Электрификация фермы крупного рогатого скота на 200 голов ОАО 'Атланта' Минусинского района
Введение
В основных направлениях экономического и социального развития страны предусматривается ускорение социально-экономического развития России, интенсификация всех отраслей народного хозяйства на основе научно-технического прогресса. В создании и использовании принципиально новых видов техники и технологий предусматривается пять приоритетных направлений: электронизация сельского хозяйства, комплексная автоматизация, атомная энергетика, новые материалы и технологии их производства, биотехнология. Внедрение новых технологий, оборудования, электронных систем управления и автоматизация, а также новых форм организации труда позволит перевести сельскохозяйственное производство на высокоиндустриальную основу, превратив его в высокорентабельное и эффективное.
В сельском хозяйстве возникла необходимость применения современных систем автоматического управления технологическими процессами, которые при помощи электронных вычислительных машин не только автоматически управляли бы технологическими циклами на производственных объектах, но и выбирали оптимальный вариант производства, обеспечивающий минимальные трудовые затраты, наименьшую себестоимость продукции и наилучшее её качество.
1)Экономия топлива и энергии во всех сферах хозяйства, прежде всего за счёт совершенствования технологии производства, создания и внедрения энергосберегающего оборудования, машин и аппаратов, сокращение всех видов энергетических потерь и повышения уровня использование вторичных энергоресурсов .
)Замещения в хозяйстве нефтепродуктов природным газом и другими энергоносителями
)Экономия энергии путём рационального её использования и оптимальной загрузки оборудования.
В мире отмечается повышенный интерес к использованию нетрадиционных возобновляемых источников, к которым относят ветроэлектрические станции, гелиостанции, гидравлические, биоэлектрические станции работающие на отходах сельскохозяйственных предприятий и другие. Доля к нетрадиционным возобновляемым источникам электроэнергии (НВИЭ) в мировом топливоэнергетическом балансе мира составляет около 20%. В России также имеются возможности получения электроэнергии от НВНЭ.
Электрические нагрузки в сельском хозяйстве постоянно меняющаяся
величина: подключаются новые потребители, растёт нагрузка на вводе в дома. Если электрическая нагрузка увеличивается, то пропускная способность электрических сетей становится недостаточной и появляется необходимость в их реконструкции. При этом часть воздушных линий заменяют подземными кабелями. При реконструкции широко внедряются мероприятия по повышению надёжности электроснабжения сельских потребителей, которая ещё далеко не совершена.
1 Краткая характеристика хозяйства
Совхоз «Большая Ничка» организован в 1959 году, и главным направлением производственной деятельности было возделывание с/х культур и развитие животноводства. В 1999 году был переорганизован в ООО «Атланта». Расположен в южной части сельскохозяйственной зоны Красноярского края.
Основное направление ООО «Атланта» молочное. В хозяйстве имеется 2 фермы на 200 голов крупно рогатого скота. Транспортная связь с пунктом сдачи осуществляется по одной дороге: асфальтной от центральной усадьбы до районного цента. Расстояние до железнодорожного сообщения 3 километра. Как продукция животноводства так и растениеводства продается хозяйством через райцентр.
Мясо через Тесинский мясокомбинат.
Молоко через АОЗТ «Минусинский молокозавод» (ММЗ).
Зерно через Минусинский комбинат хлебопродуктов.
Материальное обеспечение хозяйства осуществляется объединением «Агропромснаб» и находится в Минусинске. Ремонт зерноуборочных комбайнов и тракторов производится в Минусинском ремонтно тракторном парке, ремонт автомобилей на Минусинском автомоторном предприятии.
Территория хозяйства расположена в теплом умерено- увлажненном агротехническом районе Красноярского края. Климат резкоконтенинтальный, холодный, продолжительная зима и ранние осенние заморозки. Эти условия приходятся учитывать при подборе зерновых, промаслинных и других видов культур. В течении года на территории хозяйства преобладают западные и юго-западные ветры со средней скоростью 6 метров в секунду. Осадков выпадает с избытком, хотя в отдельные годы бывают засухи и суховеи.
