Исходные данные
1 - Поголовье:
m=20000 голов,
2-кормление полнорационное;
3 - Кормление 3 раза в сутки;
Дача корма с процентом от суточного:
а) утром-45%, б) днем-30%, в) вечером - 25%;
4 - Время кормления животных:
а) начало кормления утром в 8 часов;
б) начало кормления днем в 13 часов;
в) начало кормления вечером в 18 часов.
Необходимую суточную потребность в одном виде кормов для определенной группы животных определяют по формуле
,
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.
Теперь производим расчет для компонентов рациона:
а) Определяем необходимое количество концентрированных кормов.
Для концентрированных кормов 0,2 кг
q1 = 0,2 * 20000 = 4000кг
б) Определяем необходимое количество корнеплодов. Общее количество корнеплодов, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится:
q2= 2*20000 = 40000 кг
в) Определяем необходимое количество силоса.
Общее количество силоса, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится.:
q3 =2,5 * 20000 = 50000 кг
г) Определяем необходимое количество соломы. Общее количество соломы, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится:
q4= 1,5*20000 = 30000 кг
д) Определяем необходимое количество сена.
Общее количество сена, которое необходимо включить в обработку на технологическую линию, определится.:
q5 = 3 *20000 = 60000 кг
Суммарный суточный расход всех кормов рассчитывается по формуле
где Qсумм - суммарный суточный расход всех кормов, кг;
q1, q2, qк - общее количество соответственно каждого вида корма для всех групп животных, кг;
к - количество видов корма в рационе.
Тогда Qсумм =4000+40000+50000+30000+60000=184000кг
Все корма проходят через технологическую линию и скармливаются в смеси.
Таблица 1. Расход кормов
| корма | Количество корма, кг | |
| сено | утрен. дача | |
| днев. дача | ||
| вечер. дача | ||
| солома | утрен. дача | |
| днев. дача | ||
| вечер. дача | ||
| силос | утрен. дача | |
| днев. дача | ||
| вечер. дача | ||
| корнеплоды | утрен. дача | |
| днев. дача | ||
| вечер. дача | ||
| концентраты | утрен. дача | |
| днев. дача | ||
| вечер. дача | ||
| Итого |
Суммарный вес кормовой смеси, подлежащей приготовлению на технологической линии, рассчитывается
по формуле 
(4)
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, 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 = 4000 кг; Руд = 0, 20...0,25 кг/кг, принимаем Руд - 0,20 кг/кг.
Тогда Пконцкормов=4000*0,2 = 800 кг
б) на запаривание корнеплодов потребное количество пара будет равно
Пкартофеля= q2*Руд (картофеля)
где q2 = 40000кг; Руд (картофеля) = 0,151 кг/кг (при давлении пара 40 кПа (0,4 атм). Тогда
Пкартофеля= 40000*0,151 = 6040 кг.
Общее количество пара, которое поступит для запаривания в запарник-смеситель, и считаем, что полностью превратится в конденсат, находим по формуле
Побщее=Пконцкормов+Пкартофеля, или Побщее=800+6040=6840 или Побщее=Кк
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
Qпара=Побщее*Ауд
где Ауд - удельный расход воды на производство пара, л/кг; Ауд = I, I...1,2 л/кг, принимаем Ауд = 1,2 л/кг.
Тогда Qпара=6840 * 1,2 = 8208 л.
б) На мойку картофеля необходимое количество вода определится по формуле
Qмойки= q2*Куд,
где Куд - удельный расход вода на мойку корнеплодов., л/кг; Куд - 0,1...0,8 л/кг, принимаем Куд = 0,6 л/кг.
Qмойки = 40000*0,6=24000л.
в) На предварительное смачивание концентрированных кормов, когда они запариваются в единственном виде, необходимое количество вода определяется по формуле
Qконцентратов=q1*Вуд (8)
где Вуд - удельный расход вода для смачивания концентрированных кормов, л/кг; Вуд = 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 Qконцентратов= 4000* 0,3 = 1200 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 силоса, K3 = 0,65;
К4 - коэффициент влажности сенажа, К4= 0,16;
К5 - коэффициент влажности сена, К5= 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 овец
Теперь определяем общее количество смеси, приготовленное на технологической линии
Учитывая распорядок дня, животных кормят три раза в сутки: утром, днем и вечером. Утром выдается 45% корма, днем 30%, а вечером - 25%. Поэтому подбор машин проводим по утренней загрузке линии. Сейчас находим количество смеси, которое скармливается утром (45%), днем (30%) и вечером (25%) от общего количества смеси по формулам
Далее находим 45%, 30% и 25% от всех рассчитанных величин и результаты заносим в таблицу 2.
