Проект технического обеспечения кормопроизводства и водоснабжения сельскохозяйственного предприятия

Суммируя среднесуточные расходы по отдельным видам потребителей, получим суточный расход воды по объекту водоснабжения:
,
где - число потребителей каждого вида;
- средняя суточная норма потребления воды отдельны потребителем.
Потребление воды на животноводческих фермах и в населенных пунктах в разное время гора различно. Колеблется оно и в течение суток.
Водопроводные сооружения и оборудование следует выбирать с таким расчетом, чтобы их пропускная способность была достаточна для подачи потребителю в любое время такого расхода, который бывает в сутки с наибольшим водопотреблением и в те часы этих суток, когда наблюдается максимальный расход воды.
Максимальный суточный расход воды находят путем умножения среднего суточного расхода на коэффициент суточной неравномерности:
,
где - коэффициент суточной неравномерности.
При расчетах принимают: для животноводческого сектора ; для жилищно-коммунального сектора сельской местности .
Максимальный часовой расход воды определяют с учетом коэффициента часовой неравномерности:
,
где - коэффициент часовой неравномерности.
При расчетах принимают: для животноводческого сектора ; для жилищно-коммунального сектора .
Для выбора диаметра труб водопроводных сетей необходимо знать наибольший секундный расход воды:
.
Результаты расчетов представлены в вида таблицы (табл.3).

Таблица 3. Расход воды объектами водоснабжения
№ Наименование объекта Расход воды , л/сут , л/сут , л/ч , л/с 1 Ферма КРС 40000 52000 6500 1,8 2 Ферма молодняка КРС 24000 31200 3900 1,08 3 Свиноферма 15000 19500 2437,5 0,68 4 Маслозавод 550000 660000 41250 11,46 5 Жилой сектор 34200 41040 2565 0,71 3.2. Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет водопроводной сети заключается в определении диаметров труб и потерь напора для преодоления сопротивления в трубах при пуске по ним расчетных расходов воды. при заданных расходах диаметр одновременно определяет и величину потерь напора в них: чем меньше диаметр, тем больше потери, и напор, чем больше диаметр, тем потери будут меньше.
При расчете наружной водопроводной сети на плане водоснабжения следует в первую очередь нанести трассу водопровода, т.е. составить ее схему. В результате ля расчета водопроводной сети будут известны длины отдельных участков трубопровода и их высотные отметки.
Вода может транспортироваться по трубопроводам как с частичным ее отбором по пути движения, так и без отбора. Расход, отбираемый их трубопровода в ряде промежуточных точек, называется путевым или попутным расходом. Расход, подаваемый по трубам без отбора, называется транзитным расходом.
При расчете схему водопроводной сети разбивают на отдельные участки. Начальные и конечные точки каждого участка называют узлами. Из узлов по трубопроводам вода направляется к нескольким потребителям. Расчетная схема наружной водопроводной сети приведена на рис.11. На схеме римскими цифрами выделены расчетные участки водопроводной сети.
Если нет путевого расхода на данном расчетном участке трубопровода, то расчетный расход воды на данном участке равен сумме максимальных секундных расходов воды всеми потребителями, которым вода поступает через данный участок.




Рис.11. Расчетная схема водоснабжения

После установления расчетных расходов расчетный диаметр каждого из участков водопроводной сети определяют по расчетному расходу, проходящему по этому участку:
,
где - скорость движение воды в трубопроводе, м/с.
Затем из сортамента труб, выпускаемых промышленностью, следует выбрать ближайший по значению фактический внутренний диаметр трубопровода.
На основе технико-экономических расчетов, опыта проектирования и эксплуатации водопроводных сетей установлено, что скорость движения воды в трубах находится в следующих пределах: для труб диаметром до 300 мм – от 0,6 до 1 м/с; для труб диаметром от 300 до 1000 мм – от 1 до 1,5 м/с.
Учитывая, что с течением времени эксплуатации диаметр труб вследствие зарастания отложениями уменьшается, не рекомендуется применять для магистральный трубопроводов внешних водопроводных сетей трубы диаметром меньше 100 мм. Для ответвлений от магистральных трубопроводов можно использовать трубы меньшего диаметра.
Результаты расчетов представим в виде таблицы (табл.4).
Если есть путевые расходы, то для их определения условно принимаем, что подаваемая в водопроводную сеть вода расходуется равномерно по длине сети и, следовательно, количество воды, отдаваемой каждым участком, пропорционально его длине:
,
где - удельный расход, м/(с·м);
- общая длина сети, м.
Тогда путевой расход на расчетном участке будет равен:
,
где - длина расчетного участка, м.
Кроме путевого расхода, по каждому участку сети проходит транзитный расход , который не используется а данном участке.
Как известно из курса гидравлики, расчетный расход линии, подающей равномерно распределенные по ней путевой и одновременно транзитный расходы, равен:
,
где - коэффициент, зависящий от соотношения величины транзитного и путевого расхода и от степени равномерности (по длине) забора виды из линии.
Среднее значении . В этом случае расчетный расход воды на данном участке определяется по формуле:
.


