Проектирование и расчет фермы крупного рогатого скота и состава технологического оборудования на 250 голов

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1.1 Технология содержания животных

1.2 Структура стада

1.3 Потребность в производственных помещениях

1.4 Расчет потребности в кормах

1.5 Потребность в воде

1.6 Микроклимат

1.7 Расчет вентиляции

1.8 Расчет отопления

1.9 Расчет освещения

1.10 Потребность в хранилищах кормов

1.11 Годовой выход продукции

1.12 Годовые отходы производства

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1 Первичная обработка молока

2.2 Выбор емкости танка-охладителя

3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

3.1 Общие правила техники безопасности на животноводческих объекта

3.2 Техника безопасности на проектируемом объекте

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Задачей курсового проекта является изучение основных приемов технологии содержания животных, производства и переработки сельскохозяйственной продукции. При этом необходимо сделать выводы и использовать их для дальнейшего проектирования с наименьшими потерями и затратами, что приведет к улучшению качества продукции, снизит затраты на него и повысит прибыль.

В данном проекте требуется произвести расчет поголовья крупного рогатого скота, определить площади помещений по составу стада, рассчитать годовую потребность кормов на все поголовье, вентиляцию, освещение и отопление этого помещения. Также требуется подобрать производственное и вспомогательное оборудование. Эти расчеты составят пояснительную записку

В графической части будут спроектированы производственное помещение и генеральный план фермы.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1.1 Технология содержания животных

ферма скот стадо

Система содержания животных в значительной мере предопределяет технологию производства продукции животноводства. Перспективная технология содержания животных должна предусматривать их удобное размещение, внедрение комплексности механизации, автоматизацию и научную организацию труда.

Сменно - поточная система основана на использовании для всех животных на ферме одного кормодоильного зала, кормление и доение в котором проводят по совмещенному графику. Такая система содержания позволяет уменьшить капиталовложения в расчете на одну корову, увеличить коэффициент использования оборудования и повысить производительность труда, как при привязном, так и при беспривязном содержании животных.

Таблица 1 - Основные элементы технологий производства молока

Способ содержания	Кратность раздачи кормов	Доение	Поение	Навозоудаление	Регулирование микроклимата
		Способ	Крат ность
Привязной (стойла нормальной длины)	Кормосмеси (не менее 3 раз в сутки) Корнеклубнеплоды (1-2 раза в сутки, в зависимости от удоев)	В стойлах в молокопровод	Двух или трехкратное	Из индивидуальных поилок	Транспортеры: Шнековые, скребковые, скреперы и пр.	Естественное или принудитель ное вентилирование с подогревом или без

1.2 Структура стада

Структура стада определяется с учетом перспективы развития животноводческой отрасли в хозяйстве и увеличения выпуска продукции.

Таблица 2 - Структура стада фермы КРС

Группа животных	Количество голов
Дойные коровы	250
Сухостойные коровы	188
Новотельные и глубокостельные в родильном отделении	32
Нетели за 2-3 месяца до отела	30
Телята профилактического периода (до 2 месяцев)	30
Телята от 2 до 4 месяцев	15
Телята от 4 до 6 месяцев	75
Молодняк от 6 до 12 месяцев	75
Молодняк от 12 до 18 месяцев	37
ИТОГО	75

1.3 Потребность в производственных помещениях

Тип производственных помещений и потребность в них зависит от вида и структуры поголовья животных и принятой системой содержания.

При проектировании производственных построек исходят из площади помещения и фронта кормления на одно животное. Для помещений КРС нормы площади на одно животное при привязном содержании составляют 8-10м2, при беспривязном - 5-6м2.

Площадь помещения для каждой группы животных

Fi=Mi*Si, (1.1)

где Mi - число голов данной группы животных, шт;

Si - удельная площадь помещения для одного животного, м2.

Стойловое содержание:

Для коров (дойные и сухостойные): Fк=250*2=500 м2

Для нетелей за 2-3 мес. до отела: Fн=188*2=376 м2

Для телят (от 4 до 6 мес.): Fт=75*0,66=49,5 м2

Групповое содержание:

Для глубокостельных коров (родильное отделение): Fк.г.=32*3=64 м2

Для телят (от 2 до 4 мес.): Fт=15*1,3=19,5 м2

Для молодняка (от 6 до 12 мес.): Fм=75*1,2=90 м2

Для молодняка (от 12 до 18 мес.): Fм=37*1,2=44,4 м2.

Клеточное содержание:

Для телят профилактического периода (до 2 мес.): Fт.п.=1*0,6=0,6м2.

Суммарная площадь

Fсум.=Fк+Fн+Fт+Fк.г.+Fт+Fм+Fм+Fт.п., (1.2)

Fсум.=500+376+45,5+64+19,5+90+44,4+40=845,5=846м2.

1.4 Расчет потребности в кормах

Годовую потребность в кормах для фермы подсчитывают, зная поголовье животных и кормовые рационы. Последнее выбирают в зависимости от вида животных, их продуктивности, а так же с учетом зоны расположения хозяйства.

