3.6. Расчет навозоудаления

Навоз представляет собой смесь экскрементов и мочи животных с водой и подстилкой, добавляемой для гигиенических целей. Суточный выход навоза колеблется в широких пределах и зависит от вида и возраста животных, системы их содержания и кормления, способа навозоудаления. Он определяется из выражения:

G_H = Σm_i(q_э+q_м+q_в+q_п)

G_H = 400(20900+4237,5+98685+60958) = 372880,5

где m_i – количество животных одной группы, гол.

q_э q_м – выход экскрементов и мочи, кг\гол.сут.

q_в q_п – количество воды и подстилки, добавляемой в навоз, кг\гол.сут.

Количество стационарных транспортеров определяется размерами помещения, способом содержания животных. Общее количество транспортеров на ферме:

n_ф = n_iП_ф

n_ф = 2*2 = 4

где n_i – количество транспортеров в одном помещении, шт.

П_ф – количество однотипных производственных помещений, шт.

Длительность работы транспортера:

τ_т = Gn\(10³n_фq_мη)

τ_т = 372880,5\(1000*4*4,5*0,6) = 34,5

где q_м – производительность транспортера, т\ч

η – коэффициент использования времени смены

Длительность работы транспортера проверяется по его технической характеристике:

τ_p = (К_уl)\(3600V)

τ_p = (2*160)\(3600*0,18) = 0,5

где К_у – кратность уборки навоза

l – длина цепи (троса, скребков) транспортера, м.

V – скорость движения цепи (троса, скребков) м\с.

Вместимость (объем) навозоприемника одного помещения:

V_H = (K_вG_н)\(К_уП_фρ)

V_H = (1*372880,5)\(2*2*400) = 233

где K_в – коэффициент разбавления навоза водой,

ρ – плотность навоза, кг\м³

Площадь навозохранилища для фермы:

F = G_HD\ρh

F = 372880,5*280\400*1,5 = 174010,9

где D – длительность хранения навоза, сут.

h – высота штабелей (буртов) навоза

К местам утилизации (хранения, переработки) навоз транспортируется разными способами, в т.ч. мобильными средствами, число которых определяется по формуле:

n_т = G_H\(q_Tτ_cmη)

n_т = 372880,5\(15,4*7*0,6) = 5765

где q_T – производительность транспортного средства, т\ч

τ_cm- длительность рабочей смены на ферме, ч

Количество дней работы бульдозера по перемещению навозной массы от помещения к буртам

d_б = G_нD_ст\q_бτ_смη

d_б = 372880,5*180\20000*7*0.6=799

где D_ст – длительность стойлового периода, сут.

В гидравлической самотечной системе навозоудаления наибольшая сложность заключается в определении параметров навозных каналов.

Начальная глубина канала:

h_н = 0,01L+0,45

h_н = 0,01*40*0,45 = 0,85

где L – длина канала не более 50 м и зависящая от длины здания.

Конечная глубина канала:

h_к = h_н + i L

h_к = 0,85+0,02*40 = 1,65

где i – уклон дна канала

Ширина канала определяется параметром подножной решетки, через которую животные ногами проталкивают навоз в канал.

3.7. Расчет доильно-молочного оборудования

Молоко, извлекаемое из вымени коровы с помощью доильного аппарата, поступает в промежуточную емкость (по молокопроводу или из ведра) на временное хранение. Отсюда оно может перекачиваться насосом в центробежный очиститель, пастеризатор или другое оборудование, предназначенное для первичной обработки молока. После обработки молоко транспортируется с помощью молоковоза на молочный завод.

Система получения и обработки молока включает вакуумную, молочную, водяную и моющую линии.

Максимальный часовой удой:

М = 1,2 [(m_əY)\(k_əτ_əD)]

М = 1,2[(328,7*6000)\(2*2*365)] = 1621

где 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерность лактации коров

m_ə – количество доящихся коров, гол.

У – годовая продуктивность коровы, кг.

