Необходимость в механизации водоснабжения обусловлена необходимостью снижения ручного труда. Механизированное водоснабжение значительно снижает экономические и физические затраты на подачу воды. Вода необходима скоту для переваривания и усвоения корма. Животные должны получать воду в достаточном количестве, при ее недостатке у них нарушается пищеварение и замедляется всасывание питательных веществ в кровь, ухудшается здоровье, снижается продуктивность. Обеспечение животных водой – одно из главных условий нормальной физиологической деятельности и развития животного.
Среднесуточный расчет воды в л (м3) на ферме определяется по формуле
[3 стр. 24]:
(2.31)
где qi – среднесуточная норма потребления воды одним животным, л;
ni – количество животных в половозрастной группе, гол;
m – число групп животных.
Нормы потребления воды одним потребителем представлены в приложении 2.
Qср.сут = 100∙460+60∙120+30∙130+20∙140+20∙90+30∙60=63500 л = 63,5 м3.
Максимальный суточный расход воды в л (м3):
(2.32)
где αсут – коэффициент суточной неравномерности, (αсут=1,3).
Qмакс.сут = 63,5∙1,3 = 82,55 м3.
Максимальный часовой расход в л/ч (м3/ч):
(2.33)
где αч – коэффициент часовой неравномерности (на фермах с автопоением αч=2…2,5; αч=4,0 – без автопоения).
Секундный расход в л/с воды равен:
(2.34)
Суточный расход насосной станции должен быть равен максимальному расходу воды на комплексе, а часовой расход станции (насоса) определяется по формуле [3 стр. 24]:
(2.35)
где t – продолжительность работы насоса или станции в сутки, ч.
Продолжительность работы насоса выбирают в соответствии с дебитом водоисточника, учитывая, что расход насоса при этом должен быть или равен Qмакс.час, но не должен превышать дебита источника. С уменьшением t повышается потребляемая мощность для привода насоса, увеличиваются диаметр напорного трубопровода и емкость резервуара водонапорной башни, но сокращаются эксплуатационные расходы. При увеличении t сокращаются расходы на строительство, но эксплуатационные расходы увеличиваются. На основе сравнительных технико-экономических расчетов время работы насосной станции принимается равным 7 или 14 ч [3 стр. 25].
По величине Qнас выбираем по рабочим характеристикам тип и марку центробежного насоса: ВК-4/28, подача 14,4 м3/ч, давление 0,70-0,20 МПа, высота всасывания 5,5 м, частота вращения колеса 1450 мин-1, мощность 7.0 кВт.[3 стр. 126].
Потребная мощность в Вт электродвигателя для привода насоса:
(2.36)
где Qнас – объемный расход воды (подача насоса), м3/с;
ρ – плотность воды, кг/м3;
Н – полный напор насоса, м (берется из технической характеристики в МПа. Коэффициент связи между единицами 0,1 МПа = 10 м);
Кз – коэффициент запаса мощности, учитывающий возможные перегрузки во время работы насоса (Кз=1,1…2,0);
g – ускорение свободного падения, м/с2;
ηн – КПД насоса согласно технической характеристике (для центробежных насосов ηн = 0,4…0,6, для вихревых ηн = 0,25…0,55);
ηп – КПД передачи от двигателя к насосу (при прямом соединении с насосом ηп = 1,0).
Выбираем электродвигатель: АИР112М4, N=5,5 кВт, nс=1450 мин-1,
Воду необходимо подавать потребителям под определенным напором, называемым свободным напором Нсв. Для водозаборных точек на животноводческих фермах необходимый напор Нсв = 4…5 м (Нсв = 40…50 кПа) обеспечивается водонапорной башней.
Необходимая вместимость резервуара в м3 водонапорной башни равна:
Vрез = 0,20∙83,59 = 16,7 м3.
Полученную вместимость резервуара округляем до стандартной (10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 и 50 м3), то есть Vрез = 20 м3.
Диаметр труб выбирают так, чтобы скорость воды в них не превышала 0,4-1,25 м/с. Диаметр труб (м) внешнего водопровода на начальном участке, на котором проходит все количество воды, определяем по формуле [3 стр. 26]:
(2.37)
где Qмакс.с – максимальный секундный расход воды, м3/с;
v – скорость воды в трубах, м/с.
После определения диаметра трубопровода выбирают тип автопоилок и определяют их количество на животноводческой ферме.
Выбираем тип автопоилок и определяем их количество на животноводческой ферме:
(2.38)
где m – количество животных, гол.;
z – коэффициент, показывающий, на какое количество животных предназначена та или иная автопоилка.
Автопоилки SUEVIA модели 115 и SUEVIA модели 640 применяются для поения КРС на фермах привязного содержания. Автопоилки рассчитаны на поение двух голов КРС. Определяем число автопоилок SUEVIA модели 115 для коров и быков-производителей и нетелей:
Для остальных половозрастных групп применяем автопоилки SUEVIA модели 640, рассчитанные для применения при беспривязном содержании. Также основным достоинством такой автопоилки является то, что она с электроподогревом. Одна поилка рассчитана на поение 20-40 животных. Для расчёта принимаем 1 поилку на 40 животных. Для каждой половозрастной группы определяем свое количество поилок, так как каждая группа содержится отдельно от другой: телки до 2-х лет – 4 поилка, телки до 1 года – 4 поилка, бычки до 1 года – 2 поилка, бычки старше 1 года – 2 поилка, всего –12 поилок SUEVIA модели 640.