Таблица 3 - Примерный расчет годовой потребности в кормах для дойных коров

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Сено	5	210	1050	262500	288750
Травяная резка	1	210	210	52500	57750
Сенаж разнотравный	6	210	1260	315000	346500
Силос кукурузный	10	210	2100	525000	577500
Корнеплоды	10	210	2100	525000	577500
Концентраты	4,8	365	1752	438000	481800
Соль поваренная	0,089	365	32,485	8121,25	8933,375
Динатрийфосфат	0,04	365	14,6	3650	4015
Цинк сернокислый	0,001	365	0,3723	93,075	102,3825
Кобальт хлористый	1,00E-05	365	0,0051	1,275	1,4025
Калий йодистый	6,00E-06	365	0,0022	0,55	0,605

Таблица 4 - Примерный расчет годовой потребности в кормах для сухостойных коров

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Сено	4	210	840	157920	173712
Сенаж	7	210	1470	276360	303996
Силос кукурузный	12	210	2520	473760	521136
Корнеплоды	4	210	840	157920	173712
Концентраты	2	365	730	137240	150964
Соль поваренная	0,055	365	20,075	3774,1	4151,51
Кормовой фосфат	0,1	365	36,5	6862	7548,2

Таблица 5 - Примерный расчет годовой потребности в кормах для новотельных и глубокостельных коров в родильном отделении

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Сено	5	210	1050	33600	36960
Травяная резка	1	210	210	6720	7392
Сенаж разнотравный	6	210	1260	40320	44352
Силос кукурузный	10	210	2100	67200	73920
Корнеплоды	10	210	2100	67200	73920
Концентраты	4,8	365	1752	56064	61670,4
Соль поваренная	0,089	365	32,485	1039,52	1143,472
Динатрийфосфат	0,04	365	14,6	467,2	513,92
Цинк сернокислый	0,001	365	0,3723	11,9136	13,10496
Кобальт хлористый	1,00E-05	365	0,0051	0,1632	0,17952
Калий йодистый	6,00E-06	365	0,0022	0,0704	0,07744

Таблица 6 - Примерный расчет годовой потребности в кормах на нетелей (за 2-3 мес. до отела)

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Сено	3,6	210	756	22680	24948
Силос	14,2	210	2982	89460	98406
Сенаж	3,1	210	651	19530	21483
Зеленые корма	29,3	155	4541,5	136245	149869,5
Концентраты	0,6	365	219	6570	7227
Соль поваренная	5,00E-05	365	0,0164	0,492	0,5412

Таблица 7 - Примерный расчет годовой потребности в кормах на телят от 2 до 4мес.

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Молоко цельное	0,4	210	84	1260	1386
Молоко снятое	0,7	210	147	2205	2425,5
Сено	0,06	210	12,6	189	207,9
Силос	0,05	210	10,5	157,5	173,25
Корнеплоды	0,06	210	12,6	189	207,9
Концентраты:
Комбикорма	-	210	13,5	202,5	222,75
Соль поваренная	0,0008	365	0,2847	4,2705	4,69755
Преципитат	0,0012	365	0,4344	6,516	7,1676

Таблица 8 - Примерный расчет годовой потребности в кормах на телят от 4 до 6 мес

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Молоко цельное	-	210	-	-	-
Молоко снятое	0,76	210	159,6	11970	13167
Сено	0,35	210	73,5	5512,5	6063,75
Силос	0,59	210	123,9	9292,5	10221,75
Корнеплоды	0,27	210	56,7	4252,5	4677,75
Концентраты:
Овсянка	-	210	-	-	-
Комбикорма	0,22	210	46,2	3465	3811,5
Соль поваренная	0,0017	365	0,6205	46,5375	51,19125
Преципитат	0,0205	365	7,4825	561,1875	617,30625

Таблица 9 - Примерный расчет годовой потребности в кормах на молодняк в возрасте от 6 до 12 мес.

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Молоко цельное	-	-	200	15000	16500
Молоко снятое	-	-	400	30000	33000
Сено	2	210	420	31500	34650
Силос	7,2	210	1512	113400	124740
Сенаж	2,1	210	441	33075	36382,5
Свекла кормовая	0,6	200	120	9000	9900
Зеленый корм	13,2	155	2046	153450	168795
Концентраты	-	-	240	18000	19800
Фосфаты	0,02	365	7,3	547,5	602,25
Соль поваренная	0,025	365	9,125	684,375	752,8125

Таблица 10 - Примерный расчет годовой потребности в кормах на молодняк в возрасте 12-18 мес.

Корма	Среднесуточная дача, кг	Продолжительность периода, дней	Требуется на период для 1 коровы, кг	Всего, кг	Требуется заготовить, кг
Сено	3,6	210	756	27972	30769,2
Силос	14,2	210	2982	110334	121367,4
Сенаж	3,1	210	651	24087	26495,7
Зеленые корма	29,3	155	4541,5	168035,5	184839,05
Концентраты	0,6	365	219	8103	8913,3
Соль поваренная	5,00E-05	365	0,0164	0,6068	0,66748
Кормовые фосфаты	0,03	365	10,95	405,15	445,665

Таблица 11 - Суммарный рацион кормления

Корма	Всего, кг	Всего с учетом потерь, кг
Молоко цельное	16260	17886
Молоко снятое	32205	35425,5
Сено	536361	589997,1
Сенаж	708372	779209,2
Травяная резка	59220	65142
Силос	1379311,5	1517242,65
Зеленые корма	457730,5	503503,55
Корнеплоды	750309	825339,9
Свекла кормовая	9000	9900
Концентраты	663977	730374,7
Соль поваренная	13624,6143	14987,07573
Фосфат	547,5	602,25
Преципитат	6,516	7,1676
Цинк сернокислый	104,9886	115,48746
Кобальт хлористый	1,4382	1,58202
Калий йодистый	0,6204	0,68244

1.5 Потребность в воде

При определении потребности в воде необходимо знать средне-суточный расход воды (м3) всеми водопотребителями, которые находим по формуле:

, (1.3)

где gi - суточная норма расхода воды одним потребителем,

ni - число потребителей, имеющих одинаковую норму расхода.

