Технологический расчет и подбор оборудования

6. Технологический расчет и подбор оборудования

 

Исходные данные

1- Поголовье:

а) свиноматки, m₁=100 голов;

б) матки с приплодом m₂=70 голов;

в) молодняк 2…4 мес. m₃=1000 голов;

г) ремонтный молодняк m₄=150 голов,

2- Кормление 2 раза в сутки;

3- Дача корма с процентом от суточного:

а) утром-55%, б) вечером -45%;

4- Время кормления животных:

а) начало кормления утром в 8 часов;

б) начало кормления вечером в 18 часов.

Необходимую суточную потребность в одном виде кормов для определенной группы животных определяют по формуле

, (1)

где q - необходимая суточная потребность в одном виде корма для одной группы животных, кг;

a - вес данного вида корма в суточном рационе животного, кг;

m- количество животных в данной группе, гол.

Если групп несколько, то тогда суточная потребность в одном виде корма для всех групп животных определяется по формуле

 (2)

где q - суточная потребность в одном виде корма для всех групп животных, кг;

a_1,a_2, a_n - вес данного вида корма в суточном рационе животных, соответственно в каждой группе, кг;

m_1, m_2, m_n - количество животных, соответственно в каждой группе, гол.;

n- количество групп животных. Для рассчитываемой линии эти данные будут следующие:

а) свиноматки, m₁=100 голов;

б) матки с приплодом m₂=70 голов;

в) молодняк 2…4 мес. m₃=1000 голов;

г) ремонтный молодняк m₄=150 голов,

Всего групп четыре, n = 4.

Теперь производим расчет для компонентов рациона:

а) Определяем необходимое количество концентрированных кормов.

Для концентрированных кормов: свиноматки -2,4 кг, матки с приплодом- 4,0 кг, молодняк 2...4 месяцев- 1,8 кг, ремонтный молодняк -1,8 кг. Общее количество концентрированных кормов, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится:

q₁ = 2,4 * 100 + 4,0 * 70 + 1,3 *1000 + 1,8 * 150 = 2090кг

б) Определяем необходимое количество картофеля. Для картофеля a₁= 3 кг; a₂= 5 кг; a₃= 1 кг; a₄= 1,5 кг. Общее количество картофеля, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится:

q₂= 3*100 + 5* 70 + 1* 1000 + 1,5*150 = 1875 кг

в) Определяем необходимое количество комбинированного силоса.

Для комбинированного силоса a₁= 3 кг; a₂= 5 кг; a₃= 0,5 кг; a₄= 3 кг.

Общее количество комбинированного силоса, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится.:

q₃ = 3 * 100 + 5 *70 + 0,5 * 1000 + 3 *150 = 1600 кг

г) Определяем необходимое количество травяной витаминной муки. Для травяной витаминной муки a₁= 1 кг; a₂= 0,6кг;a₃= 0,2 кг; a₄= 0,5 кг.

Общее количество травяной витаминной муки, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится:

q₄= 1*100 + 0,6 *70 + 0,2 * 1000 + 0,5 *150 = 417 кг

Суммарный суточный расход всех кормов рассчитывается по формуле

 (3)

где Q_сумм - суммарный суточный расход всех кормов, кг;

q_1, q_2, q_к— общее количество соответственно каждого вида корма для всех групп животных, кг; к - количество видов корма в рационе. Тогда

Q_сумм =2090+1875+1600+417=5982 кг

Отдельно по половозрастным группам животных расход кормов представлен в таблице 2. Для расчета использованы формулы (I), (2), (3). Иногда часть кормов скармливают животным в натуральном виде, тогда они через технологическую линию не проходят (не обрабатываются на линии) и количество кормов для обработки будет несколько меньше. Все корма проходят через технологическую линию и скармливаются в смеси.

Суммарный вес кормовой смеси, подлежащей приготовлению на технологической линии, рассчитывается по формуле

 (4)

Таблица 2-Расход кормов по половозрастным группам животных

Половозрастные группы животных	Виды кормов												Общее к—во кормовой смеси
	Концкорма			Корнеклубнеплоды			Комбисилос			Трав.витам, мука
	утрен. дача 55%	вечер дача 45%	общее K100% 100%	утрен. дача 550/о	вечер дача 45%	общее количество 100%	утрен. дача 55%	Вечер. дача 45%	общее 100%	утрен дача 55%	.вечер дача 45%	общее к-во 100%
Свиноматки	132	108	240	165	135	300	165	135	300	55	45	100	940
Матки с приплодом	154	126	280	192,5	157,5	350	192,5	157,5	350	23,1	18,9	42	1022
Молодняк 2...4 мес.	715	585	1300	550	450	1000	275	225	500	110	90	200	3000
Ремонтный молодняк	148,5	121,5	270	123,75	101,25	225	247,5	202,5	450	41,25	33,75	75	1020
Итого	1149,5	940,5	2090	1031,25	843,75	1875	880	720	1600	229,35	187,65	417	5982

где Кк - вес конденсата пара, кг;

Kв - вес воды, добавляемой в кормовую смесь, кг.

