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

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

, м³, (3)

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

, м³/с, (4)

где t_г – температура воды на выходе из нагревателя (t_г =45…65 °С /2/), °С;
t_г – 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 F_т – площадь теплоотдающей поверхности труб, м²;
τ_н – продолжительность нагрева, мин;
t_возд – 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/(кг^оС);k_б – коэффициент теплопередачи через стенки бака-аккумулятора (для
стального бака без теплоизоляции k_б=5,29 Вт/(м°С) /2/), Вт/(м°С); 
F_б – площадь стенок резервирующей ёмкости, м; 
k_т – коэффициент теплопередачи через стенки труб (для стальных трубk_т =9,74 Вт/(м°С) /2/), Вт/(м°С).Скорость циркуляции воды на расчётных участках трубопровода сис­темы автопоения равна

, м/с, (7)

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

, м, (8)

где λ – коэффициент гидравлического трения (λ=64/Re, для стальных труб d_в=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.

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»