Таблица 12 - Нормы потребности воды для КРС

Группы животных	Нормы потребления на одну голову в сутки, л
	Холодной	Горячей	Всего
Коровы	85/65	15	3750
Нетели	55/40	5	940
Телята	18/10	2	240
Молодняк	28/25	2	224

*В знаменателе приведены нормы расхода воды на поение животных.

В нормы потребления включены расходы на мойку помещения, клеток, молочной посуды, приготовления кормов, охлаждения молока. На удаление навоза предусматривают дополнительный расход воды в размере от 4 до 10 л на одно животное.

Все расходы приведены в таблице 13.

Максимальный суточный расход воды Qсут.max определяется по формуле:

Qсут.max=Qсут.ср.*бсут,, (1.4)

где бсут - коэффициент суточной неравномерности водопотребления, принимаем бсут =1,3.

Часовые колебания расходов воды учитываются коэффициентом часовой неравномерности бч=2,5; бч=4,0 без автопоения.

Максимальный часовой расход

, (1.5)

Максимальный секундный расход

 , (1.6)

Таблица 13 - Расчет потребности в воде

Потребитель	Количество потребителей	Суточная норма потребления воды, м3	Суточный расход воды, м3	Максимальный суточный расход воды, м3	Максимальный часовой расход воды, м3	Максимальный секундный расход воды, м3
Коровы	250	0,1	25	32,5	1,35416667	3,762E-04
Нетели	188	0,06	11,28	14,664	0,611	1,697E-04
Молодняк	112	0,03	3,36	4,368	0,182	5,056E-05
Телята	120	0,02	2,4	3,12	0,13	3,611E-05

1.6 Микроклимат

Микроклимат складывается из факторов, таких как температура, влажность, скорость движения воздуха и его состав, освещение, излучение, которые должны соответствовать требованиям.

Основные требования:

- поддержание оптимального режима температуры, влажности и скорости воздуха.

- достаточная освещенность чистота стойловых помещений.

- соответствие нормам конденсации газов в помещениях.

Таблица 14 - Оптимальные параметры микроклимата

Помещение	Температура, C0	Относительная влажность, %	Скорость воздуха, м/с	Освещенность, Лк
Коровник	8-10	80	0,5	60-100
Родильное отделение	12-15	70	0,3	100-150
Телятники	10-12	75	0,3	100
Помещения для молодняка	8-12	80	0,3	50

Необходимый по содержанию углекислоты воздухообмен

, (1.7)

где mi - число животных в помещении;

n - число видов животных;

Pi - количество углекислоты, выделяемой одним животным, дм3/ч;

P2 - допустимая норма СО2 в помещении, дм3/м3;

P1 - содержание СО2 в наружном воздухе, дм3/м3.

м3/ч.

Таблица 15 -Предельные допустимые концентрации газов

Газ	Помещение
Углекислый: % л/м3 м2/л	0,25 2,5 4,49
Аммиак: % л/м3 м2/л	- 0,026 0,02
Сероводород: % л/м3 м2/л	- 0,0064 0,01

Необходимый по содержанию влаги воздухообмен

, (1.8)

где GВ - суммарное влаговыделение в помещении, г/ч;

d2 - предельно допустимое влагосодержание воздуха в помещении, г/м3;

d1 - средняя абсолютная влажность приточного воздуха, d1=3,2-3,3 г/м3.

, (1.9)

где щ - нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, %;

Wmax - максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м3.

Для коров и молодняка на откорме

г/м3

Для родильного отделения и профилактории в телятниках

г/м3

Для телятников

г/м3

Общая влага на одно животное

, (1.10)

где G1 - количество влаги, выделяемое животными в помещении, G1=292 г/ч;

G2 - количество влаги, образующейся в результате испарения с пола, кормушек и т.д.

G2=(0,05…0,10)*G1,, (1.11)

G2=0,1*292=29,2 г/ч,

GВ=292+29,2=321,2г/ч. м3/ч.

1.7 Расчет вентиляции

Причины ухудшения микроклимата большинства эксплуатационных помещений - низкая теплозащита, неправильная эксплуатация отопительно-вентиляционного оборудования, неправильная организация воздухообмена.

Таблица 16 - Нормы вентиляционного обмена воздуха в помещениях

Вид животных	Вентиляционный объем воздуха на 100 кг живой массы, м3/ч
	Зимой	В переходный период	Летом
Коровы и молодняк КРС	17	25	Не менее 40
Телята	20	25	Не менее 40

Внутренний объем помещений

Vп=F*h, (1.12)

где h - высота стен помещения, м;

F - площадь помещения, м2.

Vп=36*3,5=126 м3

Кратность воздухообмена

Vу=Vmax

, (1.13)

т.к. n>5, выбираем вентиляцию с истесственным побуждением тяги и калорифером.

Общая площадь вентиляционных каналов:

вытяжных

, (1.14) где х=1,7 м/с - скорость движения воздуха в канале.

.

