Механизация животноводства

     Исходя  из изложенного, для проектируемой линии водоснабжения принимаем тупиковую сеть (рис.1.1). 

     

 2 

     1

Z_B = 100                      Z_n = 102м 

                       q_1-2 = 0.8л/с

         3  l_1-2 = 200м

                   
 
 
 
 

Рисунок 1.1 Схема тупиковой водопроводной сети:

1-водонапорная  башня; 2-коровник; 3-насосная станция. 

     Сеть  включает в себя насосную станцию  - 3, водонапорную башню - 1 и коровник - 2. Расстояние между водонапорной башней и коровником, а также геодезическая высота их расположения устанавливаются по генеральному плану фермы.

     Водонапорная  башня предназначена для обеспечения  в водопроводной сети необходимого напора, регулирования подачи в нее  воды, а также для создания необходимых  запасов. Водонапорные башни бывают шатровые и бесшатровые. На животноводческих фермах наибольшее распространение получили сборно-блочные металлические бесшатровые башни-колонны  марки БР.

     Благодаря насосным станциям в водопроводной  сети создается напор. Различают  насосные станции первого и второго  подъема. Станции первого подъема забирают воду из источника и обеспечивают ее подачу в промежуточные сборные резервуары или на очистные сооружения. Станции второго подъема подают воду из промежуточных резервуаров в напорно-регулирующие сооружения (водонапорную башню) или непосредственно в водопроводную сеть. В зависимости от расположения помещения относительно поверхности земли насосные станции бывают наземные и заглубленные.

     Автопоилка  представляет собой специальное  автоматически действующее устройство (прибор), при помощи которого животные без участия человека получают из водопровода необходимую для  поения воду в любое время суток  и в нужном количестве. Применение их на фермах крупного рогатого скота  способствует увеличению удоев молока на 10-15%, позволяет значительно сократить  затраты труда на обслуживание и  улучшает санитарно-гигиенические  условия содержания животных. Поилки делятся на индивидуальные и групповые. Индивидуальные применяются на фермах крупного рогатого скота при привязном содержании. Групповые поилки используются на фермах крупного рогатого скота при беспривязном содержании, в летних лагерях, на пастбищах. На пастбищах и в лагерях, удаленных от источников воды, животных поят из передвижных поилок - цистерн.

     Система водоснабжения представляет собой  поточную технологическую линию, предназначенную  для получения, накопления, хранения, очистки, транспортирования воды и  поения животных, которая удовлетворяет  потребность в питьевой воде, обеспечивая  нормальное функционирование организма. Поение животных наряду с кормлением является важнейшим биотехническим процессом. 
 
 
 
 
 
 
 
 

   2 Технологический расчет разрабатываемой линии, выбор необходимого

   оборудования 

                                Исходные данные

Количество коров на ферме         400

Расстояние от водоисточника

к водопотребителю, м                   200

Геодезическая высота, м:

          башни                                   100

          коровника                            102 

     Расчет  потребности в  воде. Потребность в воде обуславливается наличием половозрастных групп животных и среднесуточными нормами потребления.

     Среднесуточный  расход воды на ферме: 

                                                                                  (2.1) 

где - среднесуточная норма водопотребления коров, (100л/сут) учитывает поение животных, приготовление кормов, мойку оборудования, мытье животных;

  - среднесуточная норма водопотребления нетелей, л/сут; составляет                        50 л/сут

       и - соответственно количество коров и нетелей на ферме голов 

   Тогда

                                         . 

     В течение суток животные потребляют воду неравномерно. Поэтому для расчета  водопроводных сооружений определяют максимальный суточный расход воды: 

                                                                                                  (2.2) 

где - коэффициент суточной неравномерности водопотребления, рекомендуется принимать . 

   Тогда  
 

     Максимальный  часовой расход воды: 

                                                                                                (2.3) 

где - коэфициент часовой неравномерности водопотребления, рекомендуют

 

  Тогда 

   

 Максимальный  секундный расход воды: 

                                                                                                          (2.4) 

   Тогда 
 

     Расчет  напорно –регулирующего сооружения. В системах водоснабжения напорно – регулирующие сооружения служат для создания напора, выравнивания неравномерности подачи воды из источников и ее потребления, создания запаса воды для пожаротушения и на случай аварии в работе насосной установки или водопровода. Для этих целей, зачастую, используют шатровые или бесшатровые водонапорные башни.