2 Электрификация технологических процессов фермы
Комплексная электрификация и механизация технологических процессов животноводческих ферм заключается в применении систем машин и механизмов, связанных между собой технологической взаимосвязью и производительностью и охватывает весь комплекс работ по созданию определенного вида продукции или выполнении определенного процесса. Она обеспечивает лучшее использование средств, внедрение интенсивных технологий производства продукции животноводства, резкое повышение производительности труда, способствует ликвидации различий между умственным и физическим трудом. В основу систем машин для комплексной механизации и автоматизации животноводства закладываются пути по увеличению производства высококачественной продукции, росту производительности труда, улучшение условий труда и др.
.1 Выбор технологии содержания животных.
По способу содержания различают две основные системы: со свободным выходом животных за пределы здания, в котором они размещаются, и с ограниченным перемещением животных в здании. Существенное влияние на выбор системы содержания животных оказывают природно - климатические условия, вид и половозрастные особенности животных, тип, размер и направление хозяйства, а также другие факторы.
Принимаем привязное содержание коров. Содержание коров стойлово- пастбищное, привязное, в стойлах размерами 1,9·1,2 м. Для привязи предусмотрено стойловое оборудование ОСК-25А с групповым отвязыванием животных. Стойла располагаются в четыре ряда, образуя два кормовых проезда шириной 2,25 метров и три навозных прохода: два пристенных шириной 1,8 метра и один в середине здания шириной 2,28 метра (между окончаниями стойл). В одном непрерывном ряду размещается 25 коров.
В зимнее время в течении дня при благоприятных погодных условиях возможна организация прогулок коров продолжительностью не менее 2 часов на выгульных площадках с твердым покрытием из расчета 8 м² на одну голову.
Кормление коров зимой предусмотрено в здании из стационарных кормушек кормосмесями, в состав которых входят: сено, силаж, корнеплоды, концентраты, и минеральная подкормка.
В летний период коровы пасутся на пастбище с организацией подкормки из зеленого корма и концентратов.
Поение скота водой предусмотрено из индивидуальных поилок ПА-1А, установленных из расчета одна поилка на две головы.
Технология содержания животных предусматривает использование подстилки (соломенной резки) в течении года из расчета 0,5 килограмм в сутки на одну голову. Годовая потребность в подстилке 365 центнеров.
.2 Выбор технологического оборудования.
.2.1 Выбор системы для удаления навоза.
Уборка навоза - трудоемкий процесс, который занимает в производственном цикле ферм и комплексов значительное время. Поэтому создание устройств, обеспечивающих автоматическое управление навозоуборочных устройств, в животноводческих помещениях -важная задача.
Существуют следующие системы уборки навоза: гидравлическая система уборки навоза , где навоз поступает в навозоприемный канал, затем поступает в магистральный канал предназначенный для самотечной транспортировке навоза к сборнику, после чего насосами перекачивается к месту хранения. Также существуют мобильные навозоуборочные средства, где на транспортное средство навешивается агрегат для уборки навоза и затем транспортируют к месту хранения. Наибольшее
распространение на животноводческой ферме получили скребковые транспортеры кругового движения, которые при помощи скребков прикрепленных к цепи перемещают навоз по специальным каналам и подают его в транспортные средства. Для уборки навоза на ферме применяем именно эту систему, т.к. она проста и удобна в эксплуатации, не требует больших затрат в процессе ее монтажа, имеет
приемлемый расход электроэнергии и поэтому получила широкое распространение.
Для уборки навоза на ферме принимаем и 2 вертикальных и 2 горизонтальных навозоуборочных транспортеров кругового движения ТСН-160 каждый из которых может обслуживать 100 голов крупно рогатого скота. [1]
Таблица 2.1 - Технические данные ТСН-160
Производительность, т/ч5Скорость движения скребков транспортера, м/с горизонтального наклонного 0,18 0,72Шаг скребков, мм920Максимально допустимая длина цепи, м160Масса, кг1825
ТСН-160 состоит из горизонтального и наклонного транспортера. Горизонтальный транспортер при помощи скребков, прикрепленных к цепи, перемещает навоз по специальным каналам из помещения к наклонным транспортерам, которые подают его в транспортное средство. Сначала включается наклонный транспортер, затем горизонтальный. Отключают их в обратной последовательности. После отключения горизонтального транспортера, наклонный отключают через промежуток времени, достаточный для освобождения его от навоза.