К_ə – кратность доения в сутки

τ_ə – длительность доения стада

D – длительность года

Количество доящихся коров:

m_ə = m(d_л\D)

m_ə = 400(300\365) = 328,7 принимаем – 329

где m – количество коров на ферме, гол

d_л – длительность лактации

Выбираем доильную установку УДА-8А(Т)

Количество доильных установок:

n_ə = m_ə\(qτ_əη)

n_ə = 328,7\(60*2*0,8) = 3,4 принимаем – 4

где q – производительность доильной установки, гол\ч

η – коэффициент использования времени смены

Количество доильных аппаратов для обслуживания поголовья фермы определяется в зависимости от типа доильной установки «при доении а стойлах и на Карусели»:

Z = (m_əτ_общ)\(3600*τ_ə)

Z = (328,7*450)\(3600*2) = 20,5

где τ_общ – общее время машинного доения коровы

Количество персонала, обслуживающего доильные установки:

Р = n_əО(1+Кс)

Р = 4*2(1+0) = 8

где О – количество операторов, обслуживающих доильную установку, чел.

Кс – коэффициент участия скотников в доении коров

Количество молока, засчитываемого в план закупок:

Мз = М τ_ə((Жм-Жо)\(Жб-Жо))

Мз = 1621*2((3,2-0,05)\(3,6-0,05)) = 2875,65

где Жм – жирность молока

Жо – жирность обрата

Жб – базисная жирность молока

Количество операторов (охладителей, пастеризаторов и т.д.) находится по формуле:

n = M\(q_iη)

n = 1621\(60*0,8) = 33,77 принимаем – 34

где q_i – производительность соответствующего оборудования, кг\ч

В процессе пастеризации молоко сначала нагревается, а затем охлаждается. Требуемое количество теплоты на нагрев молока можно уменьшить, если поставить в эту линию теплообменник, в котором холодное молоко будет подогреваться молоком, прошедшим пастеризацию, а горячее молоко будет быстрее охлаждаться, что и требуется.

Коэффициент регенерации:

ε = (t_р – t_х)\(t₂ – t_х)

ε = (40-6)\(74-6) = 0,5

где t_р – температура подогретого молока, ºС

t_х – температура холодного молока

t₂ – температура пастеризации, равная 74-76 ºС (для пластинчатых пастеризаторов).

У хороших теплообменников коэффициент регенерации (экономии теплоты) достигает значения 0,45-0,50.

Экономия теплоты в теплообменнике:

Qp = Mc(t_p – t_x)

Qp = 1621*3,9(40-6) = 21944,6

где С – теплоемкость молока

Площадь поверхности регенеративного теплообменника:

F = Qp\(Kt_cp)

F = 21944,6\(6200*29,76) = 1,165

где К – коэффициент теплопередачи

t_cp – средняя логарифмическая температура пастеризации молока

Средняя температура:

t_cp = (Т-t)\(2,3lgT\t)

t_cp = 10\(2,3lg1,4) = 29,76

где Т – максимальная разница температур

t – минимальная разность температур

Требуемый расход пара на пастеризацию молока:

П = (Мс\(t₂ – t_х)-Qp)\(i-λ)η_п

П = (1621*3,9(74-6)-214944,6)\(2680-1295)0,7 = 221,7

где i – энтальпия пара

λ – энтальпия конденсата

η_п – КПД пастеризатора

Требуемый расход холода для охлаждения молока:

Q_хол = 1,15Мс(t₂ – t_о)

Q_хол = 1,15*1621*3,9(74-5) = 501642,765

где 1,15 – коэффициент, учитывающий потери 15% холода в окружающую среду

t₀ – температура хладоагента

Для аккумуляции (накопления) холода путем наморожения льда холодильные установки включаются заранее.

Выбираем холодильную установку МХУ-8П

Количество холодильных установок

n = (Q_хол - Q_х)\3q

n = (501642,765-278163,6)\3*32400 = 2,3

где q – производительность хладоустановки, Дж\ч

Q_x = Mc(t₂-t_M) – поток холода, сэкономленный в теплообменнике

Q_x = 1621*3,9(74-30) = 278163,6

Длительность охлаждения молока:

τ = (1621*2)\110,352 = 29,38

Вместимость резервуаров для охлаждения или хранения молока:

V = (Мτ_ə)\ρ

V = (1621*2)\1023 = 3,17

где ρ – плотность молока