Q=cв(tг-tх)mв (31)
где cв – теплоемкость воды, Дж/(кг×Ко)
tг - температура подогретой воды, оС
tх - температура холодной воды, оС
mв – масса суточного расхода воды, кг
cв=4187 Дж/(кг×оК)
tг =18 оС
tх = 6 оС
mв определим через суточный расход воды для коров и нетелей
mв=(qк×nк+qн×nн)×rв (32)
где qк - норма потребления воды на одну корову, л/сут.
qн - норма потребления воды на одну нетель, л/сут.
nк - количество коров
nн - количество нетелей
r - плотность воды, кг/л
qк - 43 л/сут.(таблица 1,1/7/)
qн - 33 л/сут.(таблица 1,2/7/)
nк - 200
nн - 50
r - 1 кг/л
mв=(43×200+33×50)×1=10250 кг/сут.
Q=4187×(18-6)×10250=515 МДж/сут.
Найдем время за которое один ТЭН мощностью N=1 кВт сможет нагреть это количество воды:
t=Q/N (33)
t=515 × 106/103=515 × 103 c
Это будет 143 часа с одним ТЭНом. А нам нужно согреть за 24 часа, т.к. коровы употребляют воду в течении всех суток (таблица 8.4/3/). Количество ТЭНов будет:
nТЭН=143/24=6 шт
А у нас имеется всего 3 ТЭНа. Это говорит о том, что три автопоилки АГК-4А с ТЭНом мощностью 1кВт не смогут быстро и качественно подогреть воду за сутки. Если же установить ТЭНы мощностью 2 кВт, то
t=515 × 106/2×103=257,5 × 103 c
nТЭН=257,5 × 103 /(24×3600)=3 шт
Т.е. потребуются всего три автопоилки АГК-4А, что соответствует нормам поения одной поилкой в 100 голов.
4.3 Описание работы машины
АГК-4А предназначена для поения крупного рогатого скота при беспривязном содержании. Ее можно устанавливать внутри помещений и на выгульных площадкаx.
Особенностью данной автопоилки является то, что, она снабжена устройством для подогрева воды.
При поении животных холодной водой значительное количество энергии расходуется не на образование продукции, а на нагревание принятой воды, для компенсации которого требуется дополнительный корм.
Принцип работы групповой автопоилки с электроподогревом воды АГК-4А основан на поддержании необходимого уровня воды в поильной чаше и ее температуры в заданных пределах.
Уровень воды в поильной чаше поддерживается посредством клапанно-поплавкового механизма, который состоит из клапана, поплавка, регулировочного винта и системы рычагов. Для изменения уровня воды в поильной чаше нужно увеличить угол установки рычага и наоборот.
Нагрев воды в поильной чаше осуществляется электронагревательным элементом, который включается периодически в зависимости от изменения температуры воды посредством терморегулятора. Терморегулятор частично погружен в воду, что позволяет иметь ему ту же температуру.
Внутри терморегулятора расположен сильфон, который за счет формы и материала может сжиматься и расширяться. Сильфон заполнен спиртовой жидкостью, что дает возмож-ность изменять внутренний объем при изменении температуры воды в поильной чаше.
При повышении температуры воды в поильной чаше происходит увеличение объема сильфона, за счет расширения спиртовой жидкости и при определенной температуре наконечник сильфона нажимает на микровыключагел что приводит к размыканию электрической цепи электронагревательного элемента.
При остывании воды в поильной чаше спиртовая жидкость в сильфоне сжимается и электрическая цепь замыкается.
Регулирование температуры воды в диапазоне 4-18°С достигается вращением регу-лировочного болта, который изменяет расстояние между микровыключателем, и нако-нечником сильфона. Для увеличения температуры воды регулировочный болт необходимо повернуть по часовой стрелке, а для уменьшения - против часовой стрелки.
В существующей автопоилке АГК-4А электронагревательный элемент сначала нагревает воздух, а воздух далее нагревает воду. При этом неизбежны потери тепла через стенки с которыми соприкасается нагретый воздух. Я предложил поместить электронагре-вательный элемент непосредственно в воду и рассчитал возможность нагрева воды стандартной поилкой с ТЭНом на 1 кВт с 6 оС до 18 оС. Получилось, что автопоилка АГК-4А не сможет нагревать воду за требуемый промежуток времени 24 часа на обслуживаемое поголовье в 100 коров. Я предложил поставить электронагревательный элемент на 2 кВт. С ним одна автопоилка АГК-4А сможет нагревать воду за требуемый промежуток времени 24 часа на обслуживаемое поголовье в 100 коров.
5 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГРУППОВОЙ АВТОПОИЛКИ
В предыдущем пункте я предложил поместить электронагревательный элемент непосредственно в воду и рассчитал возможность нагрева воды стандартной поилкой с ТЭНом на 1 кВт с 6 оС до 18 оС. Получилось, что автопоилка АГК-4А не сможет нагревать воду за требуемый промежуток времени 24 часа на обслуживаемое поголовье в 100 коров. Я предложил поставить электронагревательный элемент на 2 кВт. С ним одна автопоилка АГК-4А сможет нагревать воду за требуемый промежуток времени 24 часа на обслуживаемое поголовье в 100 коров.
