Водопостачання тваринницьких ферм

Метою розрахунку системи водопостачання тваринницьких ферм є вибір насоса по визначеним показникам витрати води на фермі за одну годину Q_max. та необхідним напором Н, що їх повинен забезпечити насос для безперебійного постачання ферми водою, а також визначення діаметрів трубопроводів, висоти та об’єму водонапірної башти.

Перед розрахунком лінії водопостачання складається схема системи водопостачання, на яку наносять насосну станцію, напірно-регулююче обладнання, споживачів.

Починаючи з кінцевих водоспоживачів на схему наносять витрати води і довжину ділянки L.

Загальна витрата води на тваринницькій фермі залежить від виду і поголів’я тварин, від технологічних операцій, на які витрачається вода, витрати води для обслуговуючого персоналу та iнш.

Для визначення необхідної кількості води треба врахувати всіх важливих споживачів з плануванням подальшого розвитку гос­подарства.

Визначаємо кількість води, яка повинна подаватися на ферму за добу:

,л/доб /3.1/

де Q _{сер.доб}- середньодобова витрата води для напування тварин, л/доб;

Q_обсл- кількість води, що витрачається на обслуговуван­ня, л/доб;

Q _пер - кількість води на потреби обслуговуючого персоналу ферми, л/доб;

Середньодобова кількість води, яка повинна подаватися на ферму для напування тварин, визначається за формулою:

, /3.2/

де Q _{сер.доб.}- середньодобова витрата води для напування тварин, л/доб,

g_m - середньодобова норма споживання води тваринами різних статево вікових груп, л/доб,

n_m - кількість споживачів кожної статево-вікової групи.

Орієнтовно можна прийняти g = 60 -100 л/доб для молодняка ВРХ,

g = 25 – 40 л/доб для молодняка та свиней,

g = 7 – 10 л/доб для овець,

g = 0,5 – 1 л/доб для птиці.

Кількість води для інших споживачів Q_обсл. / миття машин, запарювання корму та інш./ визначаємо за формулою:

, л/доб /3.3/

Кількість води на потреби обслуговуючого персоналу розрахо­вується по формулі:

, л/доб /3.4/

де g_пер - добова норма витрати води на одного робітника, g_пер = 50 - 60 л/доб,

K - кількість обслуговуючого персоналу на фермі, приймаються із середньої норми навантаження на одного робітника

/3.5/

де N - кількість тварин на фермі;

Р - середнє навантаження на фермі на одного працюючого, для МТФ

Р = ІЗ - 18 голів; для свиноферм P = 50 - 70; для вівцеферм Р = 90 - 120.

Визначену кількість добового споживання води необхідно збільшити в зв’язку з тим, що споживання води в залежності від пори року /літо, зима/, часу /ніч, день/ різне. Тому максимальна добова витрата води визначається, як:

, л/доб /3.6/

де - коефіцієнт добової нерівності, = 1.3.

Для розрахунку розподільної мережі і напірного резервуару використовуємо поняття максимальної годинної витрати води , л/год.

, л /3.7/

де коефіцієнт годинної нерівномірності, приймається на фермах з автопоїнням = 2-2,5, на фермах без автопоїння = 4.0.

Секундна витрата води Q_c дорівнює

, л/сек /3.8/

Знаючи секундну витрату води Q_c на фермі, визначаємо діаметр основного трубопроводу:

, м /3.9/

де d - діаметр труби, м

- швидкість руху води в трубах, м/сек, вибирається в залежності від витрати води.

Рекомендовані значення розрахункової швидкості води від її витрати.

Витрата води, л/с	1,5-2,0	3,0-4,0	5,0-7,0	8,0-12	14,0	28,0
Розрахункова швидкість. м/с	0,4-0,5	0,5-0,6	0,65-0,7	0,7-0,75	0,75-0,8	1,0-1,1

Для нормальної роботи системи водопостачання необхідно, щоб добова подача насосної станції дорівнювала максимальним добовим витратам води на фермі. Годинна подача насоса визначається за формулою:

, л /3.10/

де Т - час роботи насоса, год за добу.

Тривалість роботи насоса вибирають у відповідності з дебітом свердловини, враховуючи, що подача насоса при цьому повинна бути більшою або дорівнювати , але не повинна перевищувати дебіту свердловини. Із зменшенням тривалості роботи насосу Т підвіщується необхідна потужність для приводу насосу, збільшується діаметр напірного трубопроводу і місткість резервуару водонапірної башти, але зменшуються експлуатаційні розходи. При збільшенні Т скорочуються затрати на виробництво, але експлуатаційні затрати збільшуються. На основі порівняльних техніко - економічних розрахунків тривалість роботи насосної станції приймаємо рівною 7 або 14 год.

Щоб вода зі свердловини дійшла до споживачів, розташованих на тій чи іншій висоті, необхідно забезпечити в мережі належний тиск. Одним з основних параметрів, які визначають працездатність системи, є висота водонапірної башти Н_б , яка визначається за формулою:

, м /З.11/

де Н_б - вільний тиск в мережі, приймаємо 5-10 м;

- втрати тиску при русі води від башти до споживача, приймаємо рівним 5-10 м;

- висота відмітки башти від землі, приймається рівною 10-15 м;

- висота будівлі /приміщення/ ферми, приймається студентом /4-5 м/.

Після визначення висоти башти знаходимо напір, який повинен розвивати насос для забезпечення необхідної подачі води

Н = /Нсв + Нб) • 1,25 ,м. /3.12/

де Нсв - відстань від поверхні землі до води в свердловині, приймається по даним господарства, /орієнтовно 25-120 м/.

По визначеним величинам подачі насоса /Qнс/ і напору /Н/ вибирають по робочим характеристикам тип і марку насоса.

Необхідна потужність / , Вт/ електродвигуна для приводу насоса визначається за формулою:

, Вт /3.13/

де - подача насоса, м³/с,

- густина води, кг/м³,

Н - напір насоса, КПа, (м),

К₃ - коефіцієнт запасу потужності, приймається К₃ = 1,1 – 2,0,

g - прискорення вільного падіння тіла, g =9,81 м/с² ;

- ККД насоса згідно технічної характеристики, приймається рівним

0,4-0,6;

- ККД передачі від двигуна до насоса, при безпосередньому з’єднанні валів дорівнює 1.

Після підбору насоса визначаємо місткість бака водонапірної башти, вона залежить від добової витрати води 15 на фермі, характеру витрат її по годинам доби та режиму роботи насосу.

Для визначення місткості бака на основі розрахункових да­них таблиці 3, 17

[ 7] будуємо погодинний і інтегральний графіки витрати води /рис.3,11 / [7].

Для побудови кривої І необхідно використати продуктивність насосної станції, визначену за формулою:

, л/год /3.14/

По інтегральному графіку знаходять два найбільших відхилення d_max між графіками витрат і подачі води [7]. За одержаними даними розраховують об’єм резервуару для запасу води:

м³ /3,15/

де 2,5% - додаткова місткість резервуару на випадок аварії.

Для розрахунку діаметрів трубопроводу водопровідної мережі складають її схему і визначають , яка проходить через кожну ланку трубопровідної мережі.

, м³/с /3.16/

Діаметр трубопроводу 1-ї ділянки мережі визначають:

/3.17/

де - швидкість води в трубопроводі внутрішні магістралі - 1,5 м/с, відводи - 2 м/с/.

В кінці розрахунку вибирають тип автопоїлок та визначають їх кількість

, /3,18/

де m - поголів’я на фермі;

K - коефіцієнт, який вказує, на яку кількість тварин розрахована вибрана поїлка.