УДК 636.084.75–52

МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЁТА ТЕРМОСИФОННОЙ СИСТЕМЫ АВТОПОЕНИЯ

Назаров Игорь Васильевич1, Поцелуев Александр Александрович2, Толстоухова Татьяна Николаевна3
1ФГБУ Донской государственный аграрный университет в Зернограде, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механизация и технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», Азово-Черноморский инженерный институт
2ФГБУ Донской государственный аграрный университет в Зернограде, доктор технических наук, профессор кафедры «Механизация и технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», Азово-Черноморский инженерный институт
3ФГБУ Донской государственный аграрный университет в Зернограде, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механизация и технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», Азово-Черноморский инженерный институт

Аннотация
В статье представлена методика инженерного расчета, позволяющая обосновать конструктивные параметры кольцевых систем автопоения с термосифонной циркуляцией воды и резервирующей ёмкостью.

Ключевые слова: мощность, нагревательный блок, напор, производительность системы, система автопоения, ско-рость движения воды, сопротивление, теплопотери, термосифонная циркуляция


METHODS ENGINEERING CALCULATIONS THERMOSIPHON SYSTEMS AVTOPOENIYA

Nazarov Igor Vasilevich1, Potseluyev Alexander Aleksandrovich2, Tolstoukhova Tatyana Nikolaevna3
1FSBE HE Don State Agrarian University in Zernograd, Ph.D., assistant professor of the Department "Mechanization and technology of production and processing agricultural products”, Azov-Black Sea Engineering Institute
2FSBE HE Don State Agrarian University in Zernograd, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department "Mechanization and technology of production and processing agricultural products”, Azov-Black Sea Engineering Institute
3FSBE HE Don State Agrarian University in Zernograd, Ph.D., assistant professor of the Department "Mechanization and technology of production and processing agricultural products”, Azov-Black Sea Engineering Institute

Abstract
This article presents a methodology for engineering calculations to substantiate the design parameters avtopoeniya ring systems with natural circulation of water and reserving capacity.

Keywords: a heating unit, avtopoeniya system, natural circulation, power, pressure, resistance to heat loss, system performance, the velocity of the water


Библиографическая ссылка на статью:
Назаров И.В., Поцелуев А.А., Толстоухова Т.Н. Методика инженерного расчёта термосифонной системы автопоения // Современная техника и технологии. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/12/8812 (дата обращения: 27.05.2017).

Системы автопоения с естественной (гравитационной) циркуляцией воды просты в эксплуатации, надежны в работе и не требуют дополнительных затрат энергии для циркуляции воды, что делает целесообразным их использование на животноводческих фермах малой мощности. Циркуляция воды в этих системах происходит в результате возникновения естественного давления из-за свойств воды изменять свой объем при изменении температуры.
Анализ литературных источников показал, что в настоящее время в литературе нет методики инженерного расчета системы автопоения с естественной циркуляцией воды.
Поэтому, на основании проведенных исследований, нами предлагается методика инженерного расчета кольцевой системы автопоения с термосифонной циркуляцией воды и резервирующей емкостью.
Исследованиями установлено, что в коровниках с модульным рядом 8…16…25…32…50…64 головы привязного содержания целесообразно использовать кольцевую систему автопоения с термосифонной циркуляцией воды, оборудованную электронагревателем и резервирующей ёмкостью (рисунок 1). Такая система позволит обеспечить животных водой заданной температуры в период максимального водопотребления.

1 – подающий трубопровод; 2 – резервирующая ёмкость; 3 – клапанно-поплавковый механизм; 4 – распределительный трубопровод; 5 – автопоилки; 6 – обратный трубопровод; 7 – нагреватель; 8 – трубопровод подачи подогретой воды

Рисунок 1. – Распределенная система автопоения с термосифонной циркуляцией воды

С целью обоснования конструктивных параметров системы автопоения с термосифонной циркуляцией воды и резервирующей ёмкостью нами предлагается методика её инженерного расчёта.
Количество воды, потребляемой животными в течение суток равно

, м3, (1)

