Проблема производства продукции животноводства на основе научно-технического прогресса в сельском хозяйстве

3. При t_н = +5⁰С t_в = +16⁰С ц = 70%

4. При t_н = +21,6⁰С t_в = +27,6⁰С ц = 60%

В летний период времени внутренняя температура воздуха принимается на 6⁰С выше наружной.

Средний вес одного животного принят 50 кг. выделение одного животного:

1. Тепловыделение 176ккал\г = 7392Кдж\г

2. Углекислый газ 29л\г

3. Водяные пары 75г\г

Выделение всего поголовья:

1. Тепло 176*2040=360000ккал\г = 1512000 кДж\г

2. Углекислый газ 29*2040 = 59200 л\г

3. Водяные пары 75*2040 = 153100 г\г.

Внутренний объем помещения равен 5070м³. Теплопотери свинарника при температуре -26⁰С:

Где k - коэффициент теплопередачи отдельных элементов здания.

1. Стены k = 1,18 ккал\м²*г*град. F = 2000м².

2. Потолок (железобетонные перекрытия) k = 1,18 ккал\м²*г*град. F = 450м².

3. Окна двойные при деревянных переплётах k = 2,3 ккал\м²*г*град. F = 200м².

4. Ворота и двери k = 4 ккал\м²*г*град. F = 21м².

F - поверхность элементов здания.

t_в - температура внутри здания.

t_н - температура наружного воздуха.

Для здания с учетом обдувания ветром и расположения делают надбавку в размере 10% (Г. Я. Балнбердин стр 39).

Потери тепла через полы

Где K_ц=0,4ккал/м²*г*град условный коэффициент теплопередачи пола.

Общие потери при:

t_н = -15⁰C Q_п=617400 кДж/г.

t_н = +5⁰C Q_п=306600 кДж/г.

t_н = +21,6⁰C Q_п=28500 кДж/г.

Избытки тепла в помещении равны при различных температурах:

t_н = -26⁰C Q_изб=360000 -196297 = 163703ккал/г =687553 кДж/г.

t_н = -15⁰C Q_изб=360000 -147000 = 213000ккал/г =894600 кДж/г.

t_н = +5⁰C Q_изб=360000 -73000 = 287000ккал/г =1205400 кДж/г.

При принятой температуре внешнего воздуха +27,6 тепловыделение уменьшается на 25% и составляет

Q=360000*0,75=270000ккал/г = 1334000кДж/г.

Тогда избытки тепла при t_н =+21,6⁰С

Q_изб = =270000-28500=241500 ккал/г = 1014300кДж/г.

Вентиляционный объем воздуха в свинарнике определится из условия ассимиляции вредностей по борьбе с СО₂, влаговыделением и избыточным теплом в помещении.

1. Объем вентиляционного воздуха по борьбе с углекислым газом (СО₂)

Где m - число животных, p - количество углекислого газ, выделяемого одним животным, P₁ - предельно допустимое количество углекислого газа в воздухе помещения л/м³, p₂ - содержание углекислого газа в воздухе.

Кратность объема воздуха:



2. Объем вентиляционного воздуха по борьбе по борьбе с влаговыделением (Н₂О)

Где b - количество выделяемых паров одним животным, b₁ - предельно - допустимое количество водяных паров в воздухе помещения при различной температуре наружного воздуха в г/ м³., b₂ - содержание водяных паров в свежем приточном воздухе г/ м³.

При температуре в -26 градусов

t_н= - 15⁰С L_во = 18850м³/г k = 4

t_н= + 5⁰С L_во = 38900м³/г k = 8

t_н= + 21,6⁰С L_во = 38000м³/г k = 8

3. По борьбе с теплоизбытками

Где Q_изб - избытки тепла в помещении, с - 0,24ккал/кг*град - теплоемкость воздуха, г - 1,23 - плотность воздуха, t_доп = допустимая температура воздуха внутри свинарника, t_пр = 5⁰С - температура принятого воздуха.

При температуре в -26 градусов

t_н= - 15⁰С L_во = 64500м³/г k = 12,7

t_н= + 5⁰С L_во = 87000м³/г k = 17

t_н= + 21,6⁰С L_во = 133800м³/г k = 26

На основании расчетов видно, что кратность воздухообмена большая, поэтому принимаем приточно - вытяжную вентиляцию с механическим побуждением и подогревом приточного воздуха до +5⁰С.

Приточная вентиляция.

В зимний период года при t_н = - 15⁰С и ниже проектируется четыре приточные установки производительностью 15000м³/г каждая. В свинарник зимой подается в среднем 60000м³/г подогретого до 5 градусов воздуха.

Вытяжная вентиляция - естественная. Количества тепла для подогрева приточного воздуха до 5⁰С равно: t_д= 5⁰С; t_н = -26⁰С

Q_t=L*c*г*(t_д - t_н) = 60000*24*1,23*(5+26)=558000ккал/г =2343600кДж/г

На одну приточную установку расход тепла равен: 558000:4 =139500кка/г = 585900кДж/г

В качестве теплоносителя служит пар давлением 3 атм и температурой 132,9⁰С.

Поверхность нагрева калорифера равна

м²

Где Q_т¹ - расход тепла на одну установку.

k = 28,4 - коэффициент теплопередачи калорифера.

t - температура теплоносителя.



.

Принимая во внимание потери тепла паром в трубопроводе, колебание температуры до - 30 градусов и ниже, потери тепла калориферной установки, принимаем калорифер КФБ-10, поверхностью нагрева 61 м². Так как на одну установку приходится приточного воздуха 15000м³/г, то принимаем к установке центробежный вентилятор Ц4-70N8 n=960об/мин.