3.3. Расчет потерь напора

После назначения диаметров труб на каждом участке водопроводной сети необходимо определить потери напора в них. Потери напора подразделяются на два вида: потери на трение пот длине трубопровода и потери в местных сопротивлениях (задвижки, краны, отводы и т.п.).
Потери напора на трение по длине в водопроводных трубах можно рассчитать по следующей зависимости:
,
где - потери напора на трение по длине трубопровода, м;
- коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от материала труб, шероховатости их стенок и диаметра (для стальных труб диаметром до 1000 мм );
- скорость движения воды в трубах, м/с;
- длина трубопровода, м;
- внутренний диаметр трубопровода, м;
- ускорение силы тяжести, .
Потери напора на единицу длины трубопровода (на 1 м или 1000 м) называются гидравлическим уклоном, и подчитываются по формуле:
.
Потери напора на трение на всем расчетном участке определяют, умножая найденное значение на длину участка.
Потери напора в местных сопротивлениях определяют по выражению
,
где - безразмерный коэффициент местного сопротивления.
Полные потри напора в трубопроводе определяют суммой потерь напора на трение по длине напора в местных сопротивлениях:
.
Так как потребители, как правило, разбирают воду на некоторой высоте над поверхностью земли, то для обеспечения нормальной работы водопроводной сети она должна располагать необходимым напором. Напор в водопроводной сети должен быть достаточным для того, чтобы обеспечить пропуск расчетных расходов по каждому участку сети и, кроме того, чтобы в каждом пункте потребления воды оставался еще необходимый запас напора, необходимый для нормальной работы водозаборных приборов. Этот напор называют свободным напором. При определении свободного напора выбирают самый отдаленный и высоко расположенный пункт потребления воды, называемый «диктующей» точки, то и все остальные потребители будут иметь воду с напором не меньшим, чем у «диктующей» точки.
Величина свободного напора, равна:
,
где - геометрическая высота расположения «диктующей» точки, м;
- напор, который необходимо обеспечить у водопроводных приборов, м;
- потери напора в трубопроводе от наружного водопровода до «диктующей» точки, м.
Для водоразборных приборов, установленных на внутренней водопроводной сети, не должен быть меньше: для автопоилок 4 м, для разборных кранов – 2 м.

Таблица 4. Результаты гидравлического расчета водопроводной сети
№ участка , л/с , м , м , м , м , м , м II 1,8 1,24 1,25 110 1,08 0,22 1,24 III 2,51 1,46 1,25 60 1,08 0,011 1,091 IV 1,08 0,96 1,00 50 1,35 0,055 1,405 V 1,76 1,22 1,25 50 1,08 0,055 1,135 VI 13,22 3,35 1,25 60 1,08 0,011 1,091 VII 15,02 3,57 1,25 50 1,08 0,055 1,135 Итого 7,097

3.4. Расчет емкости бака и высоты водонапорной башни

Водонапорные сооружения служат для создания напора, хранения запасов и регулирования подачи воды в водонапорную сеть. Они бывают с возвышенным напорным баком (водонапорные башни), из которого вода поступает ко всем потребителям самотеком, и с воздушно-водяным котлом, из которого вода к пунктам потребления подается давлением сжатого воздуха (безбашенные установки).
В башенных установках емкость называется водонапорным баком, а к безбашенных – котлом.
Потери объема бака и котла определяют по следующим формулам:
, ,
где - коэффициент часовой неравномерности;
- суточный расход воды, м3;
- допустимое число включений в час;
- давление включения, м.






Если из бака подают воду для тушения пожара, то его объем увеличивают:
,
где - расчетное время тушения пожара, ч ();
- расход воды на тушение пожара, .






Высоту водонапорной башни определяют, исходя из условия. Чтобы при подаче воды из башни в «диктующей» точке был обеспечен требуемый свободный напор при самом низком уровне воды в баке. Установив для «диктующей» точки необходимый свободный напор, можно определить требуемую высоту водонапорной башни до дна бака, по формуле:
,
где - свободный напор в диктующей точке, м;
- суммарные потери напора на участках сети, расположенных по пути движения воды от башни до «диктующей» точки, м;
- отмети поверхности земли в месте расположения водонапорной башни и «диктующей» точки, м.







3.5. Выбор насосной станции

Вода поднимается из водозаборного сооружения и передается к напорным устройствам и потребителю насосной станции, где для этой цели установлены насосы или водоподъемники.
В сельском хозяйстве применяют все типы водоподъемников, но наиболее распространены насосы лопастного типа.
Основными данными, характеризующими работу насоса, являются производительность, напор, КПД, частота вращения и допустимая высота всасывания.
Насосную станцию подбирают по расчетной производительности и расчетному напору.


Таблица 5. Основные характеристики погружных насосов
Потребители Марка или тип насоса Подача, м3/ч Напор, м Мощность электродвигателя, кВт Частота вращения, об/мин КПД, % Гарантийный срок службы, мес Ресурс до первого капитального ремонта, ч Внутренний диаметр обсадной колонны, мм Масса, кг Ферма КРС ЭЦВ10-120-60 120 60 32 2920 71 12 12500 230 491 Ферма молодняка КРС 1ЭЦВ6-10-50 10 50 2,8 2850 65 12 12500 142 82 Свиноферма 2ЭЦВ6-16-50 16 50 4,5 2850 65 12 12500 142 85 Маслозавод ТЭЦВ6-10-80 10 80 4,5 2850 64 12 12500 142 82 Жилой сектор 1ЭЦВ-6-6,3-125 6,3 125 4,5 2850 60 12 12500 142 100

3.5.1. Расчет производительности насосной станции

При равномерной подаче воды насосной станцией ее расход рассчитывается по формуле:
,
где - коэффициент, учитывающий расход воды на промывку фильтров, ;
- продолжительность работы насосной станции в сутки, ч;
- максимальный суточный расход в системе.







3.5.2. Расчет напора насосной станции

Полный напор насоса определяется по формуле:
,
где - геометрическая высота подачи, м;
- потери напора во всасывающем трубопроводе, м;
- потери напора в нагнетающем трубопроводе, м.
Геометрическая высота подачи будет складываться из двух составляющих: расстояния от поверхности воды до насоса и от насоса до верхнего уровня воды в баке.
Потери напора во всасывающем и нагнетающем трубопроводе для упрощения расчета можно принять равным , тогда:
.





При выборе насоса должно выполняться условие:
,
где - напор, создаваемый насосом, м.


3.5.3. Расчет мощности для привода насоса

Мощность определяется по формуле:
,
где - плотность подаваемой жидкости;
- секундный расход воды (производительность насоса), м3/с;
- полный напор, м;
- КПД насоса, для центробежных насосов равен 0,5…0,7, для вихревых – 0,25…0,55;
- КПД передачи (0,95…0,97).




.

Список литературы

Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства / Под. ред. С.В. Мельникова. – М.: Агропромиздат, 1985.
Белохов И.П., Четкив А.С. Механизация и электрификация животноводства. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1984.
Галицкий Р.Р., Рудой М.3. Оборудование элеваторов, складов и зерноперерабатывающих предприятий. Т. 2. Оборудование зерноперерабатывающих предприятий. – М.: Колос, 1973.
Гусячкин А.М., Ильин В.Е., Идиятуллин Р.Г. Технология и оборудование в растениеводстве. Методические указания к практическим занятиям. – Казань: КФ МЭИ, 1998.
Зангиев А.А., Лышко Г.П., Скороходов А.Н. Производственная эксплуатация машинно-тракторного парка. – М.: Колос, 1996.
Ковалев Ю.Н. Аппараты молочных линий на фермах. – М.: Агропромиздат, 1985.
Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства / Под общей редакцией В.М. Баутина. – М.: Колос, 2000.
Спиваковский А.О., Дьячков В.Е. Транспортные машины: Учеб. Пособие. – М.: Машиностроение, 1983.
Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Т.1. – М.: Агропромиздат, 1990.
Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Т.2. – М.: Агропромиздат, 1990.














2