где N – число обслуживаемых животных, гол.;
q – норма потребления воды в течение суток одним животным (для дой­ных коров q=0,030…0,041 м3/1/), м3;
kс – коэффициент суточной неравномерности водопотребления (в зависи­мости от числа обслуживаемых животных kс=1,047…1,18 /2, 3/)
Количество потребляемой воды животными зависит от её температуры, рациона кормления, температуры воздуха, массы животного и других факто­ров.
Максимальное количество воды потребляемое животными в течении часа равно

, м3, (2)

где kч – коэффициент часовой неравномерности водопотребления (в зависи­мости от числа обслуживаемых животных kч =3,02.. .3,32 /2/)
Вместимость резервирующей ёмкости, необходимая для поддержания требуемой температуры в системе автопоения равна

, м3, (3)

где tп – температура воды, потребляемой животными, °С;
tб – температура воды в резервирующей ёмкости (tб =25…30 °С /2, 3/)°С;
tх – температура воды, поступающей в бак-аккумулятор из водопровода (tх =8…10°С /2/),°С.
Расход горячей воды требуемой для нагрева воды в резервирующей
ёмкости (циркуляционный расход), равен

, м3/с, (4)

где tг – температура воды на выходе из нагревателя (tг =45…65 °С /2/), °С;
tг – температура воды в обратном трубопроводе (принимается равной на 2…3 °С ниже температуры воды в распределительном трубопроводе /2, 4/), °С. 
Мощность водонагревателя можно определить по эмпирической фор­муле:

, кВт, (5)

где Fт – площадь теплоотдающей поверхности труб, м2;
τн – продолжительность нагрева, мин;
tвозд – температура окружающего воздуха, °С;
Зная циркуляционный расход воды в системе автопоения, мощность водонагревателя можно определить по следующей формуле

, кВт, (6)

где с – удельная теплоёмкость воды, кДж/(кгоС);kб – коэффициент теплопередачи через стенки бака-аккумулятора (для
стального бака без теплоизоляции kб=5,29 Вт/(м°С) /2/), Вт/(м°С); 
Fб – площадь стенок резервирующей ёмкости, м; 
kт – коэффициент теплопередачи через стенки труб (для стальных трубkт =9,74 Вт/(м°С) /2/), Вт/(м°С).Скорость циркуляции воды на расчётных участках трубопровода сис­темы автопоения равна

, м/с, (7)

где dв – внутренний диаметр трубопровода на расчётном участке, м;
Уровень установки нагревателя равен

, м, (8)

где λ – коэффициент гидравлического трения (λ=64/Re, для стальных труб dв=20 мм, λ=0,106 /2/); 
l – длина циркуляционных трубопроводов на рассчитываемом участке, м; 
 – сумма коэффициентов местных сопротивлений (с достаточной точ­ностью для практических расчётов =10,4 /2/);k – коэффициент неучтённых потерь (k=1,26 /2/);
h2 – расстояние от дна водонагревателя до центра выходящего из нагрева­теля патрубка, м;
о – плотность охлажденной воды, кг/м3;
б – плотность воды в нагревателе (б =990 кг/м3/2/), кг/м3;
г – плотность горячей воды на выходе из нагревателя (г =б =990 кг/м3 /2/), кг/м3;
h4 – расстояние от центра распределительного трубопровода до дна резерви­рующей ёмкости, м;
 – расстояние по горизонтали от выходящего из резервирующей ёмкости трубопровода до расчётного участка, м.


Библиографический список
  1. Меликян Г.М. О нормах водопотребления животноводческих ферм/ Г.М. Меликян//Молочное и мясное скотоводство. – 1963. – №9.
  2. Назаров И.В. Режимы водопотребления на фермах КРС и совершенствование технологических линий автопоения/И.В. Назаров. – Дисс. …канд. техн. наук. – Зерноград, 1997. – 200 с.
  3. Поцелуев А.А. Обоснование режимов работы и параметров групповой автопоилки проточного типа для откормочных площадок крупного рогатого скота/А.А. Поцелуев. – Дисс. …канд. техн. наук. – Зерноград, 1987.
  4. Поцелуев А.А. Ресурсосберегающие системы водообеспечения технологических процессов по обслуживанию крупного рогатого скота/ А.А. Поцелуев. – Ростов н/Д: ТЕРРА ПРИНТ, 2009. – 144 с.


Все статьи автора «Назаров Игорь Васильевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: