3.7.3 Водоснабжение фермы

Расчет расхода воды

На животноводческих фермах вода расходуется на поение животных, а также на технологические, гигиенические, хозяйственные и противопожарные нужды.

Определяем среднесуточный расход воды по ферме:

Q ср.сут = n1 • q1 + n2 • q2 + nm • qm , (3.33)

где n1, n2 … nm – число потребителей по объектам: дойные, сухостойные коровы, родильное отделение, телята и работники соответственно;

q1,q2 … qm – суточные нормы потребления воды на одного потребителя по объектам (м³ / сутки): дойные, сухостойные коровы, родильное отделение, телята и работники соответственно.

Тогда

Q ср.сут = 300 • 0,1 + 48 • 0,1 + 52 • 0,05 + 24 • 0,02 + 24 • 0,02 = 38,0 м³/сут.

Рассчитываем максимальный суточный расход воды по ферме:

Q max.сут = Q ср.сут • Ксут, (3.34)

где Ксут – коэффициент суточной неравномерности. Принимаем Ксут =1,3.

Тогда

Q max.сут =38, 0 • 1,3 = 50 м³/сут.

Расчет объема и высоты водонапорной башни

Регулируемый объем водонапорной башни (объем резервуара) определяем по формуле:

Vрег = 0,2 … 0,3 • Qmax.сут = 0,25 • 50 = 12,5м³. (3.35)

Высота водонапорной башни (до нижней отметки в резервуаре) составит:

Нб = Нс.н.+ hc + (hд - hб), (3.36)

где Н с.н – свободный напор в диктующей точке. Для нормальной работы поилок принимаем Нс.н = 5м;

hc – суммарные потери напора в трубах. Принимаем hс = 2м;

hд и hб– разность вертикальных отметок в диктующей точке и в точке, где установлена башня. Принимаем разность равной 1, т.к все потребители находятся на высоте не более 1 метра.

Тогда

Нб = 5 + 2 + 1 = 8м.

С учетом объема и высоты выбираю башню БР-15 со следующими техническими параметрами: емкость рабочего резервуара – 15м³ ; высота до дна рабочего резервуара – 8 м ; диаметр рабочего резервуара – 2,6м

Расчет и подбор насосной установки

Часовую подачу (производительность) насосной установки определяем по формуле:

Qчас= Q max.сут / Т , (3.37)

где Т – время работы насоса в сутки. Принимаем Т = 15 часов.

Тогда

Qчас = 50 / 15 = 3,32 м³/час.

Определяем полный напор, который должна обеспечивать насосная установка:

Н= Нвс + Ннагн + hвс + hнагн, (3.38)

где: Нвс – высота всасывания, т.е. расстояние по вертикали от уровня воды в источнике до оси насоса. При заборе воды из бурового колодца Нвс.=0;

Ннагн – высота нагнетания, т.е. расстояние от оси насоса до верхнего уровня воды в башне.

Ннагн= Нк+Нб+hрез, (3.39)

где Нк – глубина колодца, м. С учетом глубины залегания подземных вод принимаем Н_к = 20 метров;

Нб – высота водонапорной башни до дна рабочего резервуара, м;

hрез—высота рабочего резервуара,м.

hрез=Vрез / π R² , (3.40)

где Vрез – емкость резервуара башни, м³;

R – радиус резервуара, м;

hрез= 15 / 3,14 • 1,3² = 2,8 м.

Ннагн= 20 + 8 + 2,8 = 30,8 м.

hвс и hнаг–потери напора соответственно во всасывающем и в нагнетательном трубопроводах.

hнагн + hвс = 0,01 … 0,02(Ннагн + Нвс) ≈ 0,7 м (3.41)

Таким образом, по выражению 3.41 полный напор, который должна обеспечить насосная установка

Н = 0 + 30,8 + 0,7 = 31,5 м.

Мощность электродвигателя для привода насоса определим по формуле:

Nрасч= Qчас • Н • γв/ 102 • ή • 3,6 , (3.42)

где γв – плотность воды, кг/дм³, γв.= 1,0 кг / дм³;

ή – КПД насоса, ή = 0,5.

Nрасч = 3,32 • 31,5 • 1 / 102 • 0,5 • 3,6 = 0,6 кВт.

Мощность электродвигателя подбираю с учетом перегрузок:

Nдв= Км. • Nрасч, (3.43)

где Км – коэффициент запаса мощности, принимаем Км.=1,8.

Nдв = 1,8 • 0,6 = 1,08 кВт.

Так как в качестве водозаборного сооружения используется буровой колодец, выбираем погружной насос, и в зависимости от часовой подачи (Qчас.), полного напора (Н) и мощности электродвигателя (Nдв.) марку насоса. При этом табличные значения не должны быть ниже расчетных.

Выбираем погружной насос ЭЦВ6-6,3-85, подача которого равна 5 м³/час, напор равен 85 м, а мощность – 2 кВт. КПД насоса составляет 0,65.

3.7.4 Механизация процесса приготовления и раздачи кормов

Технология приготовления кормов зависит от конкретных условий хозяйства, зоотехнических требований к кормлению, экономической целесообразности применения тех или иных способов обработки и приготовления кормов.

Проектирование технологического процесса начинаем с разработки общей блок-схемы приготовления полнорационной кормовой смеси с использованием мобильного измельчителя – смесителя – раздатчика ИСРК – 12 «Хозяин». Схема (рис.3.2) даёт наглядное представление о последовательности процесса обработки и приготовления кормов, позволяет обобщить отдельные родственные операции и облегчает выбор соответствующего оборудования. Разрабатывая схему технологического процесса, необходимо сопоставить несколько вариантов и найти наилучший из них, который в процессе работы должен совершенствоваться.

Схема технологического процесса приготовления кормов даёт представление о перечне и типах машин, их взаимосвязи и позволяет перейти к технологическому расчёту, который заключается в определении производи-тельности комплекса машин, потребного количества основного и вспомогательного оборудования.

ККП

Сено в рулонах

Силос

Сенаж

Плющенное

зерно

Патока

Погрузка

Амкодор-702Е

Погрузка

Амкодор-702Е

Погрузка

Амкодор-702Е

Погрузка

Амкодор-702Е

Погрузка

Амкодор-702Е

Подача

К - 8/18

Транспортировка

2ПТС-4

Дозирование, измельчение, смешивание

ИСРК-12

Погрузка

ПЭ-0,8Б

Мойка и измельчение

ИКМ-Ф-10

Транспортировка в коровник

ИСРК-12

Раздача

ИСРК-12

Рис.3.2. Блок-схема технологического процесса приготовления, транспортировки и раздачи полнорационной кормовой смеси

Производительность (т/ч) комплекса машин по видам кормов определяется по формуле:

Wкм = Qсут/ T • Z, (3.44)

где Qсут - суточный расход корма данного вида,т;

T - время, отведённое для одной выдачи с максимальным количеством данного корма, ч. С учетом распорядка работы фермы принимаем Т = 2 часа;

Z - число выдач данного объёма корма в сутки (кратность кормления). Z=3.

Тогда производительность комплекса машин составит:

по силосу Wкм = 3.6 / 2 • 3 = 0,6 т/ч;

по сенажу Wкм = 4 / 2 • 3 = 0,7 т/ч;

по ККП Wкм = 2,4 / 2 • 3 = 0,4 т/ч;

по сену Wкм = 1,6 / 2 • 3 = 0,3т/ч;

по плющ. зерну W км.з = 1,5/ 2 • 3 = 0,25 т/ч;

п о патоке Wкм = 0,17/ 2 • 3 =0,03 т/ч.

Общая производительность комплекса машин подсчитывается по формуле:

Wо = ∑Qсут/T • Z, (3.45)

где ∑Qсут- суммарная суточная масса компонентов, входящих в кормовую смесь суточного рациона животных, кг;

T - время цикла приготовления кормовой смеси, ч;

Z -число циклов смешивания за время работы комплекса (кратность кормления).

Wо = 3.6 + 4 + 2,4 + 1,6 + 1,5 + 0,17 / 2 • 3 = 2,2 т/ч.

