Q3г = 532 х 65 = 34580
Рассчитаем количество водяных паров, выделяемых животными четвертой группы:
Q4 = (((440 – 350) x (555 – 400)) / (600 – 400)) + 350 = 420
Q4г = 420 х 42 = 17640
Рассчитаем количество водяных паров, выделяемых животными пятой группы:
Q5 = (((440 – 350) x (447 – 400)) / (600 – 400)) + 350 = 371
Q5г = 371 x 35 = 12985
Рассчитаем количество водяных паров, выделяемых животными всех пяти групп:
Q = Q1г + Q2г + Q3г + Q4г + Q5г,
где Q – количество водяных паров, которое выделяют животные, л.
Q = 9212 + 11912,5 + 34580 + 17640 + 12985 = 86329,5
Найдем абсолютную влажность воздуха внутри помещения при относительной влажности 75%. Для этого по таблице максимальной насыщенности воздуха нашли, что максимальная влажность воздуха при температуре воздуха +5о составляет 7,49 мм рт. ст.
Составляем отношение:
7,49 – 100 g1 = (6,53 х 75) / 100 = 4,89 мм рт. ст.
g1 – 75
Абсолютная влажность (g2) вводимого в помещение атмосферного воздуха при температуре минус 8,2оС составляет 2,55 г/м3.
Проведем расчет часового объема вентиляции:
L = Q / (g1 – g2),
где L – часовый объем вентиляции, м3.
Если применяется механический способ уборки, то к Q добавляем 10%.
L = 86329,5 + 8632,9/ (4,89 – 2,55) = 40582,2 м3/ч
Частоту обмена воздуха в помещении определим путем деления часового объема вентиляции L на внутреннюю кубатуру помещения V.
Кр = L / V;
V = V1 + V2,
где V1 – кубатура первой части здания: 62 Х 21 Х 3 = 3906 м3, а кубатура второй V2 = 21 / 2 Х 2,5 Х 62 = 1627,5 м3
V = 3906 + 1627,5 = 5533,5
Кр = 40582,2 / 5533,5 = 7
Определим объем вентиляции на одно животное (О1) путем деления часового объема вентиляции (L) на количество находящихся в помещении животных (n):
О1 = L / n
O1 = 40582,2 / 187 =217 м3/ч
Определим объем вентиляции на 1 ц живой массы (О2) путем деления часового объема вентиляции (L) на живую массу находящихся в помещении животных (ц):
О2 = L / ц
ц = 4,89 Х 20 + 5,15 Х 25 + 5,42 Х 65 + 5,55 Х 42 + 4,47 Х 35 = 968,4
О2 = 40582,2 / 968,4 = 41,9 м3/ч
Рассчитаем общую площадь сечения вытяжных каналов, которая в состоянии обеспечить расчетный объем вентиляции:
S = L / Vxt,
где S – искомая площадь сечения вытяжных каналов, м2;
L – часовой объем вентиляции, м3/ч;
V – скорость движения воздуха в вентиляционном канале, м/с, определяем по таблице ( при ∆t = 5 – (-8,2) = 13,2). Высота труб 5 м, тогда V = 1,09 м/с;
t– расчетное время, 1ч = 3600 с.
S = 40582,2 / 1,09 х 3600 = 10,3 м2
Найдем количество вытяжных каналов (м) путем деления площади сечения вытяжных каналов (S) на площадь сечения одного канала (s):
м = S / s
м = 10,3 / 1 = 10 труб
При определении общей площади сечения приточных каналов исходим из того, что она составляет 80% от площади сечения вытяжных каналов, тогда 10,3 х 0,8 = 8,24 м2. Площадь сечения одного приточного канала (0,5 Х 0,5), тогда количество их будет 8,24 : 0,25 = 33 канала.
3.5 Расчет теплового баланса в животноводческих помещениях
Тепловой баланс животноводческих помещений рассчитывается с целью определения возможности обеспечить в них оптимального микроклимата, особенно в холодное время года. При расчете теплового баланса учитывается вид животных, живая масса, продуктивность, физиологическое состояние, возраст.
Тепловой баланс в помещении может быть положительный, отрицательный, нулевой. Положительный, когда тепла выделяется больше, чем расходуется. Отрицательный – выделяется меньше чем его расходуется. Нулевой – приход равен расходу.
Тепловой баланс помещений рассчитывают:
Qж = ∆t (Gx 0,24 + ∑KxF) + Wзд,
где Qж – поступление тепла от животных ккал/ч;
∆t – разность между температурой воздуха в помещении и среднемесячной температурой воздуха самого холодного месяца зоны, оС;
G – количество воздуха, удаляемого из помещения или поступающего в него в течение часа, кг;
0,24 – количество тепла необходимое для нагрева 1 кг воздуха на 1оС, ккал/кг;
К – коэффициент общей теплоотдачи через ограждающие конструкции, ккал/м2/град;
F – площадь ограждающих конструкций, м2;
∑ - показатель суммирования произведения KF;
Wзд – расход тепла на испарение влаги с поверхности пола и других ограждений.
Рассчитаем поступление тепла от указанных групп коров используя табличные данные:
Q1 = (((602-565) x (489-400)) / (500-400)) + 565 + (25x4) = 697,93
Q1г = 697,93 x 20 = 13958 ккал/ч
Q2 = (((757-682) x (515-500)) / (600–500)) + 682 + (25x4) = 793,25
Q2г = 793,25 x 25 = 19831 ккал/ч
Q3 = (((757-682) x (542-500)) / (600-500)) + 682 + 25 = 738,5
Q3г = 738,5 x 65 = 48002 ккал/ч
Q4 = (((757-682) x (555-500)) / (600-500)) + 682 = 723,25
Q4г = 723,25 x 42 = 30376 ккал/ч
Q5 = (((602-565) х (447-400)) / (500-400)) + 565 = 582,4
Q5г = 582,4 х 35 = 20384 ккал/ч
Найдем поступление тепла от всех животных в помещении:
Qж = Q1г + Q2г + Q3г + Q4г + Q5г
Qж = 13958 + 19831 + 48002 + 30376 + 20384 = 132551 ккал/ч
Рассчитаем разность между температурой воздуха помещении и среднемесячной температурой воздуха самого холодного месяца:
∆t = 5 – (-8,2) = 13,2оС
При температуре воздуха в коровнике 5оС и среднем барометрическом давлении 755 мм рт. ст. масса 1 м3 кубического воздуха составляет 1,261. Рассчитаем количество воздуха, удаляемого из помещения или поступающего в него в течение 1 часа:
G = Lx 1,261
G = 40582,2 х 1,261 = 51174
Ведем расчет теплопотерь через ограждающие конструкции, для этого составляем таблицу.
Таблица 4.
Определение телопотерь через ограждающие конструкции
| Вид ограждений | Площадь F, м2 | K | ∑K x F |
| ОкнаДвериВоротаСтеныПотолокПол по зонам: 1-я 2-я 3-я 4-яИтого | 74,45,7637,24441326,8332284252450 | 5441,010,830,40,220,10,06 | 37223148,8445,81101,2132,862,525,2272338,3 |
Рассчитаем площадь:
а) окон
Fокон = 1,1 х 1,65 х 41 = 74,4
б) дверей
Fдверей = 1,8 х 1,6 х 2 = 5,76
в) ворот
Fворот = 3,1 х 3 х 4 = 37,2
г) стен
Fстен = (62 х 3 х 2 – 74,4 – 5,76) + (21 х 3 х 2 + (21/2) х (5,5 -3)) = 444
д) потолка
Fпотолка = √(5,5-3)2 + (10,5)2 = 1326,8
е) пола
F1 = 62 х 2 х 2 + 21 х 2 х 2 = 332
F2 = 58 х 2 х 2 + 13 х 2 х 2 = 284
F3 = 54 х 2 х 2 + 9 х 2 х 2 = 252
F4 = 50 х 9 = 450
Необходимо учесть также расположение здания в отношении направления господствующего ветра, сторон света и рельефа местности, т.к. помещение при этом теряет дополнительно еще 13% тепла от теплопотерь с ограждающих конструкций.