Для определения время работы данной установки определяем суточный выход навоза, т/ч
mсут=N·m;
где N-количество животных.
m-суточный выход навоза от одного животного, [1]
mсут=200·50=10000кг/с=10т/ч
Анализ состава навоза животноводческих ферм показал, что в нем содержится до 20-95% технической воды, подстилки 12-18%, остатки кормов 8-12%, грунта и прочих примесей до 19%.
Суточный выход навоза с учетом содержимого прочих примесей.
mобщ=kn·mсут; т/с
где kn-поправочный коэффициент, учитывающий подстилку и остатки корма, принимают равным [1]
mобщ=1,2·10=12т/с
Время уборки навоза.
t=mобщ/Q·N=12/5·2=1,2ч
где Q-производительность одного транспортера, т/ч (для ТСН-160 Q=5т/ч [1])
N-количество транспортеров
.2.2 Выбор оборудования для доения коров.
Доение коров -одно из наиболее трудоемких процессов. Машинное доение облегчает работу людей и повышает производительность труда. В зависимости от системы содержания животных и применяемых установок можно снизить затраты труда по сравнению с ручным доением в 2…5 раз, что уменьшает потребность в рабочей силе.
Различают два способа машинного доения: отсос при помощи вакуума и механическое выжимание. Последний способ, как подражательный ручному доению разработан неудолетворительно и практически не применяется. При доении вакуумом молоко при помощи вакуума отсасывается из вымени коровы и затем поступает в доильную емкость, после чего фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Выбираем вакуумный способ машинного доения, т.к. он более автоматизирован и имеет значительное преимущество по сравнению с механическим выжиманием.
Для доения коров на животноводческой ферме принимаем установку вакуумного доения АДМ-8 в варианте рассчитанном на 200 коров.
Необходимая подача вакуум насоса доильной установки.
Qп=k·g·n; м³/ч
где k=2…3 - коэффициент учитывающий неполную герметизацию системы [1].
g-расход воздуха 1 доильным аппаратом (g=1,8 [2])
n-число доильных аппаратов в установке.(n=12 [2])
Qп=2,5·1,8·12=54 м³/ч
Выбираем вакуум насос УВУ-60/45 с подачей вакуума 60 м³/ч
Таблица 2.2 - Технические данные АДМ-8 две комплектации
Обслуживаемое поголовье, гол200Число операторов4Пропускная способность, кор/ч100Тип доильного аппаратаАДУ-1Вакуум-насосУВУ-60/45Масса установки, кг2000Технологический процесс установки протекает в таком порядке: пуск установки подготовка животных к доению, включение доильных аппаратов, постановка их на вымя, доение, отключение аппаратов после машинного додоя и перенос его на следующее рабочее место. Полученное молоко по молокопроводу проходит в молочную, где фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Т.к. в комплект поставки не входят холодильная машина, и резервуар охладитель то их выбираем отдельно.
Продолжительность работы вакуумных насосов в течение дойки.
tд=0,88N/Q·n+Δt; ч
где N-число коров (0,88N число дойных коров)
Q-производительность оператора машинного доения (Q=25 [2])
n-число операторов (n=4)
Δt=0,3…0,4ч- продолжительность промывки молокопровода [2]
tд=0,88·200/25·4=2,1ч
.2.3 Выбор резервуара для хранения молока
Резервуар предназначен для сбора и охлаждения молока. Для доильной установки АДМ-8 рекомендуется применять танки-охладители ТОВ-1 или ТО2 и поэтому выбираем танк охладитель ТО-2 емкостью 2000л, предназначенный для хранения молока на фермах с поголовьем 200 коров. Может работать с доильными установками всех типов. Состоит из емкости прямоугольной формы с двойными стенками, наклонным днищем в сторону сливного крана, фильтра молока, мешалки с электродвигателем и редуктором, через отверстия полого вала которого разбрызгивается моющая жидкость, промывочного устройства включающего вихревой самозасасывающий насос ВКС-2/46.В качестве хладоносителя используют воду из водопровода или воду охлаждаемую холодильной установкой.
Таблица 2.3 - Технические характеристики ТО-2.
Емкость, л2000Продолжительность охлаждения молока, ч (от 35˚С до 4˚С)3,25Насос для промывкиВКС-2/26Частота вращения мешалки, об/мин 50Габаритные размеры, мм длина ширина высота 2820 1350 1550Масса, кг808
.2.4 Выбор холодильной установки
Охлаждение- важнейший способ сохранения качества и удлинение сроков сохранности сельскохозяйственных продуктов, замедляющий протекания в них биологических процессов. Охлаждение основано на переносе теплоты от охлаждаемой среды с нижним температурным уровнем к окружающей среде. Этот же принцип можно использовать для нагрева материалов и сред.
В обоих случаях происходит изменение (трансформация) температурного потенциала предмета труда: при охлаждении - понижение, а при нагреве- повышение. Устройства, осуществляющие перенос теплоты от среды с более низкой температурой к среде с более высокой температурой, называют трансформаторами теплоты. В зависимости от целей процесса один и тот же трансформатор теплоты может охлаждать рабочую среду, либо нагревать или одновременно охлаждать одну среду и нагревать другую.
Т.к. в основном для получения холодоносителя для охлаждения молока в танке охладителе ТО-2 применяют холодильную установку МХУ-8С, а также ее рекомендуют применять совместно с доильной установкой АДМ-8, то выбираем именно ее.
МХУ-8С состоит из бака аккумулятора холода и машинного агрегата представляющий собой компрессор с электродвигателем, конденсатора обдуваемого потоком воздуха с помощью вентилятора, на конденсаторе установлено термореле управляющие электродвигателями приводящими в действие компрессор и вентилятор.
Таблица 2.4 - Технические данные МХУ-8С
Холодопроизводительность, кДж/ч25120,8Компрессор. тип количество частота вращения, об/мин число цилиндров, шт ФВ-6 1 1450 2Конденсатор. теплообменная поверхность, м² производительность вентилятора, м³/ч 60 5000Водяной насос. тип производительность, м³/ч Е-1,5КМ-Б 6
Таблица 2.5 - Выбранное технологическое оборудование.
NºНаименование машины.количество1ТСН-160 горизонтальный транспортер. вертикальный транспортер. 2 22АДМ-8 2 комплектации, рассчитанный на обслуживания 200 коров.13ТО-214МХУ-8С1
Выбор технологического оборудования на 2 животноводческом комплексе аналогичен и поэтому его не приводим.
.3 Расчет электроприводов
.3.1 Расчет электропривода новозоуборочного транспортера ТСН-160
При выборе электродвигателя для горизонтального транспортера определяют
максимальную возможную нагрузку в начале уборки и по условиям пуска находят достаточный пусковой момент и мощность электродвигателя.
Усилие транспортной цепи при работе на холостом ходу.
Fx=m·g·l·fx; кН
где m-масса 1 метра цепи со скребками (m=8,8 (л-2))
g-ускорение силы тяжести (g=9,81 (л-2))x-коэффициент трения цепи по деревянному настилу (fx=0,5 (л-2))
l-длина цепи (l=160 (л-1))
Fx=8,8·9,81·0,5=6,9 кН
Усилие ,затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о дно канала при перемещении навоза по каналу.
Fн=mн·g·fн; кН
где mн-масса навоза в канале приходящееся на одну уборку.
Fн=1,5·9,81·0,97=14,2 кН
mн=mобщ/z=6/4=1,5
где mобщ-общий суточный выход навоза на ферме, т.к выбрано 2 горизонтальных транспортера а общий выход навоза в предыдущих расчетах составил 12 тонн, то на 1 транспортер приходится 6 тонн навоза.
z - число уборок навоза в сутки.н - коэффициент трения навоза о дно канала (fн=0,97 [2])
Усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала, кН.
Fб=Рб·fн;
где Рб-давление навоза на боковые стенки канала, принимают равным 50% общего веса навоза [1]
Fб=7,3·0,97=7,1 кН
Рб=mн·g/2=1,5·9,81/2=7,3
Усилие на преодоление сопротивления заклинивания навоза, возникающего между скребками и стенками канала, кН.