Необходимое количество измельчителей-смесителей-раздатчиков определяем по формуле:

nр = Wкм / Wр, (3.46)

где Wр – производительность (подача) раздатчика, т/ч.

Подача раздатчика может быть определена по выражению:

Wр= G / tоб, (3.47)

где G -фактическая грузоподъёмность раздатчика смесителя, G = 3,5т;

tоб - время одной ездки (время оборота), ч.

Время оборота равно:

tоб= ∑t п + ∑tг + tсм + tр + t х.х, (3.48)

где ∑tп - суммарное время погрузки всех компонентов, ч;

∑tг - суммарное время переездов агрегата от одного хранилища к другому, ч;

tсм - время смешивания компонентов, ч;

tр - время раздачи кормосмеси в коровниках, ч;

t х.х - время движения раздатчика без груза (холостой ход), ч.

Время погрузки всех компонентов находим по формуле:

∑t п = ∑0,4 • Qсут / Wп, (3.49)

где Wп - производительность погрузчика при погрузке отдельных компонентов смеси.

∑t п = 0,4 • 3.6 / 30 + 0,4 • 4 / 25 + 0,4 • 2,4 / 40 + 0,4 • 1,6 / 20 + 0,4 • 1,5 / 30 + 0,4 • 0,17 / 4 = 0,05+ 0,06 + 0,02 + 0,03 + 0,05 + 0, 02 = 0,23 ч.

Принимая во внимание планировку кормового двора по генеральному плану фермы, определяем среднее расстояние, проходимое кормораздатчиком от одного хранилища к другому для загрузки всех необходимых компонентов кормосмеси (L1) и расстояние от кормового двора до коровника (L2 ). Согласно генеральному плану фермы, кормораздатчик проходит путь от буртов с корнеплодами до хранилищ силоса и сенажа. Кроме того, необходимо учесть заезды к складу концкормов и к хранилищу сена в среднем до середины их длины. Суммируя эти расстояния, измеренные по генеральному плану, получим L₁= 560 м.

Следовательно, для загрузки всех компонентов нужно проехать расстояние 560 м. Принимаем L₁= 600м = 0,6 км, что соответствует литературным данным [2,стр.63].

Принимая среднее значение пути L₂ от кормового двора до коровника L₂ = 0,15 км, определим общее расстояние транспортировки:

L= L₁+ L₂= 0,6 + 0,15 = 0,75 км.

Время движения кормораздатчика с грузом t_Г и без груза t_х.х определим по выражениям::

∑tг = L / Vг (3.50)

t х.х = L2 / Vх.х (3.51)

Здесь скорость движения агрегата с грузом принята Vг =10 км/ч, а скорость движения обратно (холостого хода) Vх.х = 15 км/ч.

Тогда ∑tг = 0,75 / 10 = 0,08ч;

t х.х= 0,15 / 15 = 0,01ч.

Определяем общую длину фронта кормления (L_к) и время движения кормораздатчика по кормовому проходу (t_р) по формулам:

L_к = 2∙ 4 ∙ l_кп, м (3.52)

t_р = L_к / Vр, ч (3.53)

где: l_кп – длина кормового прохода. С учетом размеров коровников и их внутренней планировки принимаем l_кп =70м;

V_р – скорость движения во время раздачи. Принимаем V_р = 1,6 км/ч.

Тогда L_к =2 ∙ 4 ∙ 100 = 400м = 0,8 км;

t_р = 0,8 / 1,6 = 0,5ч.

Время смешивания всех компонентов в бункере по технической характе-ристике кормораздатчика составляет до 7 минут. Принимаем tсм = 0,12 ч.

Тогда по выражению 3.21 время оборота составит:

Tоб = 0,23 + 0,08 + 0,12 + 0,5 + 0,01 = 94 ч.

Подача раздатчика по выражению 3.22 составит:

Wр = 3,5 / 0,94 = 3,7 т/ч,

а необходимое количество измельчителей-смеситилей получим из

выражения 3.20:

nр = 2,1 / 3,7= 0,6