Электроснабжение телятника



Оглавление

 

Введение 2

Исходные  данные 3

Расчет  и выбор оборудования и установок  микроклимата 4

1. Проектирование вентиляции 5

Расчет воздухообмена 5

Расчет воздуховодов 8

2. Проектирование отопления 12

Расчет  и выбор установок электротехнологии 16

1. Проектирование системы водоснабжения 17

2. Проектирование электроподогрева воды 22

3. Проектирование навозоудаления 25

Расчет  и выбор оборудования электрического освещения 29

1. Расчет освещения основного помещения 30

2. Расчет освещения тамбура 32

3. Расчет освещения венткамеры 34

4. Расчет освещения щитовой 36

5. Расчет уличного освещения 38

6. Расчет осветительной сети 39

Расчет  вводов 45

Определение годового потребления электроэнергии 49

Список литературы 50

 

Введение

Решение проблемы устойчивого обеспечения  страны продуктами животноводства в  необходимом количестве и высокого качества неразрывно связано с техническим  перевооружением отрасли, переводом  её на промышленную основу.

В настоящее время животноводческие фермы имеют значительное количество электрифицированных машин, агрегатов  и поточных линий, что позволяет  механизировать основные технологические  процессы, а в ряде случаев обеспечить комплексную механизацию и автоматизацию  большинства производственных процессов.

Электрификация и автоматизация  технологических процессов –  это этап комплексной механизации, характеризуемый освобождением  человека от непосредственного выполнения функций управления техническим  устройством.

В условиях современного производства использование ферм с небольшим  количеством, нецелесообразно в  связи с большими затратами на одну голову, которые не окупаются, а следовательно производство убыточно. В свою очередь, использование крупных  животноводческих комплексов с содержанием  нескольких тысяч животных обеспечивает высокую степень электрификации и автоматизации производства, что  влечет уменьшение доли ручного труда  и себестоимости продукции животноводства.

В соответствии с этим в данной курсовой работе проектируются системы  водоснабжения, микроклимата, электрического освещения, проводится расчет внутренних и внешних электрических сетей, выбор электрических щитов, пусковой и защитной аппаратуры, проводов и  кабелей, выбор двигателей для технологического оборудования.  

Исходные  данные

    • Помещение для телят  до 6 недель;
    • Размеры помещения – 20*40*3 (м);
    • Окна – 4 (1,5*0,6);
    • Ворота двойные – 2 (2,1*2,4);
    • Количество телят – 200.

 

Расчет и выбор оборудования и установок микроклимата

Микроклимат – определенное сочетание  температуры, влажности, состава и  обмена воздуха в помещении. Микроклимат  оказывает непосредственное влияние  на физиологическое состояние и  продуктивность животных и птиц.

При разработке микроклимата помещения  необходимо определение световых, температурно-влажностных  и воздушных режимов для каждого  помещения.

Установлено, что в невентилируемых  сырых и холодных помещениях увеличивается  расход корма на единицу привеса  птицы и животных.

Система механической вентиляции подразделяется на вытяжную, приточную и приточно-вытяжную.

При вытяжной вентиляции вентиляторы  вытягивают воздух из помещения, образуя  разрежение, а свежий воздух поступает  в помещение через неплотности.

Вентиляторы приточной вентиляции нагнетают наружный воздух в помещение, создавая избыточное давление воздуха, а воздух выходит из помещения  через вытяжные шахты и неплотности. Приточная вентиляция применяется  с подогревом приточного воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Проектирование  вентиляции

Расчет воздухообмена

Воздухообмен  по углекислому газу.

Количество  приточного воздуха, необходимого для  понижения концентрации углекислого  газа, определяется:

 

LУК=const, т. к. не зависит от температуры;

 – коэффициент, учитывающий  выделение углекислоты микроорганизмами в подстилке (примем 1,2);

 – допустимое содержание  СО2 в воздухе внутри помещения в л/м3 (табл. П8);

  – содержание СО2 в наружном воздухе в л/м3 (для села принимаем 0,3 л/м3);

 – массовый расход  наружного воздуха, необходимого  для уменьшения концентрации  СО2 в помещении, находится по формуле:

 

n – число голов животных;

gУК – количество СО2 , выделяемое на 1 голову животного в л/м3 (табл. П5)

 

Воздухообмен  по влаге.

Часовой воздухообмен по удалению излишней влаги из помещения  определяется по формуле:

 

 – коэффициент, учитывающий  испарение влаги с пола и  других конструкций (примем 1.1);

dВ – допустимое содержание влаги в воздухе внутри помещения в г/м 3.