Мощность электродвигателя для привода вентилятора

V - часовая производительность вентилятора

Н_в - полный напор вентилятора в мм. вод. ст.

Подбираем двигатель А-61-6, N которого 7кВт и n = 970об/ мин.

Калориферная установка устанавливается в отдельной вентиляционной камере.

Вытяжная вентиляция

Мощность вытяжной вентиляции определяется по летнему режиму и составляет 133800 м³/г.

Для местного отсоса воздуха из места удаления навоза проектируются 2 вентиляционные камеры., производительность каждой 10000 м³/г с установкой вентиляторов Ц4-70N7.

Мощность электродвигателя для приводов вентиляторов имеющих напор 45 мм.вод.ст равен 2,8кВт и имеет 950 об/мин.

На крыше свинарника установлены 4 вытяжные шахты с осевыми вентиляторами МЦ N10 производительностью 30000 м³/г каждый. Общее количество воздуха удаляемое этими вентиляторами составляет 120000 м³/г.

Сечение вытяжной шахты 2,25 м². Скорость воздуха в шахте при полностью открытом клапане составляет 3,7м/с. Мощьность электродвигателя вентилятора

9. Эксплуатационные графики загрузки технологического оборудования, расхода воды, пара и электроэнергии

Снабжение водой предусматривается от наружного внутрифермерского водопровода, обеспечивающего бесперебойную подачу воды питьевого качества. Нормы потребления приняты согласно нормативов на производственные и хозяйственно питьевые нужды.

Расчет водопотребления рассчитывается следующим образом:

a) Среднесуточный расход воды каждым видом потребителей

Q'_ср.сут = m'*g' л/сут.

b) Общий средне суточный расход воды всеми потребителями

Q_ср.сут= У Q'_ср.сут.

c) Ввиду неравномерности водопотребления в течении суток рассчитывают максимальный суточный расход воды Q'_max.сут. для каждого вида потребителей.

Q'_max.сут = Q'_ср.сут*б л/сут.



б - коэффициент суточной неравномерности.

Суточный максимальный расход для хозяйства в целом

Q_max.сут= У Q'_max.сут.

Затем определяют часовой расход воды и по хозяйству и секундный расход воды q_сек= л/сек.

Расчет сводят в таблицу.

А) для кормоцеха.

Наименование водопотребителей	Норма водопотребления в литрах	Коэффициэнт часов неравномерности	Расход воды. М3
			Час	сутки
Охладитель	3800л/г	1	3,8	57
Варочный котёл	30000	1	3,0	3,0
Смеситель	20000	1	3,0
Мытье котлов			0,1	0,2
Хоз. Питьевые нужды	На 25 человек	2,3	0,54	0,2
душевая	375л	1	0,375	0,75
Итого			9,81	61,15

Вода для варочных котлов и смесителей используется нагретая в охладителях. Q_{max сут 1}=61,15 м³ что составляет 2,7 л/сек.

Расход воды на поение свиней: при влажности кормов 80% (по данным ВИЭСХа) составляет 1,5 литра на 1 голову в сутки при автопоении.

Q_max2 = 20000*1.5=30000 л/ч.

Q_{max час}= 30000:24 = 1250л/ч = 1,25м³/ч.

Для гидросмыва навоза проектируется отдельная водонососная станция, установленные насосы 4К-8 производительностью 100м³/ч или 33л/сек создают рабочее давление в сети 50 метров водяного столба или 5 атмосфер. Включение производится 4 раза в сутки по 40 секунд.

Суточный расход воды на гидросмыв составит:

Q_сут⁼V*t*n*i

Где V - производительность насоса

t - продолжительность работы насоса в секундах

n - количество включений

i - количество насосов.

Q_сут⁼33*40*4*2 = 10560л/сут = 10,56 м³/сут.

Принимаем для мытья кормушек, смыва навоза в логове 5м³/ сут

Расход воды на хозяйственно - бытовые нужды в бытовых помещениях на 50 человек Q_быт = 60*50 = 3000л/сут

Общий расход по свиноферме Q_об =61,15+45,56+3 = 109,71 = 110м³/сут.

Определим диаметр трубопровода

.

Принимаем d=100мм. скорость воды в трубах 1м/сек.

Строим график водопотребления в зависимости от распорядка дня на ферме и работы механизмов, распределяем по часам в процентах от максимального суточного расхода воды на ферме.

Часы суток	Часовое потребление в% от общего расхода	Расход воды	Часы суток	Часовое потребление в% от общего расхода	Расход воды
0-1	4	4,4	12-13	3	3,3
1-2	4	4,4	13-14	2	2,2
2-3	4	4,4	14-15	2	2,2
3-4	4	4,4	15-16	2	2,2
4-5	4	4,4	16-17	4	4,4
5-6	8	8,8	17-18	10	11,0
6-7	4	4,4	18-19	5	5,5
7-8	10	11,0	19-20	4	4,4
8-9	4	4,4	20-21	3	3,3
9-10	3	3,3	21-22	5	5,5
10-11	2	2,2	22-23	3	3,3
11-12	7	7,7	23-24	3	3,3

Из графика определяется величина коэффициента часовой неравномерности, как отношение максимальной ординаты к средней ординате.

У_ср = 100:24=4,1

Тогда коэффициент часовой неравномерности неравномерности равен б = 10:4,1 = 2,44

Максимальное водопотребление наблюдается в часы кормления, уборки помещения от навоза гидросмывом.

Затем составляется суточный график работы всех машин, который дает возможность правильно увидеть во времени работу отдельных машини оборудования, установить степень загрузки их и определить взаимосвязь работы кормоприготовительного отделения с режимом кормления животных. График является основой в проектировании электроэнергии и оборудования.

Все машины приводятся в действие от электродвигателей, но энергетические затраты характеризуются общей установленной и максимально потребляемой мощностью и величиной суточного расхода энергии. Для определения этих величин по графику загрузки машин строится график потребления электроэнергии.

Электроснабжение кормоприготовительного цеха предусматривается от электросети 380\220 В. Оснащенность кормоцеха согласно техническим нормам для различных помещений разная.

Установленная мощность определяется по формуле

N₁=F₁*g₁

Где F₁ - площадь помещения в м²

расчетные данные сводятся в таблицу. Расчетная мощьность освещения свинарников из условия норм освещенности 1,5 Вт на 1м². Для всех свинарников N_св = 2000*1,5*10 = 30000 Вт

Уличное освещение 15 светильников по 75 Вт

N_ул=75*15=1125Вт

Таблица мощности электроосвещения кормоцеха

Наименование помещений	Площадь, м2	Удельная мощность, Вт/м2	Общая установленная мощность, кВт
Склад концкормов	270,4	4,3	1,2
Приемная концкормов	66,1	12,7	0,8
Помещение для вальцевого станка	170,1	10,2	1,8
Помещение для вальцевого станка	66,1	14,7	0,9
Компресорная	28,5	16,0	0,45
Гардеробная	15,2	28,5	0,4
Дежурная	15,5	21,5	0,3
Диспетчерская	9,3	28,5	0,3
Бытовые помещения	13,4	28,5	0,36
Тамбуры	6		0,12
Навес для пищевых отходов	294,0	2,5	0,8
Освещение входов			0,3
Итого			9,51



Расход электроэнергии свинофермы на освещение составляет с 16 часов до 9 часов N₀= (30+1.125+9.51)*17=680кВт*ч

В расчет взято зимнее время года. Общий расход электроэнергии по ферме 730+680 = 1310кВт*ч.

Определяем расход кормоцеха: количество тепла для варки пищевых отходов в котлах: в котёл загружается 5000 кг отходов, количество воды, добавляемое в отходы 600л в каждый бак котлов.

Начальная температура пищевых отходов 2⁰С, температура воды 15⁰С. Конечная температура отходов и воды 100⁰С.

Расход тепла на нагрев кормов: Q₁ =с*с*(t-t₁) = 5000*0.65*(100-2) = 1337700кДж/ч.

Где с - количество пищевых отходов в кг при температуре 100 градусов, с- удельная теплоемкость отходов при температуре 2 градуса.

Потери тепла в окружающую среду

Q₂ = F*в*(t_ст-t_в)*Т

F - площадь поверхности теплоотдачи = 20м². в - коэффициент теплоотдачи

в=7,8+0,047*(100-50)=10.

t_ст - средняя температура стенок котла,

t_в= температура воздуха.

Q₂ = 20*10*(100-5)=19000 ккал/г = 79800кДж/г.

Расход тепла на нагрев воды.

Q₃=p₁*c*(t-t₂) = 600*1*(100-15) = 214200кДж/ч.

Общий расход тепла Q=Q₁+Q₂+Q₃=318500+19000+51000=388500 ккал/ч = кДж/ч.

Расход пара в кг:

i - энтальная пара, i_k -энтальная конденсата.

В течении смены должно сварится пищевых отходов с добавлением воды 56000кг. а в сутки 56000*2 = 112000кг. В один котел загружают 5000кг.

Потребуется котлов 112000:5000 = 23 шт.

Расход пара в сутки: D_сут=690*23=15870кг. В час это составит 1134кг/ч.

Учитывая неравномерность и потери на утечку пара, разную температуру в зимний период принимаем D_час = 1500кг/ч.

Удельный расход пара на еденицу продукции d= 690:5000 = 0,14.

Это показывает, что на приготовление 1 кг. кормов расход пара составляет 0,14 кг.

Расход тепла на отопление определены по удельной тепловой характеристике и строительной кубатуре отапливаемой части здания.

Расход тепла на отопление служебно - бытовых помещений: Q₁ = 0.6*440*(18+26)=11600ккал/ч = 48720кДж/ч.

Расход тепла на отопление производственных помещений Q₂=0,6*1096*(5+26)=20400ккал/ч = 85680кДж/ч.

Общий расход тепла Q =Q₁+Q₂ = 11600+20400 = 32000 ккал/ч = 134400кДж/ч.

Учитывая потери тепла трубопроводами, прокладываемыми в неотапливаемых помещениях, принимаем коэффициент потерь 1,3.

Тогда Q = 32000*1,3=42000 ккал/ч = 176400кДж/ч.

В помещении бытовок имеется душевая кабина, где расходуется 500л воды в час с температурой 37⁰С.

Расход тепла для подогрева воды составит: Q = 500*1*(37-5) = 16000 ккал/ч = 67200кДж/ч.

Количество ткпла для подогрева приточного воздуха для вентиляции свинарников равно Q_t=558000 ккал/ч на каждый свинарник. Свинарников 5, значит общее количество тепла 5*558000 = 2790000 ккал/ч = 1171800кДж/ч

Количества тепла, расходуемое фермой на отопление:

Q_o = 42000+16000+2790000 = 2848000 ккал/ч = 1196160 кДж/ч

Тогда расход пара D₂ =.

Общий расход пара на ферме D = 505+1500=2005кг/ч.

10. Архитектурно-строительная часть

Кормоприготовительный цех запроектирован в составе следующих помещений:

1. Приемная на 2 нории, расположенные в торцовой части здания, имеет два приемника размещающих около 4 тонн комбикормов.

2. Склад комбикормов и зерна силосного типа, состоит из секций размером 3 х3 метров в количестве 32 штук. В верхней части предусматривается устройство площадок для обслуживание приводов 2 норий и входов в помещение склада концкормов.

3. Навес для пищевых отходов с приемником для варочных котлов. Под навесом расположены четыре варочных котла и емкость для жидких кормов. Площадка и полы под навесом имеют уклон в сторону варочных котлов для стока жидкости от пищевых отходов в варочные котлы.

4. кормоприготовительное помещения примыкает к торцовой части помещения склада конце кормов. Производственная часть отделение расположено на первом и втором этажах. На первом этаже предусмотрен приямок для установки пневмонагнетателей.

5. Компрессорная расположена в торцовой части здания кормоцеха, изолирована от других помещений и имеет самостоятельный вход.

6. Бытовые помещения расположены на первом этаже в торцовой части здания. Вход на второй этаж производственного отделения запроектирован в одном из отсеков хранилища кормов. На втором этаже производственного помещения располагается пульт управления. Электрощитовая расположена в подсилосном помещении и имеет вход с лестничный клетки.

Стены здания кирпичные, за исключением стен силосов склада концкормов, которые приняты сборные железобетонные. Стенки склада состоят из сборных железобетонных блоков размером 3х3 метров.

Фундаменты - под кирпичные стены из бетонных блоков, под колонны железобетонные. Перекрытия в помещении приготовление кормов деревянные по металлическим балкам, под остальными железобетонное. Кровля под помещениями рубероидная с уклоном 1:12, в три слоя с слоем гравия, в топленного в битумную мастику по верхнему слою.

Стены здания свинарников сборные железобетонные, за исключением стен вентиляционных камер и перегородок, которые выполняются из красного кирпича. Фундаменты под стены из бетона и бутобетона.

Кровля рулонная по утеплителю с устройством пароизоляции и гидроизоляции. Полы в логовах кирпичные по утепленному основанию из керамзита, в остальных помещениях бетонные.

Ограждение станков - сборное железобетонное толщиной 6 сантиметров. Ограждение перед кормушками - качающаяся металлическая решетка высотой 0, 9 метра.

Кормушки и лотки в каналах навозоудаления запроектированы из асбестоцементных труб диаметром 428/2. Окна и двери окрашиваются масляной краской за 2 раза. Приточная вентиляция осуществляется по подпольным вентиляционным каналам из бетона и распределение воздуха по свинарнику осуществляется через приточные тумбы, расположенные вдоль стен, тумбы кирпичные.

Подземный резервуар для Чистой воды имеет емкость 100 метров кубических, запроектирован по типовому проекту. Насосная станция для гидросмыва кирпичная с устройством 2 фундаментов для двух насосов 4К- 8 производительностью 100 метров кубических в час или 33 литры в секунду.

Насосная станция канализационная, Кирпичная с устройством фундаментов для двух насосов 4 НФ производительностью 50 литров в секунду.

11. Прочностной расчёт

Машины для подачи сжатого воздуха при давлении свыше 3 атм называются компрессорами. По конструкции и принципу действия различают компрессоры поршневые, центробежные и ротационные.

Поршневые компресоры отличаются высоким КПД, однако они имеют ряд существенных недостатков, свойственных всем машинам с возвратно-поступательным принципом действия: тихий ход, большие габариты, чувствительность к загрязнению.

По принципу работы и чередованию процессов всасывания и нагнетания поршневые компрессоры ни чем не отличаются от поршневых насосов.

Компрессоры классифицируются следующим образом:

1. По способу действия: простого и двойного действия.

2. По расположению оси цилиндра: горизонтальные, вертикальные, звёздчатым расположением.

3. По числу ступеней: одноступенчатые, двухступенчатые, многоступенчатые.

4. По числу цилиндров: одноцилиндровые, много цилиндровые.

5. По конечному давлению: низкого до 10 атм, высокого до 1000атм.

6. По способу охлаждени: водяные, воздушные.

7. По числу оборотов: тихоходные - до 200оборотов в минуту, среднеходные - от 200 до 250 оборотов в минуту, быстроходные - от 250 до 1000 оборотов в минуту.

8. По роду сжимаемого газа: водушные, кислородные и т. д.

9. По установке: стационарные, передвижные.

Компрессоры как простого так и двойного действия применяются одноцилиндровые и много цилиндровые.

Компрессоры в которых воздух сжимается только 1 раз, после чего выталкивается в воздухосборник, называется одноступенчатыми.

Одноступенчатые компрессоры могут иметь один или несколько цилиндров. В последнем случае цилиндры работают параллельно, то есть подают сжатый воздух в один общий воздухопровод.

В нашем кормоцехзе применяется компрессор 2-х цилиндровый, 2-х ступенчатый, производительностью 10м³/мин = 0,17м³/с.

Давление нагнетания 0,8Мпа.

Число оборотов 800

Диаметр цилиндров 220мм.

Ход поршня 300мм.

Производительность компрессора

Где F площадь поршня = = 0.04м²

S - ход поршня = 0,3м

n - число оборотов.

Q=.

Средняя скорость поршня определяется формулой = 8м/с.

Поршневые машины, в том числе поршневые компрессор, отличаются не равномерностью движения поршня - скорость его изменяется по закону синусоиды. Компрессоры в течении хода поршня подают воздух не равномерно и отдельными порциями.

Для получения равномерной струи воздуха по линии подачи его к потребителю устанавливается вблизи от компрессора, вне помещения воздухосборник, который представляет собой прочный закрытый цилиндрический резервуар, выполненный из котельного железа толщиной от 6 до 200мм и снабженный предохранительными клапанами, а так же спусковым краном.

Определяем объем воздухосборника:

Где K - 0,55для компрессора простого действия, F - площадь поршня, S - ход поршня,

В нашем компрессоре принята система водяного охлаждения. Это потребовалось в связи с тем, что увеличились нагрузки на компрессор.

Расчет воздухопровода.

Расчет воздухопровода заключается в подборе диаметров труб и определении сумарных потерь воздуха и давления. У нас есть 5 участков где происходит расход сжатого воздуха.

1. Пневмонагнетатели с кормопроводом16,8 м³/мин

2. Пневмоцилиндры у пневмонагнетателя 0,06 м³/мин

3. Пневмоцилиндры в кормоцехе 0,3 м³/мин

4. Пневмоцилиндры у накопителей в свинарниках 0,6 м³/мин

5. Пневмоцилиндры варочного котла 0,15 м³/мин

Всего 18,11 м³/мин

Общая длинна воздухопровода составляет 620 м.

1 участок - 60м

2 участок - 100м.

3 участок - 240м.

4 участок - 120м.

5 участок - 100м.

Определяем потребную производительность компрессорной установки. Q = 1,15*18,11 = 20,8 м³/мин.

Но так как пневмоагрегаты работают не постоянно, то берём 50% производительности то есть 10 м³/мин.

Потери воздуха в неплотностях сети воздуха q_gjn = 20,8-18,11 = 2,69 м³/мин.

Определим расход на отдельных участках.

1. м³м³.

2. м³м³.

3. м³м³.

4. м³м³.

5. м³м³.

Определим внутренний диаметр воздухопровода.

Где скорость воздуха по трубам = 20м/с.

1.

2.

3.

4.

5. .

Средний диаметр трубы 0,05м. Принимаем внутренний диаметр трубы 50 мм.

12. Расчет кормопровода и котла

Скорость транспортировки кормов 2м/с. Расход сжатого воздуха:

.

Где Q = 0,17м³/с - производительность установки, Дp - потери давления в кормопроводе 0,1*0,42 = 0,042Мпа, ц = 0,2.

.

Вместимость продувного котла

.

Где t_ц - продолжительность цикла продувки:

.

Примем значение 360 для полноты продувки.

Определим диаметр и сечение кормопровода.

.

Принимаем 150 мм.

Вместимость ресивера.

Потребная мощность электродвигателя для привода компрессора.

.

Где p_k- давление создаваемое компрессором, мПа

K_k - коэффициент запаса мощности 1,12

?_к - КПД компрессора = 0,75

?_пр - КПД привода = 1

Изменение величины длинны стального трубопровода.

Где = 10⁰С

L =528м.

Расчет тонкостенной цилиндрической обечайки работающий под внутренним давлением

Где p - внутреннее давление 0,4МПа.

D_в - внутренний диаметр цилиндрический обечайки 1800мм.

[G_p] - допускаемое напряжение = 100мПа.

K_m - коэффициэнт прочности сварочного шва - 0,7

h_k - прибавка на коррозию 3 мм.

Высота выпуклой части h=363мм. Внутренний радиус выпуклой части R₀=(R_н-д)?D_н, R₀=(1700-8)=1692?D_н.

Нижний радиус переходной дуги днища r_н = 181,6мм.

Высота цилиндрического борта днища при толщине стенки 8мм составляет H =50мм.

Левое отверстие имеет диаметр 600мм.

Сила выдавливающая прокладку из фланца:

F=p*р*D_в*д_п

Где p = 0,4мПа - давление внутри котла, д_п - 1 мм - толщина прокладки, D_в = 189 мм - внутренний диаметр.

F= 0,4*3,14*189=237 Н.

Сила трения препятствующая выдавливанию прокладки определяется по формуле:

F=f*p_уд*А_п.

Где f - коэффициент трения = 0,15, А_п - поверхность прокладки = 24 мм²., p_уд= 29Мпа.

F=0,15*29*24=104,4Н

Условия не выдавливания.

f*p_уд(D_н²-D_в²)>4pD_ву_п

0,15*29*57856>4,04*189

25167>302

Условие выполняется.

Сепаратор

Для отделения металлических включений из отходов предлагается магнитно-ленточный сепаратор.

Сепаратор установлен перпендикулярно ленточному конвейеру который подает пищевые отходы в дробилку. Находящиеся металлические включения притягиваются электромагнитом через прорезиненную ленту, так как лента двигается, то включения удерживаются на ленточной поверхности её в зоне действия электромагнита, которое прекратится в точке А и магнитные включения попадают в бункер.

Расчет электромагнитных грузозахватных устройств применительно к данному процессу. Учитывая агрессивную среду и тяжёлые условия работы (вытаскивание металлического предмета из вязкой массы пищевых отходов) притягивающую силу электромагнита принимаем с запасом на Н.

Где в - коэффициент запаса, в=1,1…1,15;

- сила тяжести груза, Н

F=1.15*500=575Н

Воздушный зазор д между грузом и полюсами электромагнита, учитывая толщину ленты, невозможность обеспечение плотного контакта по всей поверхности металлических включений, неравномерность расположения пищевых отходов на ленточном конвейере, сопротивление перемещению включений из пищевых отходов, можно принять 0,5…5см.

По F и д определим конструктивный фактор электромагнита

Магнитную индукцию В в воздушном зазоре принимаем равную 5*10³Гс (Гаусс), соотношение площади внутреннего и наружного полюсов б = 0,7. Коэффициент учитывающий соотношение полезных проводимостей наружного и внутреннего полюсов принимаем k=0,9.

Площадь внутреннего полюса

.

Площадь наружного полюса

.

Диаметр внутреннего полюса

Диаметр сердечника

.

Необходимое число ампер-витков катушки электромагнитных

.

Принимаем размер абсолютного пространства ExН = 50х20 см, т.е 1000см²

Коэффициент заполнения принимаем k_зап=0,5.

Диаметр провода среднего витка обмотки



Длинна провода среднего витка

Удельное электрического сопротивление медного провода .

Мощность катушки

Допуская нагрузку на площадь сечения обмотки - 2А/мм² выбираем сечение провода f = 30мм².

Необходимое число витков

n =J_n/J = 1260.

Общая длинна обмоточного провода L=l_ср=2,2*1260=2700м.

Внутренний диаметр наружного полюса электромагнита

D_в=D_ср+2E=20.4*2*50=120см.

Ширину наружного полюса принимаем с=8см.

Наружный диаметр электромагнита

D_н=D_в+2С = 120+2*8=136см.

Расчет вращающейся оси ведомого барабана сепаратора производим на прочность.

Вращающаяся ось с насаженным барабаном для ленты рассчитывается на изгиб, как балка на шарнирных опорах. За центры шарнирных опор принимаем середины подшипников.

Сила F₁ = F₂ = F_макс/2.

F_макс = определяется по эксплуатационным нагрузкам (сила притяжения электромагнита, сила трения ленты, сила натяжения ленты, сопротивление металлических включений вытягиваемых из отходов).

F_макс ? 4000Н.

Сила F₁=4000/2=2000Н.

Тогда, изгибающийся момент М_изг = F₁*Q=2000*0,15 = 300Нм.

Принимаем материал оси, для которой при знакопеременной нагрузке допустимое напряжение на изгиб [_и]=85Мпа.

Требуемый диаметр оси определим из формулы напряжения в поперечном сечении _и=, где W - момент сопротивления сечения, откуда получаем

d==43мм.

13. Расчет внутрицехового пневмотранспорта

Расчёт движения кормовой смеси по трубопроводу плотностью 1000кг/м³, влажностью W = 82% - 84% определяется по критерию Рейнольда:



Где - скорость потока смеси, = 3м/с.

d - диаметр трубопровода, м.

г - кинематический коэффициент вязкости структурированных жидкостей, м²/с.

Где µ - динамическая вязкость массы, µ=0,234Па*с,

- плотность массы, равна 1000кг/м³.

Диаметр кормопровода находится по формуле

Где Q - объемная подача установки, м³/ч.

- скорость массы, м/с.

Объемная подача установки (продуваемого котла)

Где V_раб=V_расч+0,3*V_рас = 5+0,3*5=6,5м³.

Тогда объемная подача:

Q=50*V_раб = 50*6,5=325м³/ч.



Определим диаметр

В итоге движение массы в кормопроводе будет равно:

Так как R_e=2500>1400, то для структурированной жидкости режим двигателя турбуляжный, что соответствует дополнительному перемешиванию массы.

Объем V'_рас сжатого воздуха, предназначенного для обеспечения необходимого расхода воздуха и равномерной подачи кормов рассчитывается следующим образом:

Где P_раб - рабочее давление, P_раб=P_рас - 40кПа;

P_рас - давление в ресивере = 500кПа;

V_раб - рабочая вместимость продувочного котла = 6,5м³;

V_т - вместимость трубопровода для транспортировки смеси, м³.

Где d - диаметр трубопровода кормовой смеси, м

l - длинна кормопровода, l = 200м.

тогда м³

Тогда P_раб = 500-40 =160 кПа

м³.

Продолжительность опорожнения продувочного котла .

Прочность трубопровода по допускаемому давлению рассчитаем при помощи формулы: Мпа.

Где -допустимое напряжение на растяжение для материала трубы.

- толщина стенки трубопровода для транспортировки кормосмесей под давлением [P] = 5мПа;

- внутренний диаметр трубы, мм;

Из этой формулы определяем требуемую толщину кормопровода:

Принимаем трубу диаметром 200мм стальную бесшовную по ГОСТ 8132-78 толщиной стенки 5мм, длинной кратной 1250мм, марка стали 5.

Определим полную вместимость ресивера: ,

.

Расчет на прочность стенок варочного и продувного котлов, сварных швов. При отношении Д_н/Д_в1,5 цилиндрических обегаек относятся к тонкостенным.

Расчет тонкостенных цилиндрических обегаек, работающих под внутренним давлением, проводят по формуле:



Где p - внутреннее давление, p = 5мПа;

- допустимое напряжение на растяжение = 0,5, для цилиндрических обегаек можно принять = 100Мпа при температуре стенки t<250⁰C;

- коэффициент прочности сварочного шва цилиндрической обегайки при растяжении, он равен 0,7.

= 0,5…1 мм - прибавка толщины на коррозию.

Изгибающий момент в центре днища .

Сумбалочный момент в месте стыковки (сварки) днища и стенки цилиндра (обегайки)

.

Максимальное напряжение

.

Варочные, продувочные котлы имеют электрические днища и крышки.

Высота h выпуклой части составляет 0,2D_в = 0,2*1600 = 320мм.

Внутренний радиус выпуклой части

R₀ =R_н- = 800-6=794мм

Отверстие для загрузки материала варочный котёл (пищевые отходы), в продувочный котёл (получающиеся корма) должны быть расположены по центру.

Стенки конических днищ продувочных котлов, находящихся под внутренним давлением, разрушаются как по периметру сечения, так и по образующимся конусам. При этом, напряжение, возникающее вдоль образующей конуса в два раза выше, чем в поперечном сечении, поэтому их рассчитывают по прочности сечения, лежащего по образующей конуса.

Толщина конического днища определяется выражением:

Где б - половина центрального угла, б = 60⁰

Для соединения кормопровода и крышек с корпусами применяют соединители состоящие из двух фланцев и зажатой между ними прокладки.

Сила выдавливания прокладки из фланца

Где p - давление; - внутренний диаметр прокладки, мм; - толщина прокладки, мм.

F = 0.5*3.14*200*1.5 = 471Н.

Сила трения препятствующая выдавливанию прокладки, которая возникает на поверхности фланца под воздействием нормального давления P₁созданного в результате затяжки болтов определим из формулы:

F = f*p₁*A_п

Где f - коэффициент трения о поверхность фланца, колеблется от 0,1 до 0,15;

P₁ - давление необходимое для деформирования прокладки, P₁ = 3Мпа.

A_п - поверхность прокладки, А = 4549мм².

F=0.15*3*4549 = 2047 Н

Условие не выдавливания прокладки

0.3*0.15*(214²-200²)>4*3*200*1.5

5795>2500

Условие выполняется, соединение герметичное, прокладка не выдавится.

14. Экономическое обоснование проекта

1. Стоимость машин и оборудования установленного на ферме составляет 63250 рублей. Стоимость монтажных работ 6325руб.

2. Стоимость кормов.

Наименование кормов	потребность	Стоимость 1ц.	Суточная стоимость, руб	Общая стоимость за год
Пищевые отходы	1000 ц/сут	1,8	1800	667000
Концкорма	400 ц/сут	8	3200	1168000
Минеральные и др. корма.	200 т/сут		20	4000
			5020	1830000

3. Стоимость вновь вводимых построек на ферме:

А) стоимость кормоцеха:

1 м³ зерносклада и кормоприготовительного цеха - 11,64руб

5627м³*11,64=65000руб

Б) стоимость 1м³ площадки пищевых отходов - 8,20 руб.

2924м³*8,20=24000 руб

В) стоимость 5 проектируемых свинарников, при стоимость 1го - 61500 руб.

61500*5=307500руб

Г)стоимость канализационной станции гидроудаления - 10000 руб.

Д) стоимость насосной станции гидросмыва - 5000 руб.

4. Эксплуатационные расходы.

А) оплата труда:

Свинарь за 1 час получает 0,39 руб - 20 чел.

Оператор смесительного цеха 0,413 руб - 2 чел.

Оператор варочного отделения 0,39 руб - 2 чел.

Тракторист 0,6 руб - 1 чел.

Сторож 0,23 руб - 1 чел.

Зав.фермой 0,64 руб - 1 чел.

Свинари затрачивают в год 365*7*20 = 51000 чел.час.

Зарплата составит: 51000*0,39=20000 руб

Операторы смесильного отделения затрачивают в год 365*7*2 = 5100 чел.час.

Зарплата составит: 5100*0,413=2100 руб

Операторы варочного отделения затрачивают в год 365*7*2 = 5100 чел.час.

Зарплата составит: 5100*0,39=1990 руб

Трактористыи затрачивают в год 365*7*2 = 5100 чел.час.

Зарплата составит: 5100*0,6=3060 руб

Сторожа затрачивают в год 365*7 = 25555 чел.час.

Зарплата составит: 25555*0,23=585 руб

Зав.фермой затрачивают в год 365*7*20 = 51000 чел.час.

Зарплата составит: 51000*0,64=1630 руб

Дополнительная оплата за продукцию в размере 15% от основной зарплаты всех рабочих, занятых на откорме свиней, кроме сторожей 38786*0,15=5800 руб.

Общая зарплата составит 38786+5800+585 = 45171 руб.

Начисление на зарплату по социальному страхованию 5,4% от общей стоимости зарплаты: 45171*0,054 = 2439 руб.

Общая сумма с начислениями составит: 45171*1,385 = 62562 руб.

5. Амортизационные отчисления.

Стоимость всех свинарников составляет 615000 руб. Стоимость кормоцеха 89000 руб. стоимость канализационной станции 10000 руб. стоимость насосной станции 5000 руб. общая стоимость составляет 719000 руб.

Средний проект амортизационных отчислений от стоимости зданий и сооружения - 4%

719000*0,04=28600 руб.

Норма отчислений на текущий ремонт - 6%

719000*0,06=43000 руб.

Амортизационные отчисления от стоимости машин и оборудования - 10%.

63250*0,1=6325 руб.

Отчисления на текущий ремонт - 8%

63250*0,08=5000 руб.

Общая сумма амортизационных отчислений: 28600+6325=34925 руб.

Общая сумма на текущий ремонт: 4300+5000=48000руб.

6. Оплата за водоснабжение.

Общий расход воды на свинарнике 110м³/сут. За год расход воды составит: 110*365 = 40000м³. Стоимость 1 м³ воды воды по данным бухгалтерии СПК «Дружба» 0,03 руб за м³.

40000*0,03=1200 руб.

7. Затраты на электроэнергию.

В сутки затрачивается электроэнергии с учётом расхода на вентиляцию 3810кВт*ч. В год это составит: 365*3810 = 1390000кВт*ч. Стоимость 1 кВт*ч составляет 0,07 руб. Общая стоимость электроэнергии равна:1390000*0,07 = 97300 руб

8. Затраты на топливо.

Общий расход пара на ферме составляет D=2590 кг/ч = 2,59т/ч.

Для получения этого количества пара требуется сжечь угля P=D/q =2.59:3.4 = 0,76т/ч.

Где q испарительная способность топлива, то есть показывает сколько пара можно получить при сжигании 1 кг топлива.

В сутки сжигается угля 0,76*14час = 10,6т/сут.

В год: 10,6*356 = 3870 тонн. Стоимость 1 тонны угля 50 руб.

Тогда за год затраты составят: 3870*50=193500руб.

Затраты на мелкий инвентарь и спецодежду составляют 1% от стоимости технологического оборудования: 63250*0,01=632,5руб.

9. Услуги вспомогательного производства.

Для подвозки кормов используются автомобили ГПЗ. В год первозок составляет:

Вид корма	Масса, т	Расстояние доставки, кг
Пищевые отходы	34000	60
Рыбные отходы	1400	60
Концкорма	13000	5
Минеральные корма	200	60
Молочные отходы	5400	5

Стоимость 1т.км в хозяйстве составляет 0,1руб.

Стоимость перевозки всех кормов составит: 2232000*0,1 = 223200 руб.

Оплата транспорта за перевозку свиней на заготовительный пункт который находится на расстоянии 17 км составляет 40800*18*0,1=69360 руб.

Отчисления на молодняк поставленный на откорм, если средний вес головы - 20кг, цена 1 кг - 2 руб.

10000*2*20=400000 руб.

10. Общехозяйственные и общепроизводственные расходы.

Общехозяйственные и общепроизводственные расходы составляют соответственно 4% и 6% от прямых затрат на откорм свиней.



Прямые затраты

Стоимость кормов	1830000 руб
Заработная плата	47610 руб
Амортизационные отчисления	34925 руб
Отчисления на текущий ремонт	48000 руб
водоснабжение	1200 руб
Электроснабжение	97300 руб
Топливо	193500 руб
Спецодежда и инвентарь	632 руб
Услуги вспомогательного производства.	635500 руб

Всего прямых затрат составляет 2888667 руб.

Общехозяйственные расходы: 2679033*0,04 = 108000 руб

Общепроизводственные расходы: 3279033*0,06 = 161000 руб.

11. В хозяйстве планируется довести среднесуточный привес до 450 грамм. Годовой привес составит 10000*0,45*365 = 1642500кг = 16425 центнера.

12. Стоимость навоза.

Выход навоза в день от 1 свиньи 3 кг. в год 3*10000*365 = 10950000кг = 10950т. стоимость 1 тонны навоза 20 руб. Общая стоимость навоза: 10950*20=219000 руб.

13. Себестоимость одного центнера свинины:

К - стоимость кормов.

З - сумма заработной платы с начислениями.

А - амортизационные отчисления

Р - отчисления на ремонт

В - стоимость воды

Э - стоимость электроэнергии

Т - стоимость топлива

О - стоимость одежды и инвентаря

У - услуги вспомогательных производств

Q_х - общехозяйственные расходы

Q_п - общепроизводственные расходы

Н - стоимость навоза

П_ср.с - общий привес за год

М - вес поставленного молодняка.

=

=121 руб/ц.

Себестоимость 1 центнера свинины в СПК «Дружба» составила 130,6руб.

14. Расчёт эффективности по отдельным показателям.

А) энергоемкость на 1 центнер привеса F = Q/P = 1390000/16425 =84,63кВт*ч/ц

Q - расход электроэнергии; P - привес за год.

В хозяйстве он составил 32,9кВт*ч/ц.

Б) трудоемкость по производству1 ц привеса:

Трудоемкость в хозяйстве составила 9,4 на 1 ц. привеса.

В) Производительность труда определяется из следующего соотношения:



Производительность по хозяйству составила 0,09ц/ч.

Г) Годовая прибыль:

Реализационная цена 1 ц свинины 192 руб.

П_приб = Д - С

Где Д - стоимость сданной продукции, С - себестоимость сданной продукции.

Прибыль по проекту: 16425*192 - 16425*121 = 1166175 руб.

Прибыль по себестоимости свинины для этого же поголовья:

16425*192 - 16425*130,6 = 1008495 руб.

Дополнительная прибыль составит:

1166175-1008495=157680 руб.

15. Определение срока окупаемости капиталовложений.

Где К - стоимость вновь возводимых построек и установленного оборудования.

S₀ - себестоимость 1 ц свинины при старой технологии.

S_c - себестоимость 1 ц свинины при новой технологии.

- общий вес свиней, сданный на мясокомбинат.

16. Годовая экономия: Эк_год = 2145105 - 1987425 = 157680 руб.

17. Экономический эффект: Э_эф = 741036-738526 = 2510 руб.

Где Эк_год = (S_ст - S_н)*П

Э_эф = (П_ст - П_н)*П

Литература

1. Алексеев С.Ю.; Попова Г.Н. «Машиностроительное черчение». «Машиностроение» 1986г.

2. Болотнов П.М. «Техника безопасности при работе на животноводческих фермах», «Высшая школа», Москва 1971г.

3. Евтушенко В.И.; Рыженков В.Н. «Использование пищевых отходов для откорма свиней», «Московский рабочий» 1985г.

4. Карнаухов И.Е. «Разработка и внедрение малоэнергоёмких технологий в животноводстве и кормопроизводстве» «Москва» 1993г.

5. Русак О.Н. «Безопасность жизнедеятельности» Санкт - Петербург 1996г.

6. Селидуберский М.С. «Насосы, компрессоры, вентиляторы» «Высшая школа» Москва 1961г.

7. Свечик Ю.К. «Содержание и откорм свиней на малой ферме» «Агропромиздат» Москва 1989г.

8. Степанов В.И; Михайлов Н.В. «Свиноводство и технология производства свинины» «Агропромиздат» 1991г.

9. Тропчук И.С. «Кормление свиней» «Агропромиздат» 1990г.

10. Колосов А.М. «Охрана природы в сельском хозяйстве» Москва 1980г.

Размещено на Allbest.ru