Fз=l·F1/а;
где F1=15 Н [2] усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления заклинивания, приходящейся на один скребок
а=0,46м [2] расстояние между скребками
Fз=160·15/0,46=5,2 кН
Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения навоза в канале, когда весь транспортер загружен, кН.
Fmax=Fн+Fб+Fз+Fх;
Fmax=6,9+14,2+7,1+5,2=33,4 кН
Момент сопротивления приведенный к валу электродвигателя при максимальной нагрузке, Н·м.
Мmax=Fmax·V/(ω·ηп);
где V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с (V=0,18 м/с [2])
ω-угловая скорость электродвигателя, для расчета принимаем двигатель с 2 парами полюсов.
Мmax=33400·0,18/(157·0,75)=51,3 Н·м
Момент трогания от максимального усилия сопротивления.
Мт.пр.=1,2·Мmax; Н·м
Мт.пр.=1,2·51,3=61,5 Н·м
Требуемый момент электродвигателя, Н·м.
М=Мт.пр./k²·μ-0,25;
где μ-кратность пускового момента (для электродвигателей мощностью до 10 кВт μ=2 [1]) М=61,5/(1,25)²·2-0,25=21,9 Н·м
Необходимая мощность электродвигателя.
Р=М·ω; кВт
Р=21,9·157=3500 Вт=3,5кВт
Выбор электродвигателя редуктора.
Частота вращения приводного вала, об/мин.
n=60V/D;
где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с
D-диаметр звезды
n=60·0,18/0,32=33,7 об/мин
Предполагается выбор редуктора с двигателем, у которого n=1400 об/мин
Требуемое передаточное отношение редуктора.
iпер=nд/nв1400/33,7=41,5
Время работы электропривода 1,2 часа в сутки, при спокойной безударной нагрузки и 4 включения в час.
Коэффициент эксплуатации.
F.S.=ƒв·ƒа;
где, ƒв-коэффициент, зависящий от характера нагрузки и продолжительности работы привода в сутки (при безударной нагрузке и времени работы 1,2 часа в сутки ƒв=0,8 [3])
ƒа-коэффициент, зависящий от числа включений в час (при 4 включениях в час ƒа=1 [л-3])
F.S.=0,8·1=0,8
Выбираем мотор редуктор серии 7МЦ2-120 n2=32об/мин F.S.=1,1 iпер=46 М2=1185 Н·м укомплектованном электродвигателем серии RA112М4 с Рн=4кВт n=1400об/мин ηн=85,5% Кiп=2,2 Кimax=2,9 Iн=9А cosφ=0,84, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.Sрасч
Расчет электропривода наклонного транспортера.
Мощность двигателя(кВт) наклонного транспортера рассчитывается по следующей формуле.
Р=Q/367ηр·(L·f+h/ηт)
где Q-производительность траспортера, т/ч
ηр-КПД редуктора (ηр=0,72 с (л-2))
L-горизонтальная составляющая пути перемещения груза.
L=l·cosα=16,9·cos20º=15,7м
где α-угол наклона.
l-длина подъема, м
h-высота подъема, м
h=l·sinα=16,9·sin20º=5м
f-коэффициент сопротивления движению (f=1,3 (л-2))
Р=5/367·0,72(15,7·1,3+5,7/0,6)=1,32
Выбор мотор редуктора наклонного транспортера.
Частота вращения приводного вала.
n=60·V/D; об/мин
где V-скорость движения скребков наклонного транспортера, м/с
D-диаметр звезды,
n=60·0,72/0,32=135об/мин
Предполагается выбор редуктора с двигателем у которого n=1400 об/мин
Требуемое передаточное отношение редуктора.
iпер=nд/nв=1400/135=10,3
Коэффициент эксплуатации электропривода наклонного транспортера.
F.S.=ƒа·ƒв=1·1=1
Т.к. электропривод работает с умеренной нагрузкой, то ƒв=1 (л-3), число включений в час аналогично приводу горизонтального транспортера и поэтому ƒа=1
Выбираем мотор редуктор 7МЦ2-75 у которого iпер=10 М2=135 Н·м
n2=138 об/минF.S.=3 укомплектованном электродвигателем RA90L4 с nном=1410об/мин η=78,5% cosφ=0,8 Iн=4А Кiп=2,3 Кimax=2,8 КiIп=5,5, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.S.расч
2.3.2 Расчет электропривода вакуумных насосов доильной установки
Для нормальной работы доильных установок в вакуум - проводе должен поддерживаться вакуум 50000 Па (380 мм рт.ст.). В предыдущих расчетах для доильной установки был выбран вакуум - насос марки УВУ-60/45 с подачей Q=60м³/ч и вакуумом р=10,8 Н/м²
Необходимая мощность электродвигателя для вакуум-насоса
Р=Q·р/1000·ηн·ηп=60·10,8/1000·0,25·0,72=3,7 кВт
где Q-подача вакуума насосом
р - давление вакуума
ηп - КПД передачи (ηп=0,72 [2])
ηн-КПД вакуум насоса (ηн=0,25 [2])
Для вакуум-насоса УВУ-60/45 выбираем электродвигатель серии RA112М4 с Рн=4кВт n2=1430 об/мин η=85,5 КiIп=9 Кiп=2,2 Кimax=2,9
Сводя выбранные электродвигатели в таблицу.
Таблица 2.6 Выбранные электродвигатели для электроприводов
Наименование машиныТип токоприемникаНоминальная мощность, кВтНоминальный ток, АТСН-160RA112М4 RA90L44 1,59 4АДМ-8АRA112М4 RA90S44 1,19 3МХУ-8С4АХ100L2У3 4АХ71А4У3 4АХ71В2У34,5 0,6 1,710 2 3ТО24А100L4У3 4АА63В4У34 0,379 12.4 Расчет отопления и вентиляции
В воздушной среде производственных помещений, в которых находятся люди животные, оборудование, продукты переработки всегда есть некоторое количество вредных примесей, а также происходит отклонение температуры от нормированных значений, что отрицательно влияет на состояние здоровья людей, продуктивность животных, долговечность электрооборудования.
Вентиляционные установки применяют для поддержания в допустимых пределах температуры, влажности, запыленности и вредных газов в воздухе производственных, животноводческих и других помещений.
Уравнение часового воздухообмена по удалению излишнего содержания углекислоты.
,2·C+L·C1=L·C2
где 1,2-коэффициент учитывающий выделение углекислоты микроорганизмами в подстилке.
С- содержание СО2 в нужном воздухе, л/м³, для сельской местности
С1=0,3л/м3,[1],
L-требуемое количество воздуха, подаваемое вентилятором, чтобы обеспечить в помещении допустимое содержание СО2 м³/ч,
С2- допустимое содержание СО2 в воздухе внутри помещения, л/м³, принимаем по таблице 10.2 , стр157, С2=2,5 л/м³, [2].
Определяем количество углекислого газа, выделяемого всеми животными.
С=С`·п=110·200=22000 л/ч.
где С`- количество СО2 , выделяемого одним животным , л/ч, по таблице 10.1 принимаем С`=110л/ч [1] ,
п - количество поголовья животных, 200голов.
Требуемое количество воздуха подаваемого вентилятором. м³/ч.
L=1,2·С/(С2-С1);
L=1,2·22000/(2,5-0,3)=12000 м³/ч
Расчетная кратность воздухообмена.
К=L/V=12000/4057=3
V-объем вентилируемого помещения, равняется 4057м³
L-требуемое количество воздуха, подаваемого вентилятором,
Часовой воздухообмен по удалению излишней влаги, г/м³.
Lи=1,1·W1/(d2-d1);
где, W1-влага, выделяемая животными внутри помещения
d2-допустимое влагосодержание воздуха, г/кг
d1-влагосодержание наружного воздуха, г/кг
Lи=1,1·28600/(7,52-3,42)=5200 г/м³
Влага выделяемая животными
W1=w·N=143·200=28600 г/ч
где, w-влага выделяемая одним животным w=143 г/ч (л-1)
N-количество животных
Допустимое влагосодержание внутри помещения
d2=d2нас·φ2; г/м³
где, d2нас-влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре +10ºС по табл.10.3 (л-2) d2нас=9,4 г/м³
φ-допустимая относительная влажность внутри помещения, (л-2) φ=0,8
d2=9,4·0,8=7,52 г/м³
Влагосодержание наружного воздуха.
d1=d1нас·φ=3,81·0,9=3,42
где d1нас-влагосодержание насыщенного наружного воздуха
φ-относительная влажность наружного воздуха.
Т.к. сведений значений расчетной температуры и относительной влажности наружного воздуха нет, то ориентировочно расчетную температуру наружного воздуха можно принять равной -3ºС и при такой температуре d1нас=3,81 φ=0.9
Давление вентилятора.
Р=Рд+Рс; Па
где, Рд и Рс-динамические и статические составляющие давления вентилятора.
Р=105,6+1154,9=1260,5 Па
Динамическая составляющая давления
Рд=ρ·V²/2=1,25·13²/2=105,6 кг/м³
где, ρ-плотность воздуха
V-скорость воздуха, м/с V=10…15м/с [1]
Определяем плотность воздуха.
ρ=ρ0/(1+α·U)=1,29/(1+0,003·10)=1,25кг/м³
где, ρ0-плотность воздуха при 0ºС ρ0=1,29 кг/м³ стр34 [1]
U-температура воздуха
α-коэффициент, учитывающий относительное увеличение объема воздуха при нагревание его на один градус, α=0,003 [1]
Статическая составляющая давления.
Рс=l·h+Рм; Па
где, Lh-потеря давления, затрачиваемое на преодоление трения частиц воздуха о стенки трубопровода.
l-длина трубопроводов, равная 66,6м
h-потери давления на 1 метр трубопровода, Па/м
Рм-потери давления затрачиваемое на преодоление местных сопротивлений.
Рс=66,8·1.8+1035,1=1154,9 Па
Потери напора на 1 метре трубопровода.
h=64,8·V ·/d ·(ρ/1,29) =64,8·13· /750 ·(1,25/1,29) =1,8 Па/м
где, V-скорость воздуха в трубопроводе, м/с
d-диаметр трубопровода
d=2·а·в/(а+в); мм
где, а и в стороны прямоугольного сечения трубопровода а=1000мм в=600мм (л-5)
d=2·1000·600/(1000+600)=750 мм
Потери напора в местных сопротивлениях.
Рм=Σξ·Рд=Σξ·ρ·U²/2=9,8·1,25·13²/2=1035 Па/м
где, ξ-коэффициент местного сопротивления, Σξ=9,8 стр.75(л-2)
Вентилятор подбираем по их аэродинамическим характеристикам. По наибольшему значению L и расчетному значению Р.
С учетом равномерного распределения вентиляторов в коровнике выбираем вентилятор Ц4-70 с подачей L=6000 м³/ч, при давлении 630 Па.
Ц4-70 N5 n=1350 об/мин η=0,8
Определяем число вентиляторов.
n=L/Lв;
где, Lв- подача воздуха одним вентилятором.
n=12000/6000=2
Принимаем 2 вентилятора, один из которых будет располагаться в начале здания, другой в конце здания.
Масса воздуха проходящего через вентилятор.
m1=ρ·S·V; кг/с
где, ρ - плотность наружного воздуха, ρ=1,29кг/м³ [1]
S - площадь сечения трубопроводов S=0,6м² [2]
m1=1,29·0,6·13=10 кг/с
Полезная мощность вентилятора.
Рпол=m1·V²/2=10·13²/2=845Вт
Мощность электродвигателя для вентилятора.
Р=Q·Р/1000·ηв·ηп; кВт
где, Q-подача вентилятора Q=1,6м³
Р - давление, создаваемое вентилятором Р=630Па
ηв - КПД вентилятора ηв=0,8
ηп - КПД передачи ηп=0,95, для ременной передачи [1]
Р = 1,6·630/1000·0,8·0,95=1,3 кВт
Расчетная мощность двигателя для вентилятора.
Рр = Кз·Р = 1,15·1,3=1,5 кВт
где, Кз- коэффициент запаса Кз=1,15 [1]
Для вентилятора выбираем электродвигатель серии RA100L4 с Рн=1,5 кВт Iн=4А
Расчет калорифера.
Определяем мощность калорифера.
Рк=Qк/860·ηк; кВт