Технологическая схема кормоцеха для свиноводческой фермы с законченным производственным циклом на 3000 голов типовой проект № 802-117) 9 страница
2. Диаметр трубопровода для подачи кормосмесей находится из уравнения неразрывности потока:
Qу = Vт · S = const, (49)
где Vт – средняя скорость транспортирования кормосмеси, м/с;
S – площадь поперечного сечения потока кормосмеси, м2.
Среднюю скорость транспортирования массы в кормопроводе необходимо назначить в пределах
(50)
где 
– минимально допустимая скорость транспортирования кормосмеси из условия отсутствия осаждаемости и заиливания кормопровода, равная 0,6 – 0,8 м/с;
– скорость, определяющая переход от ламинарного режима движения кормосмеси к турбулентному ( >3,6 м/с) [5].
Транспортирование кормосмеси с целью уменьшения расхода энергии должно происходить в ламинарном режиме.
По найденному значению площади выбирается ближайший стандартный диаметр кормопровода – уточняется скорость транспортирования кормосмеси и делается проверка выполнения условия (50).
3. Обобщенный критерий Рейнольдса Rе* определяют по формуле
, (51)
где h – пластическая вязкость кормосмеси, Па.с;
Vт – скорость течения массы в трубопроводе, м/с;
dт – диаметр трубопровода, м;
rк – плотность кормосмеси, кг/м3;
t0 – предельное напряжение сдвига, Па.
|
|
|
Если Re*<1500 – 5000, то диаметр трубопровода и средняя скорость движения кормосмеси выбраны правильно. Если Re*>1500 – 5000, то режим движения кормосмеси турбулентный и в трубопроводе будут иметь место чрезмерно большие потери давления. Поэтому необходимо увеличить диаметр трубопровода и уменьшить скорость кормосмеси в трубопроводе и заново проверить по формуле (51) правильность выбора его параметров.
Значение пластической вязкости h и предельного напряжения сдвига t0 для кормосмесей приведены в табл. 19, 20 [5].
4. Потери напора в трубопроводе вычисляют по формуле Дарси – Вейсбаха:
, (52)
где l – безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления, численно равный 64/ Re*;
l – длина трубопровода, м;
dт – диаметр трубопровода, м;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
Vт – скорость течения массы в трубопроводе, м/с.
5. Давление, которое следует создать в начале трубопровода, чтобы обеспечить заданную производительность гидротранспортной установки,
DPобщ = DP1 +DPм +DPh, (53)
Таблица 19. Состав кормосмесей и их реологические свойства |
|
|
| Компоненты кормовых смесей, % от массы | Плотность, кг/м8 | Влажность, % | Вязкость, Па · с | Предельное напряжение сдвига, Па | ||||||
| концентрированные корма | корне-плоды | комбинированный силос и др., сочные корма | сенная мука | обрат | мел | соль | ||||
| 15 | 44,2 | 40,1 | – | – | 0,3 | 0,4 | 1000,5 | 89,67 | 1,01 | 3,0 |
| 25 | 50,0 | 14,3 | 10,7 | – | – | – | 990,0 | 84,8 | 0,1 | 24,8 |
| 27 | 31,0 | 31,0 | 3,0 | – | – | – | 990,0 | 86,4 | 0,263 | 7,5 |
| 37,0 | – | 56,5 | 3,0 | 2,5 | 0,7 | 0,3 | 1005,0 | 88,13 | 0,62 | 55,60 |
| 32,2 | – | 29,0 | 3,3 | 33,5 | 0,02 | 0,03 | 985,0 | 88,1 | 0,34 | 12,78 |
| 25,1 | – | 69,0 | 5,4 | – | 0,2 | 0,3 | 990,0 | 86,15 | 0,077 | 11,25 |
| 22,0 | 40,0 | 7,9 | 5,0 | 25,0 | 0,06. | 0,04 | 1005,0 | 83,35 | 0,075 | 6,00 |
| 31,0 | 15,5 | 46,5 | 6,0 | – | 0,6 | 0,4 | 985,0 | 79,5 | 0,22 | 51,80 |
| 24,5 | 16,6 | 53,0 | 5,0 | – | 0,5 | 0,4 | 1000,0 | 85,47 | 0,07 | 27,00 |
| 38,5 | 21,4 | 21,4 | 7,0 | 10,5 | 0,64 | 0,56 | 980,0 | 82,5 | 0,117 | 17,3а |
Примечание. Значения пластической вязкости и предельного напряжения сдвига определены по потерям напора в трубах.
Таблица 20. Состав кормосмесей и их реологические свойства
| Компоненты кормовых смесей, % от массы | Влажность, % | Вязкость, Па·с | Предельное напряжение сдвига, Па | Плотность, кг/м3 | |||||
| концентрированные корма | картофель | зеленая масса | кукурузный силос | сенная мука | соль и другие добавки | ||||
| 21,8 | 26,3 | 51,2 | – | – | 0,7 | 85,9 | 0,63 | 28,7 | 1000,4 |
| 33,0 | 66,2 | – | – | – | 0,8 | 76,6 | 0,54 | 21,8 | 1007,4 |
| 23,2 | 62,7 | – | – | 13,4 | 0,7 | 74,5 | 0,66 | 30,8 | 1002,9 |
| 24,8 | 41,2 | – | 24,8 | 8,2 | 1,0 | 84,1 | 0,79 | 13,7 | 1005,2 |
| 23,5 | – | – | 66,6 | 9,1 | 0,8 | 85,9 | 0,67 | 35,2 | 1001,2 |
| 23,5 | – | – | 66,6 | 9,1 | 0,8 | 83,1 | 0,72 | 41,0 | 1003,8 |
| 40,0 | 60,0 | – | – | – | – | 69,0 | 5,5 | 16,0 | 1120,0 |
| 40,0 | 60,0 | – | – | – | – | 74,0 | 2,5 | 8,8 | 1100,0 |
| 40,0 | 60,0 | – | – | – | 76,0 | 1,75 | 6,3 | 1090,0 | |
| 40,0 | 60,0 | – | – | – | – | 78 | 1,2 | 4,9 | 1080,0 |
| 40,0 | 60,0 | – | – | – | 82 | 0,75 | 3,75 | 1070,0 | |
|
|
|
Примечание. Значения пластической вязкости и предельного напряжения сдвига определены по потерям напора в трубах.
где DPм – потери напора на местные сопротивления, обычно принимаются, равными 10% от DP1, Па;
DPh – потери напора на подъем кормосмеси (учитывают перепад высот на местности), Па.
h – геодезическая высота, м;
rк, r0 – плотности кормосмеси и воды, кг/м3.
Для транспортирования кормосмесей можно рекомендовать фекальные насосы типа ФГ, грунтовые – типа ГР и ГРУ, одновинтовые типа IВ, поршневые [8 ] и объемно-вибрационные.
Рабочие характеристики насосов 4НФ, 5ФВ-6, IВ20/5, IВ20/10, НУБ-1, ОНД-25 при подаче кормосмесей различной влажности приведены на рис. 8, 9.
|
|
|
Насос для транспортирования кормосмесей подбирают таким образом, чтобы его рабочий расход и напор были равны или несколько превышали расход и потребное давление, определенные по формулам (48) и (53), а КПД должен быть близок к максимальному. Окончательный
Рис. 8. Рабочие характеристики: а) центробежного насоса ФГ115/38 на кормосмеси; б) винтового насоса 1В20/5 на кормосмеси, n = 1450 об/мин; в) центробежного насоса ФГ144/46 на свином навозе; г) винтового насоса 1В20/10 на кормосмеси, n = 1450 об/мин.
выбор насосной установки следует производить по наименьшим приведенным затратам на транспортирование кормосмесей, определяемым путем технико-экономических расчетов.
Имея рабочие характеристики центробежных насосов, полученные при транспортировании одинаковых по компонентному и гранулометрическому составу кормосмесей путем построения на них в соответствующем масштабе характеристики кормопровода Н = f(Q), находим точку пересечения рабочей характеристики насоса и кормопровода, называемую рабочей (на графике обозначена буквой QА). Она соответствует единственно возможному режиму совместной работы насоса с кормопроводом при заданных условиях. Построение характеристики кормопровода производится в следующем порядке: для четырех расходов насоса, равных 
– наименьшему расходу, указанному на рабочей характеристике;
Рис. 9. Рабочие характеристики: а) насосной установки НУБ-1 на комбикормовой кормосмеси влажностью 69% и смеси влажностью 75%, состоящей из 80% комбикорма и 20% зеленой массы; б) насосной установки ОВН-40 на свином навозе влажностью 85,4%; в) насосной установки ОНД-25 на кормосмеси влажностью 69,9, 72,5 и 73,65%, состоящей из комбикорма, зеленой массы и картофеля.
,
где 
– расчетный расход насосной установки, определенный по формуле (48) ( 
округляется до ближайшего значения, совпадающего с координатной сеткой, на которой изображена рабочая характеристика насоса);
– наибольшее значение расхода, имеющееся на графике рабочей характеристики, вычисляют по формуле (49). По формулам (51) и (52) рассчитывают потери давления в кормопроводе. Для принятых расходов по формуле (53) определяют потребное давление насосной установки, обеспечивающее заданный расход.
На графике, где показана главная рабочая характеристика насоса, наносятся точки, соответствующие принятым значениям расхода, и соответствующие им значения давления DPобщ . Эти точки соединяются плавной линией, которая называется характеристикой установки (кормопровода). Характеристика кормопровода показывает зависимость давления гидротранспортной установки от расхода.
Рабочая точка на графике определяет рабочие параметры насоса: расход Qа, давление Ра, коэффициент полезного действия hа и мощность, потребляемую насосом Nа.
Если рабочая точка отвечает необходимой производительности и напору, то насос считается подобранным правильно.
Если производительность насоса меньше требуемой производительности кормопровода, то ее увеличение может быть достигнуто за счет постановки труб большего диаметра, что не всегда экономически выгодно. В этом случае рекомендуется применять совместную работу насосов на кормопровод (последовательную и параллельную).
Последовательная работа насосов применяется в тех случаях, когда необходимо иметь большой напор. Рабочую характеристику, последовательно работающих двух одинаковых насосов, строят подобно характеристике одного насоса, но с напором, равным двойному в каждой его точке.
При параллельной работе двух одинаковых насосов главная характеристика получается сложением абсцисс (производительностей) для каждого значения напора. Совмещение характеристики кормопровода с характеристикой двух параллельно работающих насосов показывает, что подача двух насосов выше, чем подача одного насоса, но меньше их суммарной подачи. При этом чем круче кривая трубопровода, тем менее выгодна параллельная работа насосов.
В случае использования пневматической установки для раздачи кормосмесей на ферме необходимо определить оптимальный диаметр транспортного кормопровода и рассчитать соответствующие потребностям компрессор, ресивер, бункер-накопитель и продувочный котел.
Необходимая производительность пневматической установки определяется, как и для насосной установки, по формуле (48). Фактическая производительность установки
Qф = Vн (tз + tп + tпод), (54)
где Vн – полезный объем нагнетателя, обычно берется 0,8 – 0,9 от полного объема нагнетателя, м3;
tз – продолжительность загрузки нагнетателя, ч;
tп – продолжительность подачи кормосмеси из нагнетателя, ч;
tпод – потери времени на выполнение подготовительных операций (открытие и закрытие задвижки и т. д.), ч.
Продолжительность загрузки нагнетателя рассчитывают по формуле
tз = Vн /Qзаг, (55)
где Qзаг – производительность загрузчика кормосмеси, м3/ч.
Продолжительность подачи кормосмеси в бункер-накопитель находят по формуле
tп = l/Vт, (56)
где l – дальность транспортирования кормосмеси, м;
Vт – средняя скорость транспортирования массы, м/с.
Расчетный гидравлический уклон, т. е. потери напора на единицу длины трубопровода, определяют из уравнения
iрасч = Pраб/Lм.к, (57)
где iрасч – расчетный гидравлический уклон, Па/м;
Pраб – принятое рабочее давление в системе пневматической установки, Па;
Lм.к – длина магистрального кормопровода, м.
Так как большинство приборов и механизмов, выпускаемых отечественной промышленностью для подобных целей, рассчитано на рабочее давление 0,6 МПа, то следует Pраб принять в пределах до 0,6 МПа.
Подставив найденную величину расчетного гидравлического уклона в уравнение для расчета линейных потерь напора в стальных трубах, предложенную Ф. С. Лихачевым [9] и, приняв скорость транспортирования кормосмесей согласно условию (50), определяют расчетный диаметр кормопровода. Выражение для определения линейных потерь напора имеет следующий вид:
i = 30hVт /rкdт2 + 6,4t0 /rкdт. (58)
Найдя из уравнения значение расчетного диаметра, принимают ближайший по стандарту диаметр кормопровода.
Расход сжатого воздуха или производительность компрессорной станции находят по формуле
Qк.ст = Qуст Pраб /yPсж, (59)
где Qк.ст – производительность компрессорной станции, м3/ч;
Qуст – производительность пневматической установки, м3/ч;
Pраб – рабочее давление подачи кормов, Па;
y – коэффициент утечки сжатого воздуха, принимается равным 0,85;
Pсж – давление сжатия у компрессора, Па.
По табл. 21 необходимо подобрать ближайшую по производительности и рабочему давлению марку компрессора, а по табл. 22 – характеристику ресивера.
Диаметр трубопровода для сжатого воздуха определяют из условий тождества объемных расходов – сжатого воздуха, проходящего через воздухопровод за единицу времени, расчетной производительности кормопровода за этот же промежуток времени:
f V = F Vт, (60)
где f – площадь поперечного сечения воздухопровода, м2;
F – площадь сечения магистрального кормопровода, м2;
Vт – расчетная скорость подачи кормов, принятая в соответствии с уравнением (50) и уточненная при решении уравнения (58);
V – скорость движения сжатого воздуха, рекомендуется принимать в пределах 4 – 7 м/с.
Таблица 21. Техническая характеристика компрессоров
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 299; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!