приточных

, (1.15)

.

В качестве вентиляционных шахт принимаем щелевое вентилирование.

Рассчитаем ширину щели, приняв ее длину 65 метров.

, (1.16)

.

1.8 Расчет отопления

Количество теплоты, необходимое для отопления животноводческого помещения

Qот=Qв+Qогр+Qсп-Qж,, (1.17)

где Qв - количество теплоты, уносимое потоком воздуха при вентиляции, кДж/ч;

Qогр - количество теплоты, уносимое через все наружные ограждения, кДж/ч;

Qсп - количество теплоты, уносимое через открытые двери, кДж/ч;

Qж - количество теплоты, выделяемое животными, кДж/ч.

Qв=C1*V*с*(tB-tH), (1.18)

где C1 - удельная теплоемкость воздуха, C1=1,006-1,008 кДж/(кг* град);

V - расчетный воздухообмен, м3/ч. Примем массу животного 400 кг, поэтому необходимое количество вентиляционного воздуха зимой составит максимум 68 м3/ч на одну корову.

V=10*68=680 м3/ч

с - объемная масса наружного воздуха, с = 1,2-1,3 кг/м 3;

tB - температура воздуха внутри помещения, tB=10 єС;

tH - температура наружного воздуха, tH=-35 єС.

Qв=1,007*680*1,3*(10-(-35))= 0,4*105 кДж/ч

Qогр=(0,47…0,50) Qв,, (1.19)

Qогр=0,5*0,4*105 =0,2*105 кДж/ч

Qж=?qi*mi,, (1.20)

где qi - количество свободной теплоты, выделяемой одним животным данного вида, кДж/ч;

mi - число животных данного вида, шт.

Qж=2,89*3600*10=1,04*105 кДж/ч

Случайные потери тепла

Qсп=(0,10…0,15) Qж,, (1.21)

Qсп=0,15*1,04*105= 0,156*105 кДж/ч

Qот=(0,4+0,2+0,156-1,04)*105=-0,284*105 кДж/ч.

Применения отопительных средств не требуется.

1.9 Расчет освещения

Расчет естественного освещения

Степень естественного освещения характеризуется отношением площади окон к площади пола или коэффициентом КОС.

Размеры окон, применяемых в постройках:

Высота окна, м 1,425

Ширина окна, м 1,555

Таблица 17 - Нормы освещения животноводческих помещений

Помещение	Световой коэффициент	Искусственное освещение
		Освещенность, Лк	Удельная мощность, Вт/м2
Коровник	1/10-1/15	10-20	4,5
Родильное отделение	1/10	50	23
Профилакторий	1/10-1/12	30	10
Телятник	1/10-1/12	20	10
Откормочник КРС	1/20-1/30	5	3

Световой коэффициент

, (1.22)

где F0 - суммарная площадь окон, м2;

FП - суммарная площадь пола освещаемого здания, м2.

Количество ламп

, (1.23)

где S - площадь, м2;

W - удельная мощность, Вт/м2;

Wr - мощность одной лампы, Вт.

Располагают лампы по возможности равномерно на высоте от 2,5 до 6 м, в соответствии с рекомендациями по их использованию.

1.10 Потребность в хранилищах кормов

Для хранения сочных и грубых кормов необходимо применять такие хранилища, в которых потери питательных веществ будут минимальными.

Общая вместимость хранилища для хранения годовых запасов корма

, (1.24)

где Pг - годовая потребность в корме, кг;

с - насыпная плотность корма, кг/м3.

Силос

Корнеплоды

Грубые корма (солома и сено)

Сенаж

Потребное число хранилищ

, (1.25)

где Vx - вместимость хранилища, м3;

е - коэффициент использования хранилища.

Силос

Принимаем N=1.

Корнеплоды

Принимаем N=1.

Грубые корма

Принимаем N=1.

Сенаж

Принимаем N=1.

Выбрав вместимость хранилища, ширину и высоту, определим его длину

, (1.26)

где B - ширина хранилища, м;

h - высота, м.

Силос .

Корнеплоды .

Грубые корма .

Сенаж .

Таблица 18 - Размеры хранилищ для кормов

Наименование хранимых кормов	Длина, м	Ширина, м	Высота, м	Количество, шт.
Силос	5	10	2	1
Корнеплоды	5	5	2	1
Грубые корма	5	10	2	1
Сенаж	5	5	2	1

1.11 Годовой выход продукции

Генплан комплекса (фермы) характеризуется не только поголовьем животных, числом производственных комплексов, но и выходной продукцией.

Годовой выход молока

Qмол=M*Gгод*k, (1.27)

где M - поголовье животных на комплексе, шт;

Gгод - годовой надой на одну корову, кг;

k - коэффициент, учитывающий сухостойность коров.

Qмол=10*5000*1,3=65000 кг

1.12 Годовые отходы производства

Проблема рационального использования навоза как органического удобрения для создания собственной кормовой базы, при одновременном соблюдении требований охраны окружающей среды имеют важное народно-хозяйственное значение.

Примерный выход навоза от всех животных за сутки

, (1.28)

где k - коэффициент, учитывающий влажность навоза;

kс.в. - сухое вещество кормов в рационе, кг;

Пс.в. - сухое вещество в подстилке, кг.