т. к. температура внутри помещения постоянная (tОПТ В =18,3 ОС), dВ =const

 

dНАС В =15,4 – влагосодержание воздуха внутри помещения в г/м 3 при

tОПТ В =18,3 ОС (табл. П6);

70% – оптимальная влажность в помещении;

dН – допустимое содержание влаги в наружном воздухе в г/м 3;

 

dН зависит от температуры наружного воздуха:

 

dНАС Н – влагосодержание воздуха в наружном помещении в г/м 3 (табл. П6)

GВ – массовое влаговыделение в помещении

,

gВ – количество выделяемых водяных паров на 1 голову в г/ч (табл. П5)

Сведем результаты расчётов в таблицу:

 

 

осень

зима

весна

лето

+10

0

-2

-4

-15

-20

-1

+7

+14

+15

+25

+30

 

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

dНАС Н, г/м 3

9.4

4.84

4.18

3.54

1.38

0.88

4.46

7.8

12.1

12.8

23.0

30.3

dН, г/м 3

6.58

3.39

2.93

2.48

0.97

0.62

3.12

5.46

8.47

8.96

16.1

21.21

LВ, м 3/ч

4347.6

2470.9

2326.1

2200

1861.4

1797.2

2383.8

3432.3

7904.8

10032.9

-3432.3

-1750.7


 

Воздухообмен по избыточной теплоте.

При расчёте и выборе вентилятора  в летний период года температура  воздуха снаружи помещения превышает +10 ОС. Поэтому основная задача в этот период – удаление избыточного тепла. Следовательно, расчёт ведём при t ≥ +10 ОС.

Воздухообмен, способствующий удалению излишнего тепла, определяется по формуле:

 

tВ, tН – температура внутри и снаружи помещения;

 – коэффициент, учитывающий  относительное увеличение объёма  воздуха при нагревании его  на 1 0С;

c=1,3 кДж/кг* 0С – удельная теплоёмкость воздуха;

QИЗБ – избыточная теплота в помещении

,

QЖ – теплота, выделяемая одним животным

 кДж/ч

qТ – количество свободного тепла, выделяемого на 1 голову (прил. П5)

n – количество животных.

 

qОГР – удельная тепловая характеристика здания;

V – объём помещения;

tВ =const=18,3 0C – температура внутри помещения.

 

 

 

 

Сведем результаты расчётов в таблицу:

 

 

осень

весна

лето

 

+10

+14

+15

+25

+30

QПОМ , кДж/ч

41832

21672

16632

-33768

-58968

QИЗБ , кДж/ч

62968

83128

88168

138568

163768

LТ , м 3/ч

6227

15868

21930

-16976

-11489


 

Минимальный воздухообмен в помещении:

 

m – масса 1 животного;

n – число животных;

a – воздухообмен на 1 кг массы животного (прил. П2)

Расчитаем Lmin:

-зима

 

-лето

 

-переходный период (осень, весна)

 

 

Занесём все значения воздухообменов в общую таблицу:

 

 

осень

зима

 

+10

0

-2

-4

-15

-20

LУК ,м 3/ч

2836.4

LВ ,м 3/ч

4347.6

2470.9

2326.1

2200

1861.4

1797.2

LТ ,м 3/ч

6227

-

-

-

-

-

Lmin ,м 3/ч

25

20

 

весна

лето

 

-1

+7

+14

+15

+25

+30

LУК ,м 3/ч

2836.4

LВ ,м 3/ч

2383.8

3432.3

7904.8

10032.9

-3432.3

-1750.7

LТ ,м 3/ч

-

-

15868

21930

-16976

-11489

Lmin ,м 3/ч

25

40


 

 

 

Расчёт кратности воздухообмена:

 

Lнаиб=Lт при t=+15 0C – наибольший воздухообмен;

Vпом – объём помещения.

т. к. k>3, то необходимо использовать принудительную вентиляцию.

Расчет воздуховодов

 

Отопительно-вентиляционное оборудование, трубопроводы и воздуховоды, размещаемые  в помещениях с агрессивной средой, а также предназначенные для  удаления воздуха с агрессивной  средой, следует предусматривать  из антикоррозионных материалов или  с защитными покрытиями от коррозии.

Расчёт воздуховодов - это гидравлический расчёт, позволяющий определить давление воздуховода при движении воздуха.