Таблица 2 - Расчетные данные по показателям
| Наименование показателя | Обозначение в тексте | Общее количество | Утренняя дача, 45% | Дневная дача, 30% | Вечерняя дача,25% |
| Концкорма, кг | q1 | ||||
| Корнеплоды, кг | q2 | ||||
| Силос, кг | q3 | ||||
| Сенаж, кг | q4 | ||||
| Сено, кг | q5 | ||||
| Суммарный суточный расход всех кормов, кг | Qсумм | ||||
| Количество пара на запаривание концкормов, кг | Пконцкормов | ||||
| Количество пара на запаривание картофеля, кг | Пкартофеля | ||||
| Количество воды на смачивание концкормов, кг | Qконцкормов | ||||
| Количество воды на производство пара, л | Q пара | 3693,6 | 2462,4 | ||
| Количество воды на мойку карто- феля, л | Qмойки | ||||
| Количество смеси, приготовляемое на технологичес- кой линии, кг | Q смеси |
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 требованиями, подбирается соответствующая машина (машина, способная обработать корм в указанное зоотехническими требованиями время).
В рационе животных имеются концентрированные корма и сенаж, 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 сенажа определяется по формуле
где γсенажа - объемная плотность сенажа, кг/м3; γсенажа = 128...291 кг/м3. Принимаем γсенажа = 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
γкартофеля - объемная плотность картофеля, кг/м3; γкартофеля=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) =18000, q2 (дневная) =12000,q2 (вечер) =10000. 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 tмашины - время работы машины, мин.;
Qмашины - 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) - 18000 кг.
Выбираем транспортер ТК-5,0Б 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) =10800 л; Qмойки (днем) =7200л,Qмойки (вечер) =6000 л; Qпара (утром) =3693,6 л; Qпара (днем) =2462,4 л; Qпара (вечер) =2052 л; Qконцкорма (утром) =540 л; Qконцкорма (днем) =360 л; Qконцкорма (вечер) =300 л.
Выбираем насосную установку УН-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 сенажа
q4 (утренняя) =13500 кг, q4 (днем) =9000 кг, q4 (вечер) =7500 кг. Выбираем бункер дозатор кормов КОРК-15-04.15 (2) с производительностью транспортера 4 т/ч. Время работы транспортера (на подаче сенажа в смеситель) определится как
д) Исходные данные для выбора бункера для концентрированных
кормов q1 (утренняя) =1800 кг, q1 (днем) =1200кг q1 (вечер) =1000 кг.
Выбираем бункер-дозатор КОРК-15-03.01 с производительностью транспортера 3 т/ч.
Время работающего транспортера (на подаче концентрированных кормов в смеситель) определится как
е) Исходные данные для выбора транспортера подачи силоса q3 (утренняя) =22500кг, q3 (днем) =15000кг, q3 (вечер) =12500 кг. Выбираем питатель погрузчик ЛИС-3,01 с производительностью 20 т/ч. Время работы транспортера (при подаче силоса в смеситель) определится как
ж) Исходные данные для выбора транспортера подачи сена q5 (утренняя) =2700кг, q5 (днем) =1800кг, q5 (вечер) =1500 кг. Выбираем питатель погрузчик ЛИС-3,01 с производительностью 20 т/ч. Время работы транспортера (при подаче сена в смеситель) определится как
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 = 45 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) - 86418 кг. Qсмеси (днем) - 57612 кг. Qсмеси (вечером) =48010. Выбираем измельчитель-смеситель ИСК-3,0. Время смешивания массы после загрузки всех компонентов принимаем tсмешивания 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) - 86418 кг. Qсмеси (днем) - 57612 кг. Qсмеси (вечером) =48010кг.