     Вместимость бака водонапорной башни определяют по выражению: 

                                                                                                    (2.5) 

где - вместимость бака водонапорной башни, ;

    - регулирующий объем  водонапорного бака, ;

    - аварийный запас  воды в баке, ;

    - противопожарный  запас воды в  баке, . 

     При расчетах объем регулирующей вместимости  водонапорного бака с учетом расхода  на бытовые нужды рекомендуют  принимать равным 15…20% максимального  суточного расхода, то есть: 

                                                                                           (2.6) 

   Тогда 
 

     Аварийный запас определяют исходя из условий  устранения аварии в течении двух часов, то есть: 

                                                                                                             (2.7) 

   Тогда 
 

     Противопожарный запас воды рекомендуют принимать  из расчета тушения пожара в течение 10 мин. в двух местах одновременно с общим расходом воды 10 л/с, то есть:

                                                                                           (2.8)

     Тогда  вместимость бака водонапорной  башни: 
 
 

Полученную вместимость  бака округляем до стандартной V=25 .

     Высота  расположения водонапорного бака (м): 

                                                                                 (2.9) 

где  - величина свободного напора воды на выходе из водопровода, рекомендуют принимать равной 40…50 кПа (4…5м);

- наибольшая сумма  потерь напора  на преодоление  сопротивлений трения  и местных сопротивлений  на линии от  напорно – регулирующего  сооружения до  самого удаленного  и наиболее высокоподнятого   потребителя («диктующей»  точки), Па: устанавливается  расчетным путем;

- разность геодезических  отметок у наиболее  отдаленного и  наиболее высокорасположенного  пункта потребления  воды («диктующая»  точка) и у башни,  м; находится по  генеральному плану  фермы. 

Для определения  потерь напора рассмотрим расчетную  схему водоснабжения (рис.1.1).

     Диаметр трубы на участке от водонапорной башни к коровнику (1-2) определяют по расчетному расходу, используя уравнение: 

                                                                                          (2.10) 

где  - расчетный расход, составляет 0,8 л/с (0,008 /с);

F- площадь живого сечения напорной трубы, ;

V- скорость движения воды, м/с;

d- диаметр трубопровода, м. 

Скорость  движения воды в трубах диаметром 50…300 мм принимают равной 0,7…1,0 м/с.

   Тогда 
 

Принимаем асбоцементную трубу диаметром 119 мм.

     При этом скорость движения  воды: 
 
 

     Полные потери напора в трубопроводе: 

                                                                                                     (2.11) 

где  - потери напора на трение, м; 

                                                                   (2.12) 

где  λ- коэффициент гидравлического  сопротивления, зависящий от материала  труб, степени шероховатости их стенок и диаметра; для приближенных расчетов рекомендуют принимать λ=0,03.

   Тогда 
 

     Потери напора в местах сопротивления:

                                                                                                             (2.13) 

где  ε- безразмерный коэффициент местного сопротивления; зависит от устройства, обуславливающего местное сопротивление (задвижка, резкий изгиб трубы, колено, кран и так далее). 

     Для приближенных расчетов принимают: 
 
 

   Тогда 
 

     С учетом полученного значения суммарных  потерь высота расположения водонапорного  бака: 
 
 

     Зная  вместимость и высоту расположения водонапорного бака, выбираем бесшатровую водонапорную башню БР-25А конструкции инженера Рожновского А.А., (типовой проект 901-5-13), имеющую вместимость 31,0 , высоту расположения бака 11,0 м; массу 2700 кг; диаметр бака 3,0 м, диаметр ствола 1,2 м. 

     Выбор водоподъемника. Подачу воды в водонапорную башню обеспечивают насосной станцией первого подъема, которая забирает воду из источника и подает ее в водонапорный бак. Зачастую станцию устраивают заглубленной.

     Часовую подачу (расход) насоса принимают из соотношения: 
 
 

Полный напор, развиваемый насосом, равен сумме высот всасывания и нагревания и потерь напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, то есть:

                                                                           (2.14) 

где  - геометрическая (геодезическая) высота всасывания, то есть расстояние по вертикали от уровня воды в источнике до оси рабочего колеса насоса, м, принимаем равной 6,0 м;