Годовой выход навоза

, (1.29)

где ДСТ и Дn - период стойлового периода;

QCI=(0,45ч0,58)*Qсут=0,55*611=336,05 кг

QIn=0.85*Qсут=0,85*611=519,35 кг

Площадь навозохранилища

, (1.30)

где 2 - количество навозохранилищ;

h - высота укладки навоза, м;

Qс - суточный выход навоза, кг;

ДXP - продолжительность хранения навоза, сут;

с - плотность навоза, кг/м3;

ц - коэффициент, учитывающий заполнение навозохранилища.

По рассчитанным характеристикам подбираем механическое средство для уборки навоза:

В виду того, что размеры требуемого транспортера незначительно отличаются от размеров стандартного, то принимаем размер стандартного транспортера.

Таблица 19 - Характеристика навозоуборочного механического средства

Установка	Производительность, т/ч	Длина контура, м	Ширина канала, м	Скорость, м/с	Мощность, кВт	Масса, кг
ТСН-20	5,1	20	0,4	1,8	4	350

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Проектирование процесса получения и обработки молока

Механизация доения коров

Доение в молокопровод. При этом доильная установка монтируется стационарно и включает кроме вакуумпровода - молокопровод, по которому выдоенное молоко поступает на первичную обработку. Доильные аппараты переносят к стойлам животных. Рекомендуется для средних по размерам ферм (до 200 голов).

Любая доильная установка имеет следующие элементы:

1. Устройство, вырабатывающее вакуум.

2. Устройство, контролирующее уровень вакуума.

3. Устройство, регулирующее уровень вакуума.

4. Устройство, распределяющее вакуум.

5. Устройства, накапливающие и транспортирующие молоко.

6. Доильные аппараты.

В соответствии с ИСО 5707 устройства, распределяющие вакуум (вакуумпроводы) должны быть такого диаметра, чтобы перепад вакуумметрического давления между регулятором и любой точкой вакуумпровода при подсоединении всех работающих доильных аппаратов не превышал 2 кПа.

Это условие соблюдается при пропускании воздушного потока (л/мин) по трубам вакуумпровода с минимальным диаметром, приведенном в таблице 2.17.

Расход воздуха одним доильным аппаратом приведен в приложениях 47,48.

Таблица 2.17 - Минимальный диаметр вакуумпровода

Воздушный поток, л/мин	Минимальный диаметр, мм
до 299	25
от 300 до 599	32
от 600 до 1000	38
более1000	50

Устройство, вырабатывающее вакуум (вакуумный насос) подбирают, учитывая расход воздуха доильными аппаратами и запас по производительности.

Минимальную производительность находят из следующих соображений:

- для установок при доении в молокопровод производительность определяется умножением расхода воздуха доильным аппаратом (приложение) на количество планируемых к использованию аппаратов. Дополнительно определяется запас производительности по формуле:

, (2.25)

где ЭР - запас производительности, л/мин;

Z - число доильных аппаратов, шт.

л/мин

Диаметр вакуумпровода принимаем 35 мм

По приложению 16 выбираем приточно-вытяжную установку ПВУ-4М.

Внутренний диаметр молокопровода выбирают с таким расчетом, чтобы, перепад давления в молокопроводе не превышал 3кПа при работе всех доильных аппаратов. Подбирают его с учетом длины и количества, одновременно работающих аппаратов по приложению 49. Техническая характеристика доильных установок приведена в приложениях 7, 44, 45.

Выбираем доильную установку АДМ-8А-100

Потребное число доильных установок

, (2.26)

где - число дойных коров, гол.;

- время доения всех коров, ч;

- пропускная способность доильной установки, гол./ч.

Разовое время доения группы коров в большинстве хозяйств составляют 1,5…2,25 ч.

Расчётное количество молока, надаиваемого за 1 ч работы установки, определяют по формуле

, (2.27)

а за сутки

, (2.28)

где - коэффициент, учитывающий максимально возможный надой молока за сутки, = 0,003;

- коэффициент неравномерности поступления молока (при работе одного оператора =1, двух операторов =1,1…1,2, трёх операторов =1,3…1,4);

- коэффициент, учитывающий максимально возможный надой молока за одну дойку (при двукратном доении коров =0,65, при трёхкратном =0,4);

- средний надой молока за год от одной коровы фермы, кг;

- число коров, выдаиваемых за 1ч.

кг

кг

2.1 Первичная обработка молока

Оборудование для обработки молока должно обеспечивать высокое его качество, и соответствие требованием стандарта на молоко, обязательно должна предусматриваться первичная обработка молока непосредственно на ферме - охлаждение его до температуры 4±2 Со.

Все операции, связанные с первичной обработкой молока, подразделяют на основные и вспомогательные. К основным операциям относится механическая и тепловая обработка, к вспомогательным - приём, взвешивание и транспортировка молока, а также мойка и стерилизация посуды. Механическая обработка включает в себя очистку, нормализацию, сепарирование; тепловая - охлаждение и нагревание. Первичную обработку молока выполняют в поточных линиях на современных доильных установках по схеме доение - очистка - охлаждение - хранение при низкой температуре.

Молоко очищают от примесей фильтрованием и центробежным способом. Фильтруется молоко в потоке марлевыми, фланелевыми и лавсановыми фильтрами. Центробежный способ очистки молока от механических загрязнений с использованием сепаратора - молокоочистителя ОМА-3М и молокоочистителей агрегата ОМ-1А более совершенен. Его применяют в поточных линиях.