Для выбора вентиляторов необходимо знать подачу и давление воздуха.

Для вентиляции животноводческих помещений, а также производственных зданий и сооружений используют радиальные (центробежные) и осевые вентиляторы.

Примем 2 воздуховода. Поэтому в  расчётах примем:

 

Lрасч max – общий расчётный воздухообмен;

n – число воздуховодов.

 

d – диаметр каждого воздуховода;

 – скорость воздуха в воздуховоде  (10…15 м/с), примем 14 м/с;

Считаем, что воздуховод круглого сечения диаметром 530 мм. По всей длине воздуховода должны быть выполнены отверстия для равномерной подачи воздуха внутри помещения.

Определим давление воздуха внутри воздуховода:

 

Давление вентилятора складывается из двух составляющих

pД – динамическая составляющая давления вентилятора;

pС – статическая составляющая.

Определим динамическую составляющую давления воздуха в воздуховоде. Она представляет собой кинетическую энергию 1 м3 воздуха:

 

 – плотность воздуха при оптимальной температуре (18.3 0С)

 

 – плотность воздуха при 0 0С [кг/м 3],

 – коэффициент, учитывающий  относительное увеличение объёма  воздуха при нагревании его  на 1 0С;

 – оптимальная температура  (18.3 0С)

Определим статическую составляющую давления воздуха в воздуховоде:

 

R – потеря давления на 1 м длины воздуховода

 

l – длина воздуховода (примем 45 м);

 – потеря напора воздуха на местных сопротивлениях (задвижках, изгибах и т. д.)

 

 – коэффициенты местных сопротивлений:

0.5 – потери в жалюзийной решётке;

0.15 – потери, создаваемые диффузорным  вентилятором;

0.55 – воздуховод имеет 2 колена с углом 1200;

1.0 – воздуховод имеет 2 колена с углом 900.

Выбираем вентилятор и электродвигатель для привода вентилятора. Для  этого необходимо знать давление воздуха в воздуховоде [Па] и производительность [м 3/ч].

Определим производительность:

.

По номограмме выбираем вентилятор типа Ц4-70-8. А=6250

Определим частоту вращения вентилятора:

 

 

Определим мощность электродвигателя вентилтора

 

Для центробежных вентиляторов для  определения мощности электродвигателя пользуются поправочным коэффициентом  K.

 

P,кВт

До 0.5

0.5…1

1…2

2…3

>3

K

1.5

1.3

1.2

1.15

1.1


 

 

По каталогу выбираем электродвигатель 4А1004У3 (n=1430 об/мин; PН =4.0 кВт; =84%; cos=0.84;  =6.0)

Равномерное распределение приточного воздуха по длине вентилируемого помещения обеспечивается при помощи магистрального воздуховода одинакового  сечения за счёт различных по площади  воздуховыпускных отверстий.

Определим количество отверстий в  воздуховоде:

 

l - длина воздуховода;

a - расстояние между соседними отверстиями (примем 1.25 м).

Определим площадь сечения воздуховода:

 

d - диаметр воздуховода.

Определим площадь первого отверстия  в воздуховоде:

 

- скорость воздуха в воздуховоде.

Площадь i-го отверстия

,

;

M=0.65.

 

 

 

 

 

Занесём все результаты расчётов в  таблицу:

 

n

1

2

3

4

5

Ai

1

1.009

1.018

1.027

1.037

fi,м2

0.0060

0.0060

0.0061

0.0062

0.0062

n

6

7

8

9

10

Ai

1.048

1.058

1.068

1.079

1.091

fi,м2

0.0063

0.0063

0.0064

0.0065

0.0065

n

11

12

13

14

15

Ai

1.102

1.115

1.127

1.140

1.153

fi,м2

0.0066

0.0067

0.0068

0.0068

0.0069

n

16

17

18

19

20

Ai

1.167

1.181

1.196

1.212

1.228

fi,м2

0.0070

0.0071

0.0072

0.0073

0.0074

n

21

22

23

24

25

Ai

1.245

1.262

1.280

1.299

1.319

fi,м2

0.0075

0.0076

0.0077

0.0078

0.0079

n

26

27

28

29

30

Ai

1.340

1.362

1.385

1.409

1.435

fi,м2

0.0080

0.0082

0.0083

0.0085

0.0086

n

31

32

33

34

35

Ai

1.461

1.490

1.520

1.552

1.586

fi,м2

0.0088

0.0089

0.0091

0.0093

0.0095

n

36

Ai

1.623

fi,м2

0.0097


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Проектирование отопления

 

Для поддержания в холодный период года необходимой температуры в  помещении предусматривают систему  отопления.