Выбираем транспортер сборный КОРК-15-05.01 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 3 - Расчетные данные по работе оборудования
| Наименование показателя | Марка машины | Время работы в утреннюю дачу | Время работы в дневную дачу | Время работы в вечернюю дачу | ||||||
| Расчет., мин. | С учетом включения и выключения | Расчет., мин. | С учетом включения и выключения | Расчет., мин | С учетом включения и выключения | |||||
| Мин. | ч | Мин. | ч | Мин. | Ч. | |||||
| Работа мойки измельчителя | ИКМ-5,0 | 1,83 | 1,23 | 1,03 | ||||||
| Работа загрузочного тр-ра | ТК-5,0 | 1,83 | 1,23 | 1,03 | ||||||
| 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 | 2,73 0,96 0,16 | 1,83 0,65 0,13 | 1,53 0,55 0,12 | ||||||
| Работа тр-ра при подаче сенажа | КОРК-15-04.15 | 1,71 | 1,16 | 0,96 | ||||||
| Работа тр-ра при подаче концкормов | КОРК-15-03.15 | 0,63 | 0,43 | 0,36 | ||||||
| Работа котла | Д-721А | 0,86 | - | - | - | - | - | - | ||
| Работа тр-ра силоса | ЛИС-3,01 | 1,16 | 0,78 | 0,66 | ||||||
| Работа тр-ра сено | ЛИС-3,01 | 0,16 | 0,13 | 0,12 | ||||||
| работа смесителя: При запаривании При смешивании При выгрузке | ИСК-3,0 ИСК-3,0 ИСК-3,0 | 1,12 1,12 1,12 | 0,75 0,75 0,75 | 0,63 0,63 0,63 | ||||||
| Работа тр-та по загрузке смеси в кормораздатчик | КОРК-15-03.15 | 1,12 | 0,75 | 0,63 |
Энергетический расчет
В технологической производственной линии кормоприготовления все машины работают от электродвигателей.
Общая величина установленной мощности электродвигателей (кВт) определится по формуле
Робщ=Р1+Р2+Р3+Р4+Р5+Р6+Р7+Р8+Р9
где Р1 - установленная мощность мойки-измельчителя ИКМ-5, кВт; Р1 = 11 кВт.
Р2 - установленная мощность транспортера ТК-5, кВт;
Р2 = 3 кВт.
Р3-установленная мощность водяного насоса, УН-2,0 кВт;
Р3 = 1,7 кВт.
Р4 - установленная мощность транспортера бункера-дозатора КОРК-15-04.15, кВт;
Р4 = 0,4 кВт.
Р5 - установленная мощность транспортера бункера-дозатора КОРК-15-03.15, кВт;
Р5= 0,4 кВт.
Р6 - установленная мощность питателя погрузчика ЛИС-3,0, кВт;
Р6 = 11кВт.
Р7 - установленная мощность котла-парообразователя Д-721А, кВт; Р7 = 3,4 кВт.
Р8 - установленная мощность измельчителя-смесителя ИСК-3,0, кВт;
Р8 =14,6 кВт (из них 0,6 кВт - мощность двигателя задвижки),
Р9 - установленная мощность сборного транспортера КОРК-15-04.15, кВт;
Р9 = 2,2 кВт.
Тогда Робщ=11+3+1,7+0,4+0,4+11+3,4+14,6+2,2=47,7
Далее определяем общий суточный расход электроэнергии (кВт*ч) по формуле
Wсут (общ) =Р1 (t1+t2+ t3) + Р2 (t1+t2+ t3) + Р3 (t1+t2+ t3) + Р4 (t1+t2+ t3) + Р5 (t1+t2+ t3) + Р6 (t1+t2+ t3) + Р7 (t1+t2+ t3) + Р8 (t1+t2+ t3) + Р9 (t1+t2+ t3) +Росв* tосв
где t1 - общее время работы машины на приготовлении корма к
утренней даче, ч;
t 2 - общее время работы машины на приготовлении корма к
дневной даче, ч;
t 3 - общее время работы машины на приготовлении корма к
вечерней даче, ч;
tосв - общее время работы освещения в сутки, ч; Росв - мощность всех лампочек для освещения, кВт.
Для расчета данные времени берем из таблицы 5.
Тогда Wсут (общ) =11* (1,83+1,23+1,03) *2+3* (1,83+1,23+1,03) *2+1,7* (3,85+2,61+2,2) *2+0,4* (1,71+1,16+0,96) *2+0,4* (0,63+0,43+0,36) +11* (1,32+0,91+0,78) +3,4* (0,86) +14.6* (1,12+0,75+0,63) *2+2.2* (1,12+0,75+0,63) *2+0,75 (3+3+3) =274,38кВт*ч
Максимальную величину единовременно потребной мощности и степень равномерности потребной мощности удобней находить после построения графика суточной потребности мощности.
Расход топлива для котлов-парообразователей Д-721А находим по формуле
где Тк - количество топлива, необходимое для получения пара
(расход топлива на нагрев котла не учитывается), кг;
П - количество пара, образующееся при сгорании одного килограмма жидкого топлива, кг; П = 7…8 кг. Приникаем П = 8 кг,
Побщ - общее количество пара, которое необходимо для запаривания, кг; Побщ = 6840 кг.
Тогда 