Сепаратор - молокоочиститель ОМА-3М используют в пастеризационной установке ОПУ-3М и ОП2-У5.

2.2 Выбор танка-охладителя молока

Танк-охладитель молока состоит из 2-х частей. Емкости (резервуара) и холодильного агрегата.

Резервуары подразделяются на горизонтальные и вертикальные, открытые и закрытые.

Горизонтальные танки занимают большую площадь и их труднее мыть. Вертикальные танки компактные, но ограничены по объему. Закрытые танки имеют герметичный термоизолированный корпус. Открытые танки промываются вручную, не имеют термоизоляцию съемной верхней части. Поэтому в них охлажденное молоко при хранении нагревается быстрее.

Горизонтальные танки подразделяются на цилиндрические и эллипсоидальные. Эллипсоидальные танки имеют большую охлаждающую поверхность, охлаждают молоко быстрее. Для равномерного охлаждения молока внутри емкости монтируют мешалки.

Охлаждают молоко, применяя 2 системы «прямого охлаждения» и «промежуточного охлаждения».

При «прямом охлаждении» нижняя часть резервуара танка состоит из двух сваренных между собой стальных листов и выполняет роль испарителя. Зазор между листами в зависимости от применяемого хладагента 0,7…1,3 мм. Хладагент поступает в испаритель, «кипит», поглощает тепло, охлаждая молоко.

Преимущества такой системы:

1. Простота конструкции.

2. Более низкая цена.

3. Меньше габариты.

4. Высокий КПД системы.

Недостатки:

1. Существует риск намораживания молока на стенках при низком уровне заполнения молоком.

2. Более низкая скорость охлаждения по сравнению с «промежуточным» охлаждением».

При «промежуточном охлаждении» испаритель располагается в емкости с теплоносителем (водой), расположенной под танком-охладителем молока. Хладагент охлаждает воду, а ледяная (охлажденная) вода разбрызгивается по поверхности танка и охлаждает молоко. В испарителе образуется лед (ледяной банк), в который попадает вода с поверхности танка, после охлаждения молока.

Преимущества:

1. Исключено намораживание молока на стенках танка при низком уровне заполнения.

2. Большая скорость охлаждения.

3. Отсутствует перегрузка компрессора.

4. Более экономичный способ из-за возможности использования «ночного тарифа».

5. Более равномерное нагружение электрической сети.

Недостатки:

1. Более высокая (на 25…30%) стоимость оборудования.

2. Большее энергопотребление.

3. Большие габариты.

4. Небольшой максимальный объем.

5. Низкий КПД.

При отсутствии «ночного тарифа» данная система не выгодна.

Большинство хозяйств на сегодня используют танки-охладители «прямого охлаждения».

Для обоих систем холодильные агрегаты во многом схожи.

В холодильных агрегатах используются 2 типа компрессоров (герметичных), поршневые и спиральные.

Наиболее распространенными являются поршневые компрессоры: отличаются высокой надежностью, мощностью.

Спиральные компрессоры поступают из Европы с 2000 года. Отличаются более низким (на 8…10%) энергопотреблением по сравнению с поршневыми компрессорами.

Классификация танков-охладителей молока согласно ISO 5708 производится по 3 критериям:

1. Количество доений. Характеризует мощность холодильного агрегата. Мощность его должна быть достаточной для охлаждения молока, полученного при каждом доении.

Если танк рассчитан на 2 доения, то холодильный агрегат рассчитан на охлаждение 0,5 объема. При 4-х доениях - холодильный агрегат рассчитан на охлаждение 0,25 объема молока в танке. При 6 доениях - 0,167 объема. Поэтому в танках-охладителях на 2 доения мощность холодильного агрегата выше, чем при 4 и 6 доениях.

Таблица 2.18 - Окружающая температура

Класс	Температура эксплуатации, оС	Максимальная температура, при которой возможна работа танка, оС
А	38	43
В	32	38
С	25	32

От температуры окружающего воздуха зависит работа конденсатора. При высоких температурах затруднена конденсация паров хладагента (превращение его из газообразного в жидкое состояние).

Таблица 2.19 - Время охлаждения

Класс	Максимальное время охлаждения молока одной дойки от 35 Со до 4 Со
0	2,0
1	2,5
2	3,0
3	3,5
4	По особому заказу

Пример обозначения танка-охладителя молока: 4000-2В II. Танк, объемом 4000 л рассчитан на временное хранение молока от 2-х доек (по 2000 л), охлаждение 2000 л молока от 35 до 4 Со за время не более 3 часов, при температуре окружающего воздуха не более 32 Со.

В большинстве случаев танки-охладители комплектуются емкостью и холодильным агрегатом для 2-х или 4-х доек, при работе в условиях окружающей среды с температурой не более 32 Со и временем охлаждения не более 3-х часов.

Выбор емкости танка

Емкость танка подбирается по формуле

, (2.29)

где V - объем танка в литрах;

Q - годовой объем производства молока, л;

D - время между 2 вывозками молока, дн.;

K1 - коэффициент заполнения танка, К1=0,9;

K2 - коэффициент увеличения надоев в летний период К2=1,3.

Для примера рассчитаем емкость танка для фермы на 200 коров с удоем 3500 литров. В год производится 200 х 3500=700000 л. Вывозка молока производится 1 раз в день. Объем танка:

куб.м

1. Принимаем емкость танка равной 2000 л при 2-х дойках в день. Т.е. при каждой дойке танк заполняется на 1000 л. Согласно приложения подбираем эллиптический резервуар ДХ - FF - 2000 (Германия) емкостью 2200 литров имеющий габариты: длина 2950 мм, ширина 1420 мм, высота 1720 мм.