При подогреве воды уменьшаются потребление кормов на согревание тела коровы, охлаждаемой выпитой холодной водой.
Теплота Qк необходимая для согревания воды коровой до 18 оС:
Qк=Q- QТЭН, (34)
где Q- теплота необходимая для нагрева суточного расхода воды, Дж;
QТЭН- теплота выделяемая тремя ТЭНами мощностью 1 кВт за сутки, Дж.
Q=515 МДж/сут.
QТЭН=N× t (35)
где N- мощность 3х ТЭНов, кВт;
t- число секунд в сутках.
N=3 кВт
t=86400 с.
QТЭН=3000× (24×3600)=260×106 Дж
Qк=515- 260=255МДж
Эту теплоту коровы вырабатывают, съедая дополнительный корм.
Необходимое количество теплоты на согрев воды на одну корову в сутки составит:
qк=Qк/nк (36)
где nк- количество коров;
nк=200.
qк=255/200=1,28 МДж/сут
Количество кормовых единиц на одну корову необходимое для создания этой теплоты будет:
Nк.е.= qк/qк.е. (37)
где qк.е.- количество обменной теплоты(энергии) получаемой коровой из одной кормовой единицы, МДж .
Так как за одну кормовую единицу принят 1 кг овца среднего качества то, по таблице 16 (Животноводство/Е.А.Арзуманян, А.П.Бегучев, В.И.Георгиевский и др.;под ред. Е.А. Арзуманяна. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1991. – 512 с.)
qк.е=7,54 МДж
Nк.е.= 1,28/7,54=0,17корм.ед./сут.
Если же корова эти кормовые единицы вместо согревания воды использовала бы на выработку молока то, ее суточный удой увеличился бы. По данным ИвановВ.А. ОбуховП.А. Справочник животновода молочной фермы и комплекса. – М.: Россельхозиздат, 1985. – 255с. при удое за год 2500 литров расход кормовых единиц на 1 кг молока составляет 1,35 корм.ед. Из этого следует, что одна корова, используя дополнительно 0,17 корм.ед. на создание молока увеличивает удой на 0,126 литров в сутки. Стадо в 200 голов будет давать на 25,2 литра больше молока в сутки.
На модернизацию поилки АГК-4А понадобятся три ТЭНа по 2 кВт и опытный газосварщик для переделки корыта поилки. Стоимость новых ТЭНов примем 1500 руб., а оплату сварщику по договору 2000 руб. Суммарные расходы составят 3500 руб.
Расчетный годовой экономический эффект, руб
Эг=(Со-С1)+Ен(Ко-К1)±Д1 (38)
где Со – годовые издержки на эксплуатацию машин по старому варианту, руб.;
С1 - годовые издержки на эксплуатацию машин по новому варианту, руб.;
Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;
Ко-К1 – разница капитальных вложений в технику по старому и новому варианту, руб.;
Д1 – денежная оценка дополнительно полученной за год продукции при внедрении новой машины, руб.
Основные годовые издержки составят затраты на электроэнергию. При 24 часовой работе в течении 210 дней со стоимостью 1 кВт-ч=0,85 руб. для предприятий они составят:
Со=24×210×3×0,85=12852 руб.
При использовании 2 кВт ТЭНов:
С1=24×210×6×0,85=25704 руб.
Ен = 0,12 (страница 171/2/)
Разница капитальных вложений в технику по старому и новому варианту будет равна суммарным расходам на модернизацию
Ко-К1=3500руб.
Денежная оценка дополнительно полученной за год продукции при внедрении новой машины будет равна стоимости дополнительного удоя молока за период использования поилки 210 дней.
Д1 = mд×210×z, (39)
где mд – дополнительный удой в сутки, кг;
z – стоимость одного литра молока, руб.
mд =25,2 кг
z = 5 руб.
Д1 = 25,2×210×5=26460 руб.
Эг=(12852-25704)+0,12(3500)+26460=14028 руб.
Срок окупаемости затрат на модернизацию поилки, дней
Tдн= (Ко-К1)/П
где П – прибыль от дополнительного удоя за одни сутки;
П= mд ×z,
П= 25,2×5=126 руб.
Tдн= 3500/126=28 дней.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсовой работы было сделано следующее:
1 Разработан генеральный план молочно-товарной фермы на котором представлены коровник, где размещаются лактирующиеся коровы и нетели, здание, где размещаются сухостойные коровы, телята до 2х и 3х месяцев, родильное отделение и профилакторий, ветпункт с изолятором, дом животновода, автовесы, водонапорная башня, навес для кормораздатчиков, помещение для хранения концентрированных кормов, траншеи для силоса и сенажа и гурт корнеплодов. Скирды соломы и сена располагаются на противопожарном удалении 150м от территории фермы с подветренной стороны.
2 Выбрана и рассчитана рациональная система машин для комплексной механизации фермы: