  помещений,  а при необходимости, и к организации их отопления. Для определения  теплового  баланса  требуется  рассчитать количество тепла, выделяемого животными за 1 час и количество  тепла, требующееся для поддержания оптимальной температуры в помещении. Формула расчета теплового баланса следующая:

Q=[T*(0/31*L)]+[(?(K*F)]+W, где 

Q - общее  количество тепла, выделяемого  за 1 час животными; 

Т - разница  между наружной температурой и температурой воздуха;

0.31  - количество  тепла, необходимое на нагревание  1 м³  воздуха на 1 гра-

дус;

L - часовой объем вентиляции, м³ ;

К - коэффициент  теплопередачи через конструкции, ккал/м 2/град;

F - площадь ограждающих конструкций, м² ;

Е  - суммирование произведений «К» на «F»,  т.к.  теплопроводность разных

частей здания различна;

W - расход  тепла на испарение влаги с  конструкций, ккал.

Особенность формулы теплового баланса в  том, что путем расчетов вначале 

находится значение левой перед знаком «=» части, а затем правой. В конце рас-

четов  требуется  найти  дефицит  тепла  вычитанием  из  вычисленного  значения

левой части  формулы результата вычислений, произведенных  в правой части.

Корова массой 400 кг и с суточным удоем 10 кг молока выделит в час 605 ккал, а 400 коров – 242000 ккал

Для нахождения общего расхода тепла в помещении  за 1 час произведем расчеты теплового  баланса:

а) Т=8+18.4=26.4°С.

б) 0.31*L=0.31*69930=21678,3 ккал (количество тепла, необходимое для нагрева поступающего в течение 1 часа наружного воздуха на 1 градус).

в) Площадь стен с  окнами и воротами: (189*5)*2+(20*5)*2=2090 м2 .

г) Площадь окон:  (1.2*0.8)*140=134,4 м² . Потери  тепла через окна: 134,4*2.3=309,1 ккал/час.

д)  Площадь  ворот:  (2.2*2.2)*2=10  м² .  Потери  тепла через ворота  10*2=20 ккал/час.

е) Площадь стен без окон и ворот 2090-134,4-10=1945,6 м² . Потери тепла через стены 1945,6*0.95=1848 ккал/час.

ж) Площадь  потолка или пола 189*20=3780 м² . Потери тепла через пол составят 3780*0.2=756 ккал/час. Потери тепла через потолок составят 3780*0.57=2154 ккал/час.

з) Количество влаги, испаряющейся за 1 час с пола=242400 г (10% влаги, вы-

деляемой  животными, данные из предыдущего примера). Потери тепла при испарении влаги с пола: W=242400*0.595=144228 ккал.

и)  Е(K*F),  т.е.  общие  потери  тепла  через  ограждающие конструкции:  309,1 (окна)+20 (ворота)+1848 (стены)+756 (пол)+2154 (потолок)=5087,1 ккал/час.

Вычислим  окончательно правую часть теплового  баланса:

[26.4*(21678+5087,1)]+144228=850834,5 ккал/час

За 1 час всеми животными выделяется 363000 ккал тепла и, в то же время,

теряется 850834,5 ккал. Дефицит тепла равен:  363000-850834,5=-487834 ккал/час.

Один   кВт/час электроэнергии дает 860 ккал. Для покрытия дефицита тепла в  коровнике потребуется 567,2 кВт электроэнергии в час (487834/860=567,2). В качестве отопительных устройств применяются электрокалориферы мощностью 15 кВт в час, а также тепловые генераторы на дизтопливе.

Следовательно, для компенсации потерь  тепла  потребуется  567,2/15=37,8=38 штук электрокалориферов.( Галкин А. Ф. (1975).

180 коров выделяют 87 углекислого  газа=15660

180 телят выделяют количество  углекислого газа-54=9720

Общее количество выделяемое всеми  животными углекислого газа составляет-25380.

РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ ПО УГЛЕКИСЛОМУ ГАЗУ проводят, используя  формулу: 

                                     L = К/(С 1 -С 2 ), где

L - количество  воздуха, которое необходимо удалить  из помещения за 1 час, чтобы  поддержать в нем содержание  углекислого газа в пределах  нормы; 

К - количество углекислого газа, выделяемого всеми  животными в помещении за 1 час;

C 1  - предельно  допустимая концентрация углекислого  газа (ПДК) в 1 м3  помещения, л;      

С 2  - содержание углекислого газа в 1 м3  наружного воздуха, л.

1 корова  массой 400 кг суточным удоем 10 кг выделяет 87, а 180 коров 15660л углекислого газа. Все животные за 1 час выделяют 15660 л углекислого газа. С 1  = 0.25% или 2.5 л/м3 ; С 2  = 0.03% или 0.3 л/м3 .

                                     L = 25380/(2,5-0,3)=11536,3м3

Объем коровника  известен и составляет 4080 м3 . Следовательно, необходимая кратность воздухообмена должна быть не менее 4 раз в час (11536,3/4080=2,8).

Необходимую  площадь      сечения      вытяжных  каналов  рассчитывают  по формуле:            

                                       S = L/(V*3600), где

S - общая  площадь вытяжных каналов; 

L - часовой  объем вентиляции;

V  - скорость  движения воздуха в вентиляционной трубе (находится по таблицам);                        

3600 - число  секунд в 1 часе.

Исходные  данные для  решения примера: высота вытяжных труб 5 м, температура воздуха в коровнике 15 градусов (норма 8-12), снаружи - минус 25 (ноябрь,  зона Томской Области),  разница  температур  внутреннего  и  наружного  воздуха 40 градусов  (8.5+9.5=18). Скорость воздуха, определенная по таблицам, при  этом будет  равна  2,02  м/сек.  Для  нахождения  общей  площади  сечения  вытяжных труб подставим данные в формулу:

                                S=11536,3/(1,71*3600)=1,8 м2

Вытяжные  вентиляционные трубы работают с  наибольшей эффективностью при сечении  трубы 0.8 х 0.8 до 1.0 х 1.0 м. Следовательно, число труб при их сечении 0.85 х 0.85 м составит 1,8/(0,85*0,85)=2,4 штуки.

Объем вентиляции и, следовательно, площадь сечения  труб следует брать с поправкой  на  выделение  углекислого  газа  навозом.  Эта  поправка  в  среднем 20%. Значит, рассчитанное число труб надо умножить на коэффициент 1.2. Тогда число вытяжных труб составит 2,4*1.2=2,8=3 штук. 

Площадь сечения  приточных каналов должна быть 80% от площади сечения 3 вытяжных  труб,  т.е.  (1,8*80)/100=1,44 м3 . Оптимальное сечение вытяжных каналов  0.3  х  0.3 м,  площадь сечения 0.09  м3,  а их  количество  16  штук (1,44/0.09).

Приточные каналы должны располагаться в верхней  части продольных стен в шахматном  на расстоянии 1-4 м друг от друга и 0.4 м от потолка.

РАСЧЕТ  ВЕНТИЛЯЦИИ  ПО  ВЛАЖНОСТИ  ВОЗДУХА  проводят  по

формуле:

                                        L-Q/(q 1 -q 2 ), где

L  -  часовой   объем  вентиляции,  необходимый   для  поддержания  влажности  воздуха в пределах нормы; 

Q  - количество  водяных паров, которые выделяют находящиеся в помещении животные за 1 час +10% влаги, поступающей с пола, стен, кормушек и др.; 

q 1   - абсолютная  влажность воздуха в помещении  при относительной влажности  70 %,г/м       

q 2  - абсолютная  влажность атмосферного воздуха.

Одна корова массой 400 кг, с суточным удоем 10 кг выделит за 1 час 404 влаги, а 180 коров 161600.

Увеличим  эту  цифру  на  10 %  (влага  с пола)  умножением на 1.1 и получим  общее количество влаги, поступившей  в помещение в течение 1 часа:

                                      11536,3*1.1=12689,9 г.

1 теленок  выделяет 46,2кг в час водяных  паров, 180 телят выделяют 8316г водяных  паров. Всего в помещении, коровы  и телята выделяют 81036г водяных  паров. В помещение поступает  89139г водяных паров за час.