2. Холодильный агрегат подбираем исходя из следующих соображений: для охлаждения 1 кг молока на 32 Со (с 35 Со до 3 Со) за 3 часа, при теплоемкости молока 3890 Дж/(кг оС) потребуется мощность:

, (2.30)

где Q - мощность холодильной установки, Вт;

m - масса молока, 1 кг;

c - теплоемкость молока, Дж/(кг С 0);

t2, t1 - конечная и начальная температура молока, С 0;

r - время охлаждения, С 0;

з - К.П.Д. процесса охлаждения.

Для охлаждения 1000 кг (л) молока потребуется 12 х 1000=12000 Вт. Подбираем холодильный агрегат по приложению 54 KRFZ-127 (Германия) с холодильной мощностью 12760 Вт и габаритами: длина 1080 мм, ширина 680 мм, высота 593 мм.

Таким образом, танк-охладитель молока состоит из эллиптического резервуара DARI-KOOL DX-FF 2000 и холодильного агрегата KRFZ-127.

3. Правила монтажа и установки танка-охладителя.

Объем помещения для установки танка-охладителя подбирается по формуле

, (2.31)

где V - объем помещения, м 3;

Q - холодопроизводительность агрегата, кВт;

17 -необходимый объем помещения в м 3 на 1 кВт холодопроизводительности.

Для нашего примера:

V=12,76 х 17=216,92 м 3.

При монтаже оборудования должна быть подведена холодная и горячая вода, электроэнергия.

Резервуар в помещениях располагают так, чтобы удобно было подходить к нему со всех сторон. Расстояние до стен не менее 0,5 м. Помещение теплоизолированное. Канализация должна обеспечивать свободный сток воды. Расстояние между емкостью и холодильным агрегатом должно быть минимальным.

Холодильный агрегат монтируют или в одном помещении с резервуаром или в разных. При этом следует предусмотреть вентиляционное отверстие для доступа свежего воздуха. Нагретый воздух должен иметь возможность выходить наружу, через другие отверстия, например шахты.

Установленный резервуар танка-охладителя молока должен иметь наклон дна около 2 градусов в сторону сливного патрубка для полного слива молока или моющих растворов.

Вентиляционные каналы можно устроить в противоположных стенах помещения друг против друга. Напротив впускных каналов, оборудованных заслонками, располагают конденсатор. Выпускные окна также имеют заслонки. В зависимости от наружной температуры регулируют поток входящего и выходящего воздуха.

Пастеризация молока

Молоко, поставляемое потребителям, пастеризуют, чтобы избежать возникновения эпизоотии. В поточных технологических линиях обработки его сначала регенерируют, а затем пастеризуют. Регенераторы позволяют повысить производительность пастеризатора, сократить расход пара на пастеризацию и уменьшить размеры охладителя.

Экономичны и универсальны в эксплуатации пластинчатые пастеризационно - охладительные установки ОПФ-1-300, ОПУ-3М, Б6-ОП2-Ф-1 с подогревом да 92 С и выдержкой молока при этой температуре в течении 300с. Они работают в автоматическом режиме. Выпускаются автоматизированные пластинчатые пастеризационно - охладительные установки А1-ОКЛ-3, АК-1-ОКЛ-5, А-1-ОКЛ-10 производительностью соответственно 3000, 5000, 10000 дм/ч. Время выдержки молока 25 с. Коэффициент рекуперации 87%. Поверхность теплообмена пластинчатых теплообменных аппаратов составляет соответственно 14, 24, 50 м. Удельный расход пара на 1000 дм молока - 17,5 кг.

Рабочая поверхность парового пастеризатора равна

, (2.32)

где q - производительность поточной линии, кг/ч;

К - общий коэффициент теплопередачи пастеризатора, Вт/(м•С);

t - температура пара, С;

t, t- температура молока начальная и конечная, С.

Расход пара на пастеризацию продукта определяют из уравнения теплового баланса

, (2.33)

где р - расход пара, кг/ч;

i - энтальпия пара, кДж/кг (при давлении 0,06-0,07 МПа, i=2682

кДж/кг);

с - удельная теплоёмкость конденсата, кДж/(кг•С), с=4,2

кДж/(кг•С);

t - температура конденсата, (принимаем t на 4…6 С ниже температура греющего пара);

з - тепловой К.П.Д. аппарата, (з=0,8…0,95).

Регенерация молока

Регенерация - это теплообмен, который производится с целью сокращения расхода тепла и холода и с целью уменьшения размеров охладителя и пастеризатора. В регенераторе обмен тепла происходит между горячими порциями молока, выходящими из пастеризатора и холодными, поступающими в пастеризатор.

Коэффициент регенерации показывает отношение количества тепла, отданного на регенераторе горячим молоком холодному, к количеству тепла, которое необходимо для нагрева холодного молока до температуры пастеризации.

Практически для прямоточных регенераторов величина коэффициента регенерации составляет 0,3, для противоточных 0,5-0,8, достигая значений 0,9-0,93 в пластинчатых аппаратах за счёт развитой поверхности теплообмена.

По заданному коэффициенту регенерации и производительности линии рассчитывают поверхность теплообмена регенератора на требуемый тепловой режим

, (2.34)

где F - поверхность регенератора, м;

Е - коэффициент регенерации;

К - общий коэффициент теплопередачи регенератора, Вт/(см•С), К= 1100…1400 Вт/(м•С).

Размещение оборудования и определение площади молочной

Подобранное по технологической схеме оборудование необходимо разместить в молочной и соединить в единую линию. Для согласования всех аппаратов по производительности в линию следует ввести дополнительные ёмкости для промежуточного хранения продуктов.

Производительность основной машины в линии должна быть максимально близкой к заданной производительности молочной.

При размещении оборудования молочной необходимо руководствоваться следующими принципами:

1 Обеспечение кратчайшего пути движения продуктов;

2. Максимальное использование принципа самотека;

3. Последовательная расстановка оборудования должна обеспечить принятую технологию и поточность производства;

4. Максимальное сокращение коммуникаций (паропроводы, молокопроводы, водопроводы, канализация и т. д.);

5. Создание максимальных удобств для обслуживающего персонала. Удобство при ремонте, замене оборудования и проведении технического обслуживания;

6. Возможность соблюдения обслуживающим персоналом норм охраны труда, техники безопасности, противопожарных и санитарных требований;

7. Минимальные капитальные вложения на строительство зданий.

Общая площадь молочной равна

, (2.35)

где - площадь молочной, м2;

- площадь, занимаемая машинами и оборудованием, м2;

- площадь, необходимая для производства работ, определяется из условий свободного перемещения мобильного оборудования и обслуживающего персонала, м2. На постоянном рабочем месте площадь пола на одного рабочего принимается равной 2-3 м2;

- площадь основных проходов, промежутков между машинами, лестничных клеток и т. д. Выбирается исходя из правил техники безопасности и противопожарных мероприятий.

Основной проход не уже 1,2 - 1,5 м.

Ширина лестниц не менее 1м;

- площадь вспомогательных помещений, рассчитывается исходя из строительных норм, м2.

Комната отдыха 15 - 20 м2;

душевая с раздевалкой 5 м2;

лаборатория 5 - 7 м2 и т. д.

Высота здания зависит от высоты размещаемого оборудования, но должна быть не менее 2,5 м.

3 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

3.1 Общие правила техники безопасности на животноводческих объектах

Главное условие безопасности работы персонала животноводческих ферм и комплексов - правильная организация эксплуатации оборудования. Сюда относится следующее: определение конкретных задач обслуживающего персонала, его прав и обязанностей; специальная подготовка персонала; технически грамотное составление графика планов предупредительного технического обслуживания и ремонта оборудования, своевременное и квалифицированное выполнение его с соблюдением всех требований техники безопасности; оперативное обслуживание оборудования, заключающееся в периодических осмотрах и проведении мелкого ремонта во время текущей эксплуатации. Испытание на герметичность систем молокопроводов, паропроводов и других установок необходимо проводить при отсутствии в помещении посторонних лиц и животных.

Правильная организация эксплуатации начинается с назначения лица, ответственного за определенную технику, основной обязанностью которого является обеспечение надежной, экономичной и безопасной работы закрепленных за ним машин и оборудования.

Производственные помещения ферм и комплексов разрешается вводить в эксплуатацию только после полного окончания их строительства в соответствии с проектом.

Рабочие, обслуживающие механизмы, должны получить инструктаж по правильной технике безопасности и овладеть практическими навыками безопасного выполнения работ. Лица, обслуживающие оборудование, должны изучить руководство по эксплуатации тех машин, с которыми они работают.

Перед началом работы рабочий обязан надеть установленную для данного вида работ спецодежду, спецобувь, головной убор и, при необходимости, защитные очки противопылевые респираторы. Одежда должна быть аккуратно застегнута, а волосы заправлены под головной убор.

Рабочий должен выполнять только ту работу, которая ему поручена администрацией.

3.2 Техника безопасности на проектируемом объекте

Для безопасной работы при доении все передаточные механизмы закрывают, электродвигатели заземляют, а в местах пересечения пути с трубами, кабелями и т.п. делают настил. Не разрешается класть на установки посторонние предметы, становится на них или разбирать при работе агрегатов.

Установку включает в работу ответственный за ее эксплуатацию, убедившись в ее целостности и отсутствии ремонтных работ.

Перед началом работы необходимо проверить правильность установки машин. Нельзя приступать к работе, если не обеспечен свободный и безопасный проход к машинам, кормовым материалам и другим предметам.

До начала работы необходимо проверить исправность машин и оборудования, пробовать на холостом ходу и обнаруженные недостатки устранить.

Следует следить за тем, чтобы штепсельные вилки были всегда исправны, а электрические кабели имели надежную изоляцию, особенно в местах ввода в корпус рубильника (пусковой панели) и в ручку штепсельной вилки.

Литература

1. Обоснование размеров фермы (комплекса) крупного рогатого скота и состава технологического оборудования: Методические указ./ Сост. А.А. Попов, В.П. Чукавин. - Ижевск: РИО Иж ГСХА, 2005.

2. Алешкин В.Р., Рощин П.М., Механизация животноводства.- М.: Агропромиздат, 1985.-336 с.

3. Мельников С.В., Механизация и автоматизация животноводческих ферм. - Л.: Колос, 1978.- 560 с.

Размещено на Allbest.ru