Систему отопления проектируют  и рассчитывают на самой холодной период. Для этого периода составляют тепловой баланс помещений и определяют мощность системы отопления в  каждом помещении. В более теплый период, т.е. при более высоких  температурах наружного воздуха  мощность системы отопления уменьшают  средствами регулирования.

Систему отопления расчитывают  ориентируясь на самый холодный период времени года.

Порядок проектирования:

- составляют уравнение теплового баланса;

- определяют мощность отопительной системы;

- определяют установленную мощность системы;

- составляют схему электроснабжения;

- производят выбор кабелей и ПЗА.

Составляем уравнение теплового  баланса

 

QО - теплота, выделяемая тепловыми приборами общего назначения

 

- суммарные потери теплоты в  помещении

 

 

Qокон - количество теплоты, теряемое через окна

 

k - коэффициент теплопередачи [кВт/(м  2* 0С)] (прил. П11-П12) [14];

Fокон - площадь окон [м2]

;

tВ,tН - температура внутри и снаружи помещения [0C].

 

Qдвери - количество теплоты, теряемое через двери

 

 

Qстен - количество теплоты, теряемое через стены помещения

 

 

 

Qпот - количество теплоты, теряемое через потолок

 

 

 

Чаще всего обогрев помещения  производится подогретым воздухом, подаваемым приточной системой вентиляции.

Qв - величина, которая определяет расход теплоты на нагрев воздуха, подаваемое системой приточной вентиляции

 

 

Lрасч зим - выбирается максимальное значение из расчётного воздухообмена при минимальной зимней температуре;

с - объёмная теплоёмкость воздуха [1.302 кДж/(м3*0С)];

Qвн - количество теплоты, выделяемое животными и подстилкой внутри помещения

 

Qж - количество теплоты, выделяемое животными [кДж/ч]

,

n - число животных;

qт - количество свободного тепла, выделяемого но одну голову [кДж/ч] (прил. П5);

Qподстил - количество теплоты, выделяемое подстилкой [кДж/ч].

В данном случае Qподстил=0, т. к. подстилка не используется.

Определим установленную мощность отопительной системы:

 

 

Определим установленную мощность отопительной электрической системы:

 

По установленной мощности Pуст  выбираем промышленную отопительную электрическую  установку. Т. к. в помещении два  воздуховода и, соответственно, два  вентилятора, то выбираем две установки  типа СФОЦ-25/0.5Т. Данная установка включается только в зимний период времени.

Произведём расчёт и выбор кабелей  и ПЗА.

Отопительная установка СФОЦ-25/0.5Т  состоит из трёх нагревательных элементов EK1-EK3 и вентилятора. Мощность каждого  нагревательного элемента 7.5 кВт, мощность двигателя вентилятора 4.0 кВт. Поэтому  расчёт и выбор аппаратуры начинаем с самого удалённого участка установки.

Найдём расчётный ток нагревательного  элемента:

 

 

Зная величину тока можно выбрать  магнитные пускатели для всех трёх элементов по следующим условиям:

 

 

Из справочника выбираем магнитный  пускатель типа ПМЛ – 222002.

Для каждого нагревательного элемента выбирается питающий кабель по следующему условию:

 

 

Выбираем кабель марки ВВГ – 5*2.5 с  [15].

Найдём расчётный ток двигателя  вентилятора:

 

Выбираем магнитный пускатель  по следующим условиям:

 

 

Из справочника выбираем магнитный  пускатель типа ПМЛ – 222002.

Выбираем питающий кабель по следующему условию:

 

 

Выбираем кабель марки ВВГ – 5*1.5 с .

Определим общий расчётный ток:

 

Выбираем автоматический выключатель  с комбинированным расцепителем.

Определим ток теплового расцепителя  автоматического выключателя:

 

По справочным данным выберем автоматический выключатель типа АЕ2046Р:

 

 

Выбираем автоматический выключатель  для распределительного щитка. По справочным данным выберем автоматический выключатель  с комбинированным рассцепителем типа А-3110:

 

 

Выбираем кабель. Выбор кабеля производится по следующему условию:

 

 

Выбор кабеля производим по току расцепителя  автоматического выключателя распределительного щитка.

Выбираем кабель марки ВВГ–(3*25+2*16) с 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  и выбор установок электротехнологии

Интенсивнoe ведение живoтнoвoдствa и птицeвoдствa трeбyет надёжного вoдoснaбжeния, в том числе и при oтгoннoм живoтнoвoдстве.

Boдoснaбжeниe ферм, кoмплексoв и пастбищ  пpeдстaвляeт сoбoй систeмy машин,  пoзвoляющyю aвтoматизиpoвaть пpoцecс  от вoдoподъёма до пoeния живoтных, чтo в знaчитeльнoй стeпeни снижaeт  сeбeстoимoсть пpoдyкции.

Bыбop истoчника вoдoснaбжения пoдтвepждaют pезyльтaты топогpaфичeских, гидрологических  и сaнитарныx изысканий. Kaчествo  вoды, пoдaвaeмoй на xoзяйствeннo - питьeвыe нyжды, должно соответствовать  тpeбованиям ГОСT 2874-82.

Kaчество вoды и дoлгoвeчнoсть сквaжинныхыx aгрегaтoв зaвисят oт пpавильнoгo выбoрa кoнстpyкции фильтpa, кoтopyю pекoмендyeтся принимать сoглaснo CHиП 2.04.02-84.

Уборка навоза – трудоёмкий процесс, который занимает в производственном цикле фермы значительное время. Поэтому создание устройств, обеспечивающих автоматическое управление работой  навозоуборочных транспортёров  в животноводческих помещениях –  важная задача.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Проектирование  системы водоснабжения

 

Определение потребности в воде:

Определим среднесуточный расход воды в хозяйстве:

,

- суточная норма потребления  воды на поение одного потребителя;

- количество животных.

Определим максимальный суточный расход воды:

,

- коэффициент суточной неравномерности  подачи воды.

Определим максимальный среднечасовой  расход воды:

,

- если ферма оборудована автоматическими  поилками;

- если ферма не оборудована  автоматическими поилками.

,

 – число часов в сутки.

Определим секундный расход воды:

,

Определим расход воды на тушение  пожара

,

- норма воды на тушение пожара (10 л/с=0.01 м3/с);

- время тушения пожара, примем  .

Определим суммарный расход воды:

.

Выбор и обоснование схемы водоснабжения:

В практике водоснабжения применяют  два вида основных сетей:

- тупиковые;

- кольцевые.

Крупные водоводы для потребителей первой категории выполняются по кольцевой схеме, а для второй и третьей используются радиальные схемы.

Внутренний пожарный водопровод не предусматривается в одноэтажных  животноводческих и птицеводческих помещениях.

Трассу водопроводных линий  выбирают из условий  кратчайшей доставки воды потребителям но, не нарушая требований к санитарным зонам.

 

 

 

 

Рис. 1 Трасса водопроводных  линий

 

Гидравлический расчёт водопроводной  сети.

Потери напора воды водопроводной  сети влияют на мощность приводного ЭД насоса, поэтому рассчитаем эти потери.

Определим диаметр водопроводной  трубы:

,

- скорость движения воды [м/с].

Применим асбестоцементные трубы (м/с;

Примем в расчётах .

Из справочника возьмём стандартное  значение диаметра трубы

Определим суммарные потери напора по длине:

,

- линейные потери напора по  длине;

- местные потери напора по  длине.

 

- коэффициент сопротивления труб.

Для асбестоцементных труб ,

- длина трубопровода.

 

 Расчёт часовой подачи водоподъёмника  и вместимости напорно-регулирующего  резервуара.

В сельском хозяйстве применяют  башенные и безбашенные насосные установки. Для водоснабжения крупных  ферм используются водонапорные башни системы Рожновского.

Определим объём бака башенной насосной установки.

Примем башню Рожновского с  диаметром бака.

 

- регулируемая стандартная высота(1м).

Примем аварийный запас воды

,

,

.

По объёму бака выберем марку  башни БР-25.

Из справочника Марченко определим:

Определение высоты расположения водозаборного  сооружения

Определим геометрическую высоту расположения водозаборного устройства над поверхностью земли (геодезический напор):

 

- высота на всасывание;

- высота башни.

,

.

Выбор типа водоисточника и водозаборного  сооружения.

При этом выбирается количество рабочих  и резервных скважин, они принимают по числу рабочих.

Если рабочих 1…4, то резерв 1.

Таким образом, принимаем 1-у рабочую и 1-у резервную скважину.

Определение напора насоса, его рабочей  точки и мощности электродвигателя для его привода.