Механизация и автоматизация в животноводстве

                                               (2.13)

где Qн - подача насоса, м3/с;

ρ - плотность воды, кг/м3;

К3 – коэффициент запаса мощности, принимается равным, К3 =1,5;

g – ускорение свободного  падения, м/с2;

nн - КПД насоса согласно технической характеристике, nн = 0,5;

nп – КПД передачи от двигателя к насосу, nп = 1.

N=8,12 кВт

После выбора насоса определим емкость бака водонапорной башни, которая зависит от величины суточного расхода воды на ферме, характера расходования ее по часам суток и режима работы насосной станции.

Для определения емкости бака на основании расчетных данных таблицы 2.2 построим интегральный график потребления воды (рис. 2.1 и 2.2).

Для получения кривой подачи насоса необходимо знать производительность насосной станции, которая определяется по формуле

                                             (2.14)

где tн – продолжительность работы насосной станции, tн = 14 ч.

Wн=16895,5 м3/ч.

По интегральному графику находят два наибольших отклонения dmax между кривыми расходования и подачи воды. По полученным данным рассчитывают объем резервуара для запаса воды по формуле

                                   (2.15)

где  2,5% - добавочная емкость резервуара на случай аварии.

dmax = 6,5%; dmin = 12%; Vр=  49,7 м3. Выбираем башню БР-50.

Для расчетов диаметров трубопровода водопроводной сети составляют схему ее и определяют максимальное секундное количество воды, проходящее через каждый участок трубопроводной сети, по формуле

                                            (2.16)

где Qmax.ч – максимальное секундное количество воды, проходящее через i-й участок водопроводной сети, м3/ч.

Диаметр трубопровода i-го участка сети определяют по формуле

                                                (2.17)

где  v- скорость воды в трубопроводе.

Расчет диаметров труб различных участков трубопровода представлен в таблице 2.3.

Таблица 2.2

Расчет интегрального графика водопотребления

Часы суток	Потребление воды			Подача насосом
	%	л	Суммарное
1	0,25	591,4	591,4	0
2	0,5	1182,8	1774,2	0
3	0,5	1182,8	2957	0
4	0,75	1774,1	4731,1	0
5	0,75	1774,1	6505,2	0
6	3,75	8870,7	15375,9	0
7	6	14193,1	29569	16896,5
8	6,5	15375,8	44944,8	16896,5
9	3,3	7806,2	52751	16896,5
10	3,6	8515,8	61266,8	16896,5
11	6	14193,1	75459,9	16896,5
12	8,5	20106,8	95566,7	16896,5
13	8,6	20343,4	115910,1	16896,5
14	8	18924,1	134834,2	16896,5
15	6	14193,1	149027,3	16896,5
16	6	14193,1	163220,4	16896,5
17	3,5	8279,3	171499,7	16896,5
18	3,5	8279,3	179779	16896,5
19	6	14193,1	193972,1	16896,5
20	6	14193,1	208165,2	16896,5
21	6	14193,1	222358,3	0
22	3	7096,5	229454,8	0
23	2	4731	234185,8	0
24	1	2365,5	236551,3	0
Итого	100	236551		236551

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1 график распределения расхода воды по часам суток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.2. Интегральный график водопотребления воды.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.3

Расчет диаметров труб для различных участков

Вид помещения	Расход воды, л/с	Диаметр трубы,м
		Расчетный	Принатый
Основной участок	6,8	0,076	0,07
На коровник	1	0,025	0,04
На коровник	0,5	0,018	0,025
На коровник	0,45	0,017	0,025
На телятник	0,41	0,016	0,025
На помещение для молока	0,17	0,01	0,025
Кормоцех	0,81	0,023	0,025
Гараж и мастерская	0,05	0,006	0,025

Расчет пастбищного водоснабжения

 

Примем радиус водопоя для КРС 4 км. При проектировании и расчете водопойных пунктов и их оборудования необходимо определить величину максимального суточного расхода воды для животных Qmax.сут., максимального расхода на одно поение, а также ве-личину максимального часового расхода Qмакс.ч.

Максимальный суточный расход равен

 ,                                       (2.18)

где q – норма водопотребления на одно животное, л/сутки;

m - количество животных в стаде;

α - коэффициент суточной неравномерности, = 1,3.

Расчет максимального суточного расхода воды представлен в таблице 2.4. Расход воды на разовое поение стада равен

                                              (2.19)

где  n – число поений животных в сутки, n = 4.

Qраз =35321 л.

Максимальный часовой расход воды в водопойном пункте равен

                                              (2.20)

где Т-время поения стада, ч, Т=1 ч.

Qmax.ч=35321 л.

Объем бака на водопойном пункте должен быть равным

                                             (2.21)

где m – числом голов скота, обслуживаемого водопойным пунктом;

q – норма водопотребления  на одно животное, л/сутки;

n – число поений в  сутки.

W=27 м3.

Таблица 2.4

Расчет максимального суточного расхода воды на водопойном пункте

Радиус водопоя, км	4	км
Максимальный суточный расход для коров	123500	л/сут
Максимальный суточный расход для нетелей	17784	л/сут
Всего	141284	л/сут

Общая длина корыт на водопойном пункте может быть определена из уравнения

                                            (2.22)

Расчет наружной сети водопровода

Расчет наружной сети водопровода сводится к определению диаметра труб и потерь напора в них.

На данной ферме будут применяться  тупиковые водопроводные сети.

Для устройства водопроводной сети используют различные виды труб. На данной ферме будут следующие трубы: для устройства наружной сети водопровода - чугунные, для внутренне – стальные.

Скорость воды на данной ферме равна 1,2 м/с, т.к. при большем ее значении будет происходить быстрый износ труб и опасность их разрыва при гидравлическом ударе. Диаметр труб наружного водопровода меньше 50 мм не рекомендуется.

Диаметр трубы определяется по формуле:

,                                                   (2.23)

где V – скорость воды в трубах, м/с. Скорость воды примем 1,2 м/с.

,                 (2.24)

 

Полученное значение округляем до стандартного, т.е. до 0,072 м.

Потери напора делятся на потери по длине и потери в местных сопротивлениях. Потери напора по длине обусловлены трением воды о стенки труб, а потери в местных сопротивлениях  - сопротивлением кранов, задвижек, поворотов, разветвлений, сужений и т.д.

Потери напора по длине определяются по формуле:

l, (2.25)     

где - коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от материала и диаметра труб, =0,03;

L – длина трубопровода, м;

d – диаметр трубопровода, м;

Q – расход воды на участке,

               (2.26)

Величина потерь в местных сопротивлениях составляет 5-10 % от потерь по длине наружных водопроводов.

Потери местного сопротивления:

 ,                               (2.27)

,                               (2.28)

Общие потери:

,                                            (2.29)

                                               (2.30)

Выбор водонапорной башни.

 

Высота водонапорной башни должна обеспечить необходимый напор в наиболее удаленной точке.

Расчет производится по формуле:

,                                   (2.31)

где - свободный напор у потребителя. При применении автопоилок  =4-5 м. При меньшем напоре вода медленно поступает в чашу автопоилки, при большом напоре происходит ее разбрызгивание.

При наличии на ферме жилых зданий свободный напор принимают равным: при одноэтажной застройке – 8 м, при двухэтажной застройке – 12 м.;

 –  сумма потерь в наиболее удаленной точке водопровода;

- геометрическая  разность нивелирных отметок  в фиксирующей точке и в  месте расположения водонапорной  башни, если местность ровная, = 0.

Значение примем равное 5.

,                            (2.32)

Объем водонапорного бака определяется необходимым запасом воды на хозяйственно питьевые нужды, на противопожарные мероприятия и регулирующим объемом по формуле:

                                   (2.33)

где - объем бака, м3; - регулирующий объем, м3; - объем на противопожарные мероприятия, м3; - запас воды на хозяйственно-питьевые нужды, м3.

На фермах с поголовьем более 300 голов устанавливаются специальные противопожарные резервуары, рассчитанные на тушение пожара двумя пожарными струями в течение 2 ч. с расходом воды 10 л.

Т.е. объем на противопожарные мероприятия  исходя из этого будет равен:

                (2.34)

Запас воды на хозяйственно-питьевые нужды определяется из условия бесперебойного водоснабжения фермы в течение 2 ч. на случай аварийного отключения электроэнергии по формуле:

, следовательно:                          (2.35)

Регулирующий объем водонапорной башни зависит от суточного потребления воды на ферме, графика водопотребления, производительности и частоты включения насоса.

Выбор насосной станции

 

Для подъема воды из скважин и подача ее в водонапорную башню применяются водоструйные  установки, погружные центробежные насосы, эрлифты.

Для фермы данного типа наиболее рациональным является подъем воды центробежным погружным насосом.

Производительность насосной станции зависит от максимальной суточной потребности в воде и режима работы насосной станции, вычисляется по формуле:

                                           (2.34)

где - время работы насосной станции (ч), которое зависит от количества смен. =8-16 ч. Примем значение =8, т.е. одна смена.

                           (2.35)

Полный напор насосной станции определяется согласно схеме по следующей формуле:

,                        (2.36)

где - полный напор насоса, м; - расстояние от оси насоса до наименьшего уровня воды в источнике, м. Принимаем = 10 м; - величина погружения насоса или всасывающего приема клапана, =1,5-2 м; - сумма потерь во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м.

,                                                     (2.37)

где - сумма потерь напора в наиболее удаленной точке водопровода;

- сумма  потерь напора во всасывающем  трубопроводе, м;

При расчете значением можно пренебречь, а соответственно не учитывать.

                                (2.38)

где - высота бака, м; - высота установки водонапорной башни, м;  - разность геодезических отметок от оси установки насоса до отметки фундамента водонапорной башни, м. При выполнении курсового проекта принимаем = 0.

,                (2.39)

Значение примем равное 2, следовательно:

,         (2.40)

По найденным выше значениям и выбираем марку насоса.[2]

Марка насоса, соответствующая данным показателям следующая:

ГЭЦВ8-25-150.

 

 

2.3 Подбор оборудования  технологической линии

 

Система водоснабжения — это комплекс взаимосвязанных машин, оборудования и инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источников, подъема ее на высоту, очистки, хранения и подачи к местам потребления.

Состав машин и инженерных сооружений зависит в основном от источника водоснабжения и требований, предъявляемых к качеству воды.