Определяем необходимое количество пара на запаривание картофеля и концкормов (запаривание картофеля и концентрированных кормов предусмотрено технологией) по формуле

где П - количество пара, необходимое на запаривание корма, кг.;

q^/ - общее количество данного вида корма (для всех групп животных), подлежащих запариванию, кг;

Руд - удельный расход пара на запаривание данного вида продукта, кг/кг.

Тогда: а) на запаривание концентрированных кормов потребное количество пара будет равно

 (5)

где q₁ =2090 кг;

Руд = 0,20...0,25 кг/кг, принимаем Руд -0,20 кг/кг. Тогда

П_{концкормов}=2090*0,2 = 418 кг

б) на запаривание картофеля потребное количество пара будет равно

П_{картофеля}= q₂*Р_{уд(картофеля)}

где q₂ = 1875 кг; Р_{уд(картофеля)} = 0,151 кг/кг (при давлении пара 40 кПа (0,4 атм). Тогда

П_{картофеля}= 1875*0,151 = 283,125 кг.

Общее количество пара, которое поступит для запаривания в запарник-смеситель, и считаем, что полностью превратится в конденсат, находим по формуле

П_общее=П_{концкормов}+П_{картофеля,}

Или П_общее=418+283,125=701,125, или П_общее=Кк

Отдельно по половозрастным группам животных расход пара и воды на запаривание и приготовление кормосмеси представлен в таблице 3.

Далее определяем необходимое количество воды, которое требуется на производство пара, на мойку картофеля, на предварительное смачивание концентрированных кормов перед запариванием (по технологии), и если смесь кормов не соответствует заданной влажности, то вода добавляется дополнительно в смеситель.

а) На производство пара необходимое количество воды определится по формуле

Q_пара=П_общее*А_уд

где А_уд — удельный расход воды на производство пара, л/кг; А_уд = I,I... 1,2 л/кг, принимаем А_уд = 1,2 л/кг. Тогда

Q_пара=701,125 * 1,2 = 841,35 л.

б) На мойку картофеля необходимое количество вода определится по формуле

Q_мойки= q₂*К_уд,

где К_уд - удельный расход вода на мойку картофеля., л/кг; К_уд - 0,1...0,8 л/кг, принимаем К_уд = 0,6 л/кг.

Q_мойки = 1875*0,6=1125 л.

в) На предварительное смачивание концентрированных кормов, когда они запариваются в единственном виде, необходимое количество вода определяется по формуле

Q_{концентратов}=q₁*В_уд (8)

где В_уд - удельный расход вода для смачивания концентрированных кормов, л/кг; В_уд = 1,0…1,5 л/кг.

Учитывая, что концентрированные корма запариваются с измельченным картофелем, имеющим большую влажность (коэффициент влажности корнеклубнеплодов равен 0,82), используем величину удельного расхода воды на смачивание В^/_уд = 0,2...0,4 л/кг. Принимаем В^/_уд=0,3 л/кг.

Тогда Q_{концентратов}= 2090* 0,3 = 627 л.

Влажность смеси определяем по формуле

где K₁ - коэффициент влажности концентрированных кормов, К₁ - 0,14;

К₂ - коэффициент влажности корнеклубнеплодов, К₂ = 0,82;

К₃ - коэффициент влажности комбинированного силоса, K₃ = 0,65;

К₄- коэффициент влажности травяной витаминной мука, К₄= 0,16;

Кв= 0, так как вода еще не добавляли в смесь корма. Если будет необходимость, то вода добавляется в количестве 0,5...1,0 л/кг смеси компонентов.

Далее подставляем в формулу числовые данные и находим влажность смеси:

а) для свиноматок

Таблица 3- Расход пара и воды на запаривание и приготовление кормосмеси по половозрастным группам животных

Половозрастные группы животных	Количество пара на запаривание, кг		Количество конденсата, кг	Количество воды на редварительное смачивание концкормов, кг
	концентратов	картофеля
Свиноматки	48	45,3	93,3	72
Матки с приплодом	56	52,85	108,85	84
Молодняк 2…4 мес	260	151	411	390
Ремонтный молодняк	54	33,975	87,975	81
Итого	418	283,125	701,125	627

б) для молодняка с приплодом

в) для молодняка 2...4 месяцев

г) для ремонтного молодняка

Влажность смеси находится в допустимых пределах, но достаточно большая и воды добавлять не надо (то есть Кв - 0).