По  таблице  находим, что максимальная влажность  воздуха  (q 1 ), при температуре  в коровнике 9.5 градусов тепла,  равна  8.87 мм рт.ст. или 8.87 г/м3 , т.к. максимальная упругость водяного пара в мм рт.ст. практически равна количеству водяного пара в 1 м воздуха при данной температуре.

Абсолютная  влажность  в помещении (q 2 ) составляет 70% от максимальной влажности, т.е. 6.2 г/м : (8.87*70)/100=6.209 г/м3 .

Подставим полученные данные в формулу:

                          L = 89139/(6.2-2.4)=23437 м 3/час

Кратность воздухообмена  равна 23457/4080=5,7 раза в час.

Площадь сечения  вытяжных каналов рассчитываем по той  же формуле, что и в предыдущем примере:

                          S = 23457/(1,71*3600)=3,8 м2 

Количество  вытяжных труб при их сечении 0.85 х 0.85 составит 3,8/ (0.85*0,85)=5,2=6 штуки.

Площадь сечения  приточных каналов будет (3,8*80)/100=3,04 м2 , а их количество 3,04/0.09=33 штуки.

 

                                            Тепловой баланс

 

Для определения  теплового  баланса  требуется  рассчитать количество тепла, выделяемого  животными за 1 час и количество  тепла, требующееся для поддержания оптимальной температуры в помещении. Формула расчета теплового баланса следующая:

Q=[T*(0/31*L)]+[(?(K*F)]+W, где 

Q - общее  количество тепла, выделяемого  за 1 час животными; 

Т - разница  между наружной температурой и температурой воздуха;

0.31  - количество  тепла, необходимое на нагревание  1 м3  воздуха на 1 гра-

дус;

L - часовой  объем вентиляции, м3 ;

К - коэффициент  теплопередачи через конструкции, ккал/м 2/град;

F - площадь  ограждающих конструкций, м2 ;

Е  - суммирование произведений «К» на «F»,  т.к.  теплопроводность разных

частей здания различна;

W - расход  тепла на испарение влаги с  конструкций, ккал.

Особенность формулы теплового баланса в  том, что путем расчетов вначале 

находится значение левой перед знаком «=» части, а затем правой. В конце расчетов  требуется  найти  дефицит  тепла  вычитанием  из  вычисленного  значения левой части формулы результата вычислений, произведенных в правой части.

Корова массой 400 кг и с суточным удоем 10 кг молока выделит в час 605 ккал, а 180 коров – 108900 ккал, 1 теленок выделяет 96,3 ккал, а 180 телят – 17334 ккал, все животные выделяют в час 126234 ккал.

Для нахождения общего расхода тепла в помещении  за 1 час произведем расчеты теплового  баланса:

а) Т=8+18.4=26.4°С.

б) 0.31*L=0.31*23457=7271,6 ккал (количество тепла, необходимое для нагрева поступающего в течение 1 часа наружного воздуха на 1 градус).

в) Площадь стен с  окнами и воротами: 122*4=488 м2 .

г) Площадь окон:  (1.2*0.8)*60=57,6 м2. Потери  тепла через окна: 57,6*2.3=132,4 ккал/час.

д) Площадь  ворот:  (2.2*2.2)=4,84 м2.  Потери  тепла  через  ворота  4,84*2=9,68 ккал/час.

е) Площадь стен без окон и ворот 488-(57,6+4,84)=425,6 м2 . Потери тепла через стены 425,6*0.95=404,3 ккал/час.

ж) Площадь  потолка или пола 1020*0,2=204 м2. Потери тепла через потолок составят 1020*0.57=581,4 ккал/час.

з) Количество влаги, испаряющейся за 1 час с пола=810,36 г (10% влаги, вы-

деляемой  животными, данные из предыдущего примера). Потери тепла при испарении влаги с пола: W=810,36*0.595=48216 ккал.

и)  Е(K*F),  т.е.  общие  потери  тепла  через  ограждающие конструкции:  132,4 (окна)+10 (ворота)+210,5 (стены)+204 (пол)+581,4 (потолок)=1138,3 ккал/час.

Вычислим  окончательно правую часть теплового  баланса: