Определение состава зданий и сооружений фермы
Требования к участку и определение размера территории фермы Участок должен быть расположен: в сухом незатопляемом месте и иметь уклон , обеспечивающий сток поверхностных вод; вблизи источника электроснабжения и естественных водоемов, обеспечивающее достаточное количество воды. Каждая ферма должна размещаться на расстоянии не ближе 300 м от жилого района. Вдоль границ фермы следует создать зеленую зону. К выбранному участку необходим удобный подъезд. Размер территории фермы определяется как сумма площадей, занятых производственными зданиями, санитарными разрывами между ними, дорогами и защитными зонами. Площадь фермы или комплекса F(м 2 ) определяем по заданному числу голов скота m и удельной площади на 1 голову м2 Тогда общая площадь земельного участка: , (1.1) где: m - количество коров на ферме, по заданию m = 590 голов; м2. Рассчитанный земельный участок должен иметь соотношение сторон (ширины и длины) 1:1,5. Тогда длина участка: b = 1,5∙a , (1.2) где а - ширина участка: ; (1.3) м; м. Определение состава зданий и сооружений фермы На территории фермы размещены производственные и вспомогательные здания и сооружения. Количество необходимых животноводческих построек nж в зависимости от заданного числа голов скота и вместимости выбранных построек определяется по выражению (1.4) где: - поголовье животных одного вида и одной половозрастной группы; так как 100% стада - коровы, то
- поголовье животных, размещаемых в одном помещении; выбираем коровник на 200 голов, тогда . Отсюда: . Необходимое число однотипных построек принимаем n = 3 шт. Стойла в коровниках размещаем в два ряда. В типовых коровниках при двухрядном расположении стойл ширина – 12 м [2]. Типзастройки “Ш”-образная 1.4. Выбрав ширину помещения, рассчитываем его длину для привязного содержания по формуле: (1.5) где: - число животных в одном ряду, - ширина стойла, , принимаем ; - часть длины здания, занятая подсобными помещениями и поперечными проходами, [2]. Тогда: . План и разрез стойла коровника на 200 голов изображён на листе 2 приложения. Площадь выгульных площадок рассчитываем по нормам на одну голову животного Выбираем твердое покрытие. При твердом покрытии , (1.6) .
Площадь навозохранилища определяем по формуле: (1.7) где: qп- суточный расход подстилки, qп=2кг/гол [2] ; qм- суточный выход мочи, qм=20кг/гол [2] ; qн- суточный выход навоза, qн=35кг/гол [2] ; jн- объёмная масса навоза, jн =0,9т/м3 [2] ; Д - продолжительность хранения навоза, Д = 90…120дней [2] , принимаем Д = 90 дней; hн - высота укладки навоза, hн =1,5…2м [2] ;
Ширина хранилища Внх= 15м, тогда его длина будет равна: (1.8) Так как LНХmax ≦ 70 м, то принимаем два навозохранилища по 60 м. каждое.
а) Годовой запас силоса или сенажа определяем по формуле: , (1.7) где: - суточная норма силоса или сенажа (из таблицы 2 пункта №4 данной пояснительной записки), на 1 голову, кг; k - коэффициент потерь силоса, k=1,12 ; Объём силоса: (1.8) где: - насыпная плотность корма, т/м3 ; для силоса ; для сенажа [2], принимаем . ;
Количество сенажа: ; . а) Необходимое количество траншей: (1.9)
где: - объём стандартной траншеи, м3 ;для силоса выбираем для сенажа [2]. Тогда для силоса: Принимаем Для сенажа: . Принимаем Площадь корнеклубнехранилища (м2 ) определяем по годовой потребности и удельной нагрузке на 1м2 хранилища: (1.10) где: qк - суточная норма корнеклубнеплодов, кг/гол, принимаем по таблице 2 пункта 4 данной пояснительной записки qк = 11,65 кг/гол; - удельная нагрузка для хранилища закрытого типа, [2]; принимаем Тогда: . Ширину хранилища Вк принимаем стандартной Вк = 18м. Тогда его длина будет равна: (1.11) принимаем
Число и размер скирд сена и соломы определяем также по расходу и удельной нагрузке при наибольшей длине L = 60м и ширине ; принимаем Вс = 8м. Тогда количество скирд сена и соломы определяем по формуле: (1.12) где: qс- суточная норма сена или соломы, кг/гол; из таблицы 2 данной пояснительной записки: сена - qс = 5,35 кг/гол, соломы - qс = 7,5 кг/гол; kс- коэффициент, учитывающий текущий запас грубых кормов, kс =0,5…1,0 [2], принимаем kс = 0,7 - удельная нагрузка; для сена ,для соломы Тогда для сена: ; Принимаем: Для соломы: , принимаем:
1.3 Размещение построек и оформление плана фермы
Генеральный план фермы на 600 голов выполняем на листе 2 графической части проекта в масштабе 1:1000 Где: 1- автовесы; 2- ветпункт; 3- водонапорная башня; 4- выгульный двор; 5- гараж; 6- кормоцех; 7- корнеклубнехранилище; 8- коровник на 200 голов; 9- котельная; 10- доильно-молочный блок; 11- насосная станция; 12- навозохранилище; 13- скирда сена; 14- скирда соломы; стационар; 15- трансформатор 16- траншея для хранения сенажа 17- траншея для хранения силоса; 18-административное здание 19- ветеринарно-санитарный пропускник;
Коэффициент плотности застройки определяем по формуле: (1.13) где: F3 - площадь, занятая под застройкой на ферме, ; F0 - общая площадь фермы, . Коэффициент использования участка: (1.14)
где: Fс - площадь, занятая сооружениями, площадками с твердым покрытием и дорогами, . .
2. МЕХАНИЗАЦИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ПОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ
На животноводческих комплексах водоснабжение является одним из основных технологических процессов, который определяет успех производственной деятельности. Водопроводная сеть на животноводческих фермах и комплексах состоит из магистральных и распределительных трубопроводов. Внутренний водопровод обеспечивает подачу хозяйственно-питьевой воды на производственные и противопожарные нужды. 2.1 Суточная потребность в воде на ферме определяется по формуле: (2.1) где: qв - норма расхода воды на одну голову, л; для молочных коров [2]; 2.2 Поскольку суточный расход воды является функцией многих факторов, необходимо определить максимальный суточный расход: (2.2) где: кс - коэффициент суточной неравномерности, для зимних условий - кс =1,3 [2]. он показывает, что фактический расход воды в иные дни года превышает среднесуточный на 30%. 2.3 Наибольший часовой расход воды определяем из выражения: (2.3) где: кч - коэффициент часовой неравномерности, кч=2,5 [2]; Т - продолжительность водопотребления, условно принимаем Т=24ч [2]. . 2.4 Производительность насосной станции определяем по формуле: (2.4) где: Тн - время работы насосной станции в течение суток, принимаем По справочной литературе [3] выбираем насос по подаче Qн и напору Н (условно принимаем Н=30м [2]);
Вихревой насос 2,5В-1,8М: -производительность 11…20м 3/ч; -высота всасывания 5,5м; -полный напор 70…20м; -мощность 7,5кВт; -частота вращения колеса 1450мин-1; -диаметр входного и напорного патрубков 62,5мм.
2.5 Определяем максимальный секундный расход воды: (2.5)
2.6. По полученным данным находим диаметр труб внешнего водопровода на начальном участке, где проходится масса воды: (2.6) где: υ - скорость движения воды в трубах (V=0,8…1,0м/с [2]), принимаем V=0,9м/с;
.
Принимаем стандартный размер трубы Д=0,070м.
2.7 Резервуар водонапорной башни должен обеспечить вместимость 15…20% от максимального суточного потребления воды. Тогда его емкость определяем из выражения: (2.7) . Принимаем стандартное значение . Принимаем башню БР-15.
2.8. По справочной литературе [3,4] выбираем автопоилки АП-1А. Количество их определяем из расчета, что при четном количестве в ряду и привязном содержании одна поилка обслуживает двух рядом стоящих животных. n А = m/2 (2.8) n А = 590 / 2 =295 Тогда количество поилок на всё поголовье (3 коровника) - 295 штук.
3. ВЕНТИЛЯЦИЯ И ОТОПЛЕНИЕ
Нормальное содержание животных в помещениях возможно лишь при условии поддержания определенных физических и химических свойств воздуха. Оптимальными параметрами микроклимата в помещениях для содержания коров обычно считают такие: температура внутреннего воздуха 8 - 10 о С, относительная влажность воздуха 80%, содержание углекислоты СО2 не более 0,25%, содержание аммиака NH3 не более 0.026 мг/л, скорость движения воздуха 0.5 м/с. 3.1 Определение величины часового воздухообмена В районах с холодной и продолжительной зимой за основной параметр при расчете вентиляции следует принимать влажность воздуха в помещении. Величина воздухообмена L (м3/ч) для одного помещения будет равна: L=КПW * mП / (WДОП - Wо) (3.1) где КП - коэффициент влаговыделеня с пола помещения (1.2-1.4) принимаем равным 1.4 W- количество влаги выделяемое одним животным, 336 г/ч [1] прил-100 стр.289 WДОП - допустимое количество влаги в помещение(8 г/м3) Wо - влагосодержание наружнего воздуха (для Западной Сибири в январе составляет 1-1.5 г/м3) принимаем равным 1.5 г/м3 L=1.4*336*200 / (8-1.5) = 14474 (3.2) Полученный воздухообмен не должен быть меньше величины, принятой в нормах технического проектирования. Норма воздухообмена обычно даётся на1 ц. живой массы и для коров состовляет DL³ 17 м3 /(ц/ч). Исходя из этого необходимая величина воздухообмена равна: L=DL* mП*g (3.3) где g-масса одного животного равна 5 центнеров. L=17*200*5=17000 м3 /ч Дальнейшие расчеты будем вести по максимальной величине воздухообмена. Кратность воздухообмена K рассчитываем по формуле: K=L/V ; V=a*b*h (3.4) где V- оббьем помещения, м3; a - ширина помещения12, м; b - длина полезной части помещения132, м; h - высота помещения до потолочного перекрытия (3,0м) V=12*132*3=4752 м3 K=17000 / 4752=3,6 Принимаем комбинированную систему вентиляции. 3.2 Расчет вытяжных каналов при естественной вентиляции. Воздух помещения в силу разности температур внутри и снаружи перемещается вверх по каналу с некоторой скоростьюV(м/с). Общая площадь Fв (м2) сечения канала составит: Fв= Lmax /3600*V (3.5) где Lmax - максимальное значение величины воздухообмена. Скорость движения воздуха в канале V зависит от высоты канала и разности температур, и определяется по формуле:
(3.6) где h - высота канала (3м); tВН - температура воздуха внутри помещения, 10оС; t Н - температура воздуха снаружи помещения, -23оС;
FВ=17000/3600*1,32=3,6 м2 Количество вытяжных каналов n на одно помещение
n= FВ / f1 где f1 - площадь поперечного сечения одного канала, принимаем равной 1*1,2=1,2 м2 [2] n=3.6/1.2=3 принимаем 3 шт. Вытяжные каналы устраиваем в виде утепленных деревянных шахт, укрепляемых в потолочном перекрытии и крыше здания. Внутренняя поверхность канала покрывается оцинкованной листовой сталью, полость вытяжного канала снабжается дроссель-клапаном. На верхней части канала устраивается зонт.
3.1.1 Расчёт вытяжных каналов при естественной вентиляции. Воздух в помещении ввиду разности температур внутри и снаружи перемещается вверх по каналу с некоторой скоростью V. Общая площадь сечения канала: (3.6) где: V - скорость движения воздуха в канале, зависит от высоты канала и разности температур: (3.7) где: Н - высота канала, Н=3м [2]; Принимаем nв= 4штуки.
3.1.2 Расчет приточной вентиляции. Поступление свежего воздуха обеспечивается приточными установками, расположенными в вентиляционных камерах торцовых частей помещения. Приточная установка состоит из центробежного вентилятора, электрического калорифера, воздухозаборного устройства и приточного воздуховода. Начальный участок воздуховода изготавливается из металла, распределительный из полиэтиленовой пленки. Подача установки принимается на 15% выше производительности вытяжной вентиляции с целью создания избыточного давления, исключающего «застойные ямы» в помещении.
Подачу установок определяем по выражению: (3.9) где: lmax- максимальная подача вытяжной вентиляции,
Вентилятор приточной установки выбираем по его подаче и создаваемому напору. Подача одного вентилятора: (3.10) где: - число приточных установок, принимаем
Диаметр воздуховода определяем по формуле: , (3.11) где: V - скорость движения воздуха в трубе (для пленочного V = 15…20 м/с [2]), принимаем V = 15м/с;
Напор, развиваемый вентилятором, определяем как сумму потерь от трения воздуха о трубу на прямолинейном участке Нтр и потерь от местных сопротивлений hМ :
(3.12) где: j - средняя плотность воздуха (j=1,2…1,3кг/м3,[2]) , принимаем j = 1,25кг/м3; - коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе, , принимаем ; l - длина прямолинейного участка воздуховода, l=120м; - сумма коэффициентов местных сопротивлений принимаем = 5; , Из справочной литературы [3] по полученным величинам выбираем вентилятор Ц4-70 №3. Его техническая характеристика: -производительность 0,55…33 м3/ч -полное давление 160…1150 Па -мощность 0,6…1,0 кВт -масса 21 кг -частота вращения 1410…2850 мин-1.
3.2 Расчёт системы отопления. В холодный период года, особенно зимой, количество теплоты, выделяемое животными, недостаточно для поддержания температуры в помещениях, поэтому их оборудуют системами отопления. В условиях Сибири, 80% энергозатрат в животноводстве приходится на отопление. Количество теплоты, необходимое для отопления животноводческого помещения, определяем по формуле: , (3.13)
где: Qв - количество теплоты, уносимое потоком воздуха при вентиляции, кДж/ч; Qогр- количество теплоты, уносимое через наружные ограждения, кДж/ч; Qсп - количество теплоты, уносимое через открываемые двери, щели и т.д., кДж/ч; Qж- количество теплоты, выделяемое животными, кДж/ч. Значение Qв находим по формуле: (3.14) где: V - расчётный воздухообмен, V=20400 м3/ч; - плотность наружного воздуха, tн- температура наружного воздуха, tв- температура воздуха в помещении, с - теплоёмкость воздуха, с=0,99 , [2]; . Тепловые потери через ограждения определяем по формуле: , (3.15) где: К1 - коэффициент теплопередачи; F - поверхность ограждения, м2. Для удобства расчётов составляем таблицу 1.
Таблица 1 . Расчет удельных теплопотерь.
Отсюда: Количество теплоты, уносимое через открываемые двери, щели и т.д., определяем из соотношения: , (3.16) .
Количество теплоты, выделяемое животными: (3.17) где: q - количество свободной теплоты, выделяемое одним животным, q = 3446 кДж/ч [2]; т - количество животных в помещении; Подставляя все найденные значения в формулу (3.13) имеем:
Рассчитываем теплопроизводительность приточной установки: (3.18)
где: n - количество приточных установок, По таблице Б.3 [2] выбираем электрокалорифер СФО-100. Его техническая характеристика: -мощность 100кВт -подача по воздуху 9000 кг/ч -перепад температур в калорифере (по воздуху) .
4. ПРИГОТОВЛЕНИЕ КОРМОВ.
Продуктивность дойного стада на 57…60% зависит от уровня кормления животных. При этом в структуре себестоимости продукции доля кормов составляет 50…55% [2].
4.1 Расчет количества кормов.
Общая суточная потребность кормовых единиц для заданной продуктивности определяется по формуле: (4.1) где: qi - норма расхода кормов на единицу продукции (на 1кг молока требуется 1,45 корм.ед. [2]); Пс - суточный прирост живой массы одной головы, кг; поголовье животных данной половозрастной группы, m=786; Суточную продуктивность для дойного стада КРС определяем по заданной годовой продуктивности одного животного ПГ и числу дней лактации ДЛ (для коров ДЛ=300 дней, [2]). По заданию ПГ = 3862кг. ; (4.2) ; Отсюда: ; Содержание кормовых единиц в отдельных компонентах рациона в расчёте на одного животного определяем по формуле: (4.3) где: процентное содержание каждого вида корма в рационе [2]. Массовое значение компонентов в суточном рационе одного потребителя определяем из выражения: (4.4)
где: Цi - питательная ценность i - го вида корма, корм.ед./кг, [2]; Суточную потребность в кормах на всё поголовье для стойлового периода определяем по формуле: (4.5) Рассчитываем общий расход кормов, необходимый на стойловый период: (4.6) где: Д3 - продолжительность стойлового периода, Д3 =240дн Для удобства расчет по формулам 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 ведем в табличной форме:
Таблица 2 Расчет количества кормов.
Суточное количество корма распределяем по выдачам. Число кормлений для КРС составляет три. Исходя из общего распорядка, на ферме устанавливается время и продолжительность каждого кормления: Первое кормление с 6 до 7 часов (утреннее); Второе кормление с 13 до 14 часов (дневное); Третье кормление с 21 до 22 часов (вечернее); Зоотехническими нормами допускается при кормлении животных кормосмесями суточный рацион распределять равномерно на равные части (таблица 3).
Таблица 3 Распределение кормов по дачам.
(0.012 сек.) |