Теперь определяем общее количество смеси, приготовленное на технологической линии

Учитывая распорядок дня, животных кормят два раза в сутки: утром и вечером. Утром выдается 55% корма, а вечером – 45%. Поэтому подбор машин проводим по утренней загрузке линии. Сейчас находим количество смеси, которое скармливается утром (55%) и вечером (45%) от общего количества смеси по формулам

Далее находим 55% и 45% от всех рассчитанных величин и результаты заносим в таблицу 4.

Таблица 4- Расчетные данные по показателям

Наименование показателя	Обозначение в тексте	Общее количество	Утренняя дача, 55%	Вечерняя дача,45%
Концкорма, кг	q1	2090	1149,5	940,5
Картофель, кг	q2	1875	1031,25	843,75
Комбисилос, кг	q3	1600	880	720
Травяная витавинная мука, кг	q4	417	229,3	187,65
Суммарный суточный расход всех кормов, кг	Qсумм	5982	3290,1	2691,9
Количество пара на запаривание концкормов, кг	Пконцкормов	418	229,9	188,1
Количество пара на запаривание картофеля, кг	Пкартофеля	283,125	155,71	127,415
Количество воды на смачивание концкормов, кг	Qконцкормов	627	344,85	282,15
Количество воды на производство пара, л	Q пара	841,35	462,74	378,61
Количество воды на мойку картофеля, л	Qмойки	1125	618,75	506,25
Количество смеси, приготовляемое на технологической линии, кг	Q смеси	7310,125	4020,57	3289,555

По полученным данным находим объем бункеров для кормов, подбираем по каталогу машины на выполнение технологических операций, рассчитываем время работы машин.

На технологических операциях, где время работы машины оговорено зоотехническими требованиямии, подбирается соответствующая машина (машина, способная обработать корм в указанное зоотехническими требованиями время).

В рационе животных имеются концентрированные корма и травяная витаминная мука, запас которых можно хранить в бункерах.

Объем бункеров (м³) для концентрированных кормов определяется по формуле

где γконцкорма- объемная плотность концентрированных кормов,кг/м³;

γконцкорма = 400...450 кг/м³.Принимаем γконцкорма=450 кг/м³

β₁- коэффициент заполнения бункера; β₁= 0,85...О,95.Принимаем β₁=0,9. Тогда

Объем бункера (м³) для травяной витаминной муки определяется по формуле

где γтрав.муки- объемная плотность травяной витаминной муки, кг/м³;

γтрав.муки = 128...291 кг/м³. Принимаем γтрав.муки = 290 кг/м³. Β₄ - коэффициент заполнения бункера; β₄ = 0,8...О,93. Принимаем β₄=0,93. Тогда

Далее определяем объем завальной ямы (м³) для картофеля по формуле

γ_{картофеля} - объемная плотность картофеля, кг/м³; γ_{картофеля}=700 кг/м³.

Β₂ — коэффициент заполнения завальной ямы; β₂ = 0,93...О,97.

Принимаем β₂ = 0,95. Тогда

Подбор оборудования

а) Исходными данными для выбора мойки-измельчителя является величина q₂(утренняя)=103,25, q₂(вечер)=843,75. По зоотехническим требованиям загрязненность картофеля после мойки должна быть не более 2...3%. Время на мойку по возможности должно быть наименьшее.

Выбираем мойку-измельчитель ИКМ-5,0 с производительностью 5 т/ч.

Время работы любой машины определяется по формуле

где t_машины- время работы машины, мин.;

Q_машины- производительность машины по каталогу, кг/ч;

Q _корма - количество корма, которое необходимо обработать (или количество воды, пара, которое необходимо подать), кг.

Для мойки и измельчения время работы определится как

б) Исходные данные для выбора загрузочного транспортера (из завальной ямы в мойку) q₂(утром)- 1031,25 кг.

Выбираем транспортер ТК-5,0 с производительностью 5 т/ч. Время работы транспортера определится как

в) Исходные данные для выбора водяного насоса (для подачи воды в мойку, для котла, в смеситель-запарник)

Qмойки (утром)=618.75 л;

Qмойки (вечер)=506,25 л;

Qпара(утром)=462,74 л;

Qпара(вечер)=378,61 л;

Qконцкорма(утром)=344,85 л;

Qконцкорма(вечер)=282,15 л.

Выбираем насосную установкуУН-2,0 с производительностью 2 м³/ч.

Тогда время работы насоса при подаче воды в мойку определится

Время работы насоса при подаче воды для котла и в запарник-смеситель (на смачивание концкормов) определится как

г) Исходные данные для выбора бункера для травяной витаминной муки q₄(утренняя)=229,35 кг, q₄(вечер)=187,65 кг.