(445,8 + 148,8 + 372) х 0,13 = 125,6 ккал/ч
Следовательно общий расход тепла, необходимого на нагрев всех ограждающих конструкций коровника составит 2338,3 + 125,6 = 2463,9 ккал/ч
Далее учитываются потери тепла на испарение влаги с поверхности пола, кормушек и ограждающих конструкций (Wзд). Принято считать что эти теплопотери составляют 10% от общего количества влаги, выделяемой всеми животными. На испарение 1 г влаги затрачивается 0,595 ккал тепла. На Wзд составит:
8632,9 х 0,595 = 5136,5 ккал/ч
Составляем тепловой баланс:
132551 = 13,2( 51174 х 0,24 + 2463,9) + 5136,5
132551 = 199779
Когда дефицит тепла в помещении до 20%, то его можно компенсировать за счет утепления ограждающих конструкций. А когда более 20% , то необходимо в помещении установить теплогенератор и рассчитать режим его работы.
Найдем дефицит тепла:
199779 – 132551 = 67228, что составляет 33%.
Для компенсации дефицита в помещении необходимо установить теплогенератор ТГ-2,5А и рассчитать режим его работы. Если мощность генератора 250000 ккал/ч, то 67228 ккал/ч будет компенсироваться за 16 мин. Следовательно за час он должен 16 минут работать и 44 не работать.
3.6 Расчет ∆t нулевого теплового баланса
Определение ∆t нулевого баланса животноводческого помещения необходимо для расчета предельно низкой внешней температуры воздуха, при которой еще возможна беспрерывная эксплуатация вентиляции. ∆t нулевого баланса рассчитывают по формуле:
∆t = (Qж – Wзд ) / (Gx 0,24 + ∑ KF)
∆t = (132551 - 5136,5) / (51174 x 0,24 + 2463,9) = 8,6 оС
Получаем: для беспрерывной работы вентиляции разница между температурой воздуха в середине помещения и температурой внешнего воздуха должна быть меньше 8,6оС. Расчет показал, что для того чтобы поддерживать температуру воздуха внутри помещения на уровне 5оС, температура внешнего воздуха не должна опускаться ниже -13,6оС.
Выводы и предложения
Не смотря на высокий уровень ведения хозяйства, в ходе исследований были обнаружены некоторые недостатки, которые можно устранить в ходе проходящей в хозяйстве реконструкции, интенсификации производства.
Изучение помещений и расчеты показали:
1. В коровниках недостаточная естественная освещенность.
2. В помещениях наблюдается дефицит тепла.
3. Отсутствие в некоторых коровниках термометров не позволяет вести постоянный контроль за температурным режимом зданий.
Исходя из данных выводов можно внести следующие предложения по улучшению микроклимата в помещениях:
- необходимо максимально уменьшить потери тепла через ограждающие конструкции помещения путем их утепления;
- установить в коровниках с недостаточно высокой температурой теплогенераторы;
- увеличить естественную освещенность помещений за счет увеличения количества окон, либо путем замены материала окон на более прозрачный;
- повесить в каждом производственном помещении психрометры для определения как температуры так и влажности воздуха.
Соблюдение вышеперечисленных мер приведет к значительному повышению продуктивности животных путем создания оптимальных условий для их организма.
Список литературы
[1] – Баланин В.И. Микроклимат животноводческих зданий. – С.-П.: Профикс, 2003. – 135 с.
[2] – Кузнецов А.Ф., Демчук Н.В. Гигиена сельскохозяйственных животных. М.: Агропромиздат, 1991. –
[3] – Медведский В.А. Гигиена животных. – Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2003. – 601 с.
[4] – Онегов А.П. Гигиена сельскохозяйственных животных. М.: Колос, 1984.
[5] – Шляхтунов В.И. Скотоводство.Мн.: Ураджай, 1997. – 463 с.