Выбираем бункер Б-6 с производительностью транспортера 2 т/ч и объемом бункера 6,5 м³, что позволяет хранить двухдневный запас травяной витаминной муки.

Время работы транспортера (на подаче травяной витаминной муки в смеситель) определится как

д) Исходные данные для выбора бункера для концентрированных кормов q₁(утренняя)=1149,5 кг, q₁(вечер)=940,5 кг.

Выбираем бункер БСК-10 с производительностью транспортера 2,7 т/ч и объемом бункера 10 м³, что позволяет хранить двухдневный запас концентрированных кормов.

Время работающего транспортера (на подаче концентрированных кормов в смеситель) определится как

е) Исходные данные для выбора транспортера подачи комбинированного силоса q₃(утренняя)=880 кг, q₃(вечер)=720 кг. Выбираем погрузчик ПДК-Ф-10 с производительностью 12 т/ч. Время работы транспортера (при подаче комбинированного силоса в смеситель) определится как

ж) Исходные данные для выбора котла-парообразователя – это его производительность, которую определяем по формуле

где Qкотла - производительность котла парообразователя, кг/ч;

Пконцкорма(утром)- количество пара на запаривание утренней дачи концкормов, кг;

Пкартофеля(утром) - количество пара на запаривание утренней дачи картофеля, кг;

tзапаривания- время запаривания, которое определено зоотехническими требованиями и должно быть 30...60 минут. Принимаем tзапаривания = 35 мин. Тогда

Выбираем котел производительностью 800 кг/ч. Это котел-парообразователь Д-721А. Излишки пара будут направлены на нагрев воды для бытовых и хозяйственных нужд.

Время работы котлов определится как tкотла(утром)=tзапаривания+tпрогрева,

где tкотла(утром) - время работы котлов утром, мин.;

tпрогрева - время прогрева котла (вывод котла на за данную производительность), tпрогрева=15 мин.

Тогда tкотла(утром)=35 + 15 = 50 минут.

з) Исходные данные для выбора смесителя-запарника

Qсмеси(утром) – 4020,57 кг. Qсмеси(вечером)=3289,555кг. Выбираем смеситель C-I2 с полезным объемом 12 м³ . Время смешивания массы после загрузки всех компонентов принимаем tсмешнвания массы(утром) - 15 мин.

Во время запаривания концентрированных кормов желательно, чтобы масса перемешивалась, так как возможно образование комков и будет неравномерность распределения компонентов в смеси. Поэтому время работы смесителя при запаривании будет tсмесителя(запаривания утром)= tзапаривания=35мин.

Время работы смесителя при выгрузке корма определится как

и) Исходные данные для выбора транспортера для загрузки смеси

в транспортное средство (кормораздатчик) Qсмеси(утром) – 4020,57 кг. Qсмеси(вечером)=3289,555кг.

Выбираем шнековый транспортер ШВС-40 с производительностью 40 т/ч. Время работы транспортера определится как

Теперь подбираем раздатчик кормов и на этом технологический расчет линии заканчивается. Все данные записываем в таблицу 5. Временные данные с учетом включения и выключения машин увеличиваем на 1…2мин и записываем в отдельную графу в таблице. По этим данным строим график работы оборудования

Таблица 5- Расчетные данные по работе оборудования

Наименование показателя	Марка машины	Время работы в утренную дачу			Время работы в вечернюю дачу
		Расчет.,мин.	С учетом включения и выключения		Расчет., мин	С учетом включения и выключения
			Мин.	ч		Мин.	Ч.
Работа мойки измельчителя	ИКМ-5,0	13	15	0,25	10	12	0,2
Работа загрузочного тр-ра	ТК-5,0	13	15	0,25	11	13	0,22
Работа водяного насоса: При подаче воды в мойку При подаче воды для котла На смачивание концкормов	УН-2,0 УН-2,0 УН-2,0	19 14 10	21 16 12	0,35 0,26 0,2	15 11 9	17 13 11	0,28 0,22 0,18
Работа тр-ра при подаче травяной муки	Б-6	7	9	0,15	6	8	0,13
Работа тр-ра при подаче концкормов	БСК-10	26	28	0,46	21	23	0,38
Работа котла	Д-721А	50	52	0,87	50	52	0,87
Работа тр-ра комбисилоса	ПДК-Ф-10	5	7	0,11	4	6	0,1
работа смесителя: При запаривании При смешивании При выгрузке	С-12 С-12 С-12	6 6 6	8 8 8	0,13 0,13 0,13	5 5 5	7 7 7	0,11 0,11 0,11
Работа тр-та по загрузке смеси в кормораздатчик	ШВС-40	6	8	0,13	5	7	0,11