З метою обмежити обсяг практичної роботи скоротимо кількість операцій цієї технологічної лінії до наступних: видалення гною за межі приміщення – транспортування до місця накопичення – зберігання.

3 Розрахунок виходу гною і витрат підстилки

 

Постановка завдання. Дано: Вид тварин (птиці), m_і – поголів’я тварин (птиці) і-ї групи, гол.; спосіб утримання; q_і – добова норма виходу гною від тварини (птиці) і-ї групи, кг/гол.; характеристика гною (W – відносна вологість, %, ρ – щільність гною, т/м³). Визначити вихід гною G, т, і витрати підстилки П, т, по фермі.

Нагромадження гною протягом доби у тваринницьких приміщеннях відбувається нерівномірно. Понад третину його добового виходу припадає на періоди годівлі тварин. При­бирання стійл (станків) і заміну підстилки здійснюють уранці та увечері (на молочнотоварних фермах це слід робити за годину до початку доїння)..

Кількість гною, яку одержують протягом доби, залежить від способу утримання тварин чи птиці, їх живої маси, віку, продуктивності, виду та технології роздавання кормів, кон­центрації поголів'я у приміщенні, виду і норми використання підстилкових матеріалів та інших факторів.

Добовий вихід гною по фермі (чи в окремому примі­щенні) становить:

 

(1)

 

де n – кількість і-х груп тварин (птиці);

q_і - добовий вихід гною від однієї тварини і-ї групи,кг/гол.;

m_і – чисельність поголів’я і-ї групи, гол.

Добовий вихід гною q_і від однієї голови і-ї групи тварин визначимо за виразом

кг, (2)

 

де q_кі – добовий вихід калу, кг;

q_сі – добовий вихід сечі, кг;

q_пі – добова норма внесення підстилки, кг.

Значення q_кі, q_сі, q_пі приймаємо за рекомендаціями с.

У разі потреби розбавляти гній до заданої консистенції, додають воду (рідку фракцію гною) в такій кількості:

 

(3)

 

де G_в – добова подача води у гній, т;

W_к – кінцева (задана) вологість гною, %,

W_гн – початкова вологість гною, %.

Вологість свіжого гною залежить від виду тварин, типу їх годівлі, виду і кількості внесеної підстилки. Значення її можна приймати орієнтовно за рекомендаціями [1,3 - 6] та інших джерел або ж визначити більш точно з виразу

 

(4)

 

де W_к, W_с, W_п – відповідно вологість калу, сечі та під­стилкового матеріалу з

[1,3 - 6] та інших джерел,%.

Річний вихід гною дорівнює

 

т, (5)

 

де D – кількість днів нагромадження гною на фермі

 

(6)

 

де D_с – тривалість стійлового періоду, днів;

К_п– ко­ефіцієнт, що враховує частку виходу гною в стійлово-пасо­вищний

період і не нагромаджується на фермі. Коефіцієнт К_п залежить від

тривалості перебування тва­рин протягом доби на фермі в пасовищний

період. При відсутності літніх таборів К_п= 0,3-0,5.

Якщо тварин (птицю) утримують на фермі цілий рік, то D = 365 днів.

Річна потреба підстилкового матеріалу становить:

 

, т. (7)

 

 

4 Вибір засобів механізації і розрахунок їх потрібної кількості

 

4.1 Загальні положення

 

За видом тварин (птиці), способом їх утримання, характеристики гною (посліду), добовим його виходом, а також характеристикою приміщень для утримання тварин приймаємо (п. 2) такі типи і марки засобів механізації видалення і транспортування гною та вид сховищ для його накопичення, які найкраще відповідає заданим умовам. Операції, для яких ми в цій практичній роботі повинні вибрати машини та обладнання наступні:

- видалення гною (посліду) з приміщень;

- транспортування гною (посліду) до місця накопичення;

- накопичення (гноєзбірники, гноєсховища);

Залежно від цих показників для видалення гною застосовують механічні (стаціонарні, мобільні) і гідравлічні засоби видалення і транспортування гною. Залежно від характеристики гною для його видалення з приміщень приймають:

- твердий гній, послід (з підстилкою) – скребкові транспортери, бульдозери;

- твердий гній (без підстилки), напіврідкий гній – скребкові і шнекові транспортери, скреперні установки; послід (без підстилки) – скреперні установки, стрічкові і скребкові транспортери;

- рідкий гній, гнойові стоки – гідровидалення.

Для транспортування гною до місця накопичення застосовують:

- твердий гній (з підстилкою) – скребкові транспортери, причепи;

- твердий гній (без підстилки), напіврідкий гній – причепи, скребкові і шнекові транспортери, скреперні установки;

- рідкий гній, гнойові стоки – гідровидалення, насоси, цистерни-розкидачі рідких добрив.

Для накопичення гною застосовують:

- гноєзбірники;

- гноєсховища.

Отже, за схожістю методик вибору засобів механізації поділимо їх на такі групи:

- механічні стаціонарні: транспортери і скреперні установки;

- механічні мобільні: бульдозери;

причепи, цистерни;

- гідравлічні: самосплавні неперервні

самопливні періодичні;

змивні;

- накопичувачі: гноєзбірники, гноєсховища.

Виконаємо підбір цих засобів і розрахуємо потрібну їх кількість.

Постановка завдання. Дано: вид тварин (птиці) і спосіб їх утримання; m_і – чисельність поголів’я і-ї групи, гол.; кількість (z) і характеристика (місткість, кількість рядів стійл, станків, ярусів, довжина їх, поголів’я в них тощо);; q_і – добова норма виходу гною від тварини (птиці) і-ї групи, кг/гол.; характеристика гною (W – відносна вологість, %, ρ – щільність гною, т/м³); генеральний план з відстанями l_і, км, транспортування гною до сховищ або місць обробки. За цими даними необхідно вибрати тип засобу для видалення і транспортування гною і розрахувати їх потрібну кількість.

За видом тварин, способом їх утримання, характеристикою гною та характеристикою приміщень для утримання тварин приймаємо тип і марку машин і обладнання для видалення і транспортування, які найкраще відповідають заданим умовам. Даля розраховуємо потрібну їх кількість наступним чином.

4.2 Кількість механічних стаціонарних засобів

 

Потрібна кількість стаціонарних засобів (скребкові, стрічкові (в деяких кліткових батареях) і шнекові транспортери, скреперні установки)

в і-му приміщенні становить

 

, (8)

а загальна кількість по фермі

n = , (9)

 

де z – кількість тваринницьких приміщень;

p_і – кількість рядів стійл (станків), ярусів кліткових батарей тощо в і-му

тваринницькому приміщенні;

r_і – кількість рядів стійл (станків), ярусів кліткових батарей тощо, які

обслуговує один вибраний нами гноєприбиральний засіб за своїм

призначенням.

Перевіряємо здатність вибраного засобу видаляти з місця його установки весь гній за виразом

Q_м ≥ Q_л.мах, т/год., (10)

 

де Q_м - продуктивність вибраної для видалення гною машини, т/год.;

Q_л.мах - розрахункова продуктивність технологічної лінії видалення гною в

приміщенні, т/год., в якому вихід гною найбільший, тобто засоби

механізації будуть найбільш навантажені (в решті приміщень

вибрані засоби безумовно справляться).

Розрахункову продуктивність технологічної лінії видалення гною в

приміщенні Q_л.мах визначимо так:

Q_л.мах = т/год., (11)

де G_{доб.мах} – добовий вихід гною з приміщення з максимальними умовами,т.

Для його визначення скористатись формулою (1).

К– кратність прибирання гною протягом доби, К = 2-5, хоча бувають

технології (різновид боксового утримання корів), за якими К = 1, а

прибирання гною виконують увесь день;

Т_ц – тривалість одного циклу видалення гною, год. За звичай ця тривалість

диктується технологією прибирання і розпорядком дня.

Продуктивність вибраної для видалення гною в заданих умовах машини роботи визначаємо наступним чином:

- стрічковий транспортер

 

Q_ст = 3600 B₁ h₁ с ρ v, т/год., (12)

 

де B₁ - ширина посліду на стрічці, м, за технічною характеристикою;

h₁ - висота посліду на стрічці, м;

с – коефіцієнт кута нахилу, який враховує зміну продуктивності при транспортуванні вантажу під кутом до горизонту;

ρ - щільність посліду чи гною, т/м³;

v - швидкість руху тягового органу, м, за технічною характеристикою;

- скребковий транспортер

Q_ск = 3600 в h ψ с ρ v, т/год., (13)

 

де в - ширина гнойової канавки,м;

h - висота гнойової канавки, м;

ψ - коефіцієнт, який враховує наявність в матеріалі робочих органів (ланцюгів, скребків, перегородок тощо);

- шнековий транспортер

 

Q_ш = 3600 F_ш ψ_ш с ρ v, т/год., (14)

 

де F_ш - площа жолоба шнека, м², визначають за параметрами жолоба;

ψ_ш - коефіцієнт, який враховує наявність в матеріалі робочих органів

(шнека);

- скреперна установка

Q_с = 3600 n ψ_с ρ v, т/год., (15)

 

де n - кількість робочих скреперів;

V - місткість скрепера, м³, з технічної характеристики;

ψ_с - коефіц2ієнт заповнення скрепера;

l - крок між скреперами, м.

 

4.3 Кількість механічних мобільних засобів (бульдозери)

 

Розрахунок потрібної кількості бульдозерів для видалення заданого об’єму гною за визначений час виконуємо за виразом

 

n = , (16)

 

де Q_б - продуктивність бульдозера на видаленні гною в заданих умовах,т/год.;

Q_л - задана продуктивність лінії видалення гною, т/год.

Задану продуктивність лінії видалення гною Q_л визначимо за формулою:

 

Q_л = , т/год. (17)

 

де М_н = G_доб Т_н - маса гною (посліду), яка підлягає видаленню бульдозером. т;

Т_н - тривалість накопичення гною, діб;

Т_з - задана тривалість видалення гною, год. Значення її диктується

зоотехнічними або організаційними вимогами.

Продуктивність бульдозера на цій роботі розрахуємо за формулою [10]

 

, (18)

 

де V_б - об’єм порції гною у відвалі бульдозера, м³;

K_б - коефіцієнт машинного часу бульдозера;

ρ_р - щільність розрихленого гною, т/м³;

t_ц - тривалість переміщення однієї порції гною, год.

Об’єм порції гною у відвалі бульдозера розрахуємо за формулою

 

V_б = , м³, (19)

 

де В - ширина відвалу бульдозера, м, за технічною характеристикою;

Н - висота відвалу, м, за технічною характеристикою;

К_в - коефіцієнт втрат гною при переміщенні. За [10] К_в = 0,5 – 0,95;

К_р - коефіцієнт розрихлення гною, коливається в межах К_р = 0,90 – 0,98;

φ - кут природного нахилу гною, град.

Тривалість циклу переміщення порції гною t_ц визначимо з рівняння [10]

 

t_ц = , год. (20)

 

де l – середня довжина переміщення гною при видаленні його з приміщення, м;

v_р і v_х - швидкість руху бульдозера, відповідно, з гноєм і без, м/с;

t_с – тривалість перемикання передач, t_с = 4 – 5 с;

t_о – час підіймання і опускання відвалу, t_о = 1 – 2 с;

t_м – час, що відводиться на маневри, t_м = 10 – 20 с.

Отриманий за формулою (16) результат округлюємо в більшу сторону.

 

4.4 Транспортування гною мобільними засобами (причепи, цистерни)

 

Розрахунок зводиться до визначення потрібної кількості мобільних агрегатів (причепів, цистерн) для транспортування гною у відведені строки за формулою

n_п = , (22)

 

де Q_л – продуктивність лінії, т/год., визначаємо за формулою (17)

Q_м.а - продуктивність мобільного агрегату, т/год., значення якої

визначимо за формулою

 

Q_п = , т/год., (23)

 

де V_п - місткість кузова чи цистерни мобільного агрегату з його технічної ха

рактеристики, м³;

t_п - тривалість циклу транспортування гною до сховища, год.

Тривалість циклу транспортування гною до сховища визначимо з за формулою

t_п = 1,1(t_х + t_в + t_з + t_р),год., (24)

 

де 1,1 – коефіцієнт, який враховує наявність в транспортуванні гною витрат

часу на паузи і маневри;

t_х = - тривалість холостого ходу мобільного агрегату, год.;

t_в = - тривалість ходу завантаженого мобільного агрегату, год.;

t_з = - тривалість завантаження мобільного агрегату навантажувачем,

год;

t_р - тривалість розвантаження мобільного агрегату за технічною характерис-

тикою, год.;

l - середньозважена відстань від корівників до гноєсховищ, км, згідно ге-

нерального плану, км;

v_х і v_в - швидкість руху мобільного агрегату, відповідно, порожнього і зава-

нтаженого, км/год.

Q_н – продуктивність механізму, яким завантажуємо мобільний агрегат,

т/год.

Отримане за формулою (22) значення потрібної кількості мобільних агрегатів округлюємо в більшу сторону.

 

4.5 Засоби гідравлічного видалення і транспортування гною

 

Для видалення рідкого гною і гнойових стоків застосовують системи гідровидалення, для транспортування – як системи гідро видалення, так і фекальні насоси.

Серед гідравлічних засобів застосовують: самосплавні неперервні, самосплавні періодичні і змивні. Випадки їх застосування розглянуті в п. 4.1. Порівнюючи їх можна сказати наступне:

- самосплавна неперервна система:

- переваги: проста будова і експлуатація, мінімальні витрати води, малі експлуатаційні витрати;

- недоліки: чутлива до сторонніх домішок (стеблові включення, корм тощо), чутлива до появи кірки (через перерви в надходженні гною), складність запуску системи після зупинки,

- самосплавна періодичної дії:

- переваги: проста будова і експлуатація, мінімальні витрати води, не чутлива до появи кірки, малі експлуатаційні витрати;

- недоліки: складність знезараження маси в каналі у випадку епізоотії;

- гідрозмивна:

- переваги: краще з усіх трьох дотримання зооветеринарних вимог, проста будова, не чутлива до появи кірки;

- недоліки: значні витрати води, утворення великої кількості гнойових стоків, великі площі під їх зберігання, складнощі з обробки стоків для утилізації.

З порівняння витікає, що найкраще себе зарекомендувала самосплавна система періодичної дії, до того ж відмітимо, що найбільше вона поширена в свинарстві, причому мається декілька схем видалення нею гною.

Останнім часом для видалення гною з свинарників найбільше поширення отримали самосплавні системи періодичної дії, принципова схема якої приведено на рис. 1. Призначена вона для збирання і видалення з свинарських підприємств безпідстилочних гнойових стоків.

Система самосплавного видалення періодичної дії при безпідстилочному утриманні свиней складається (рис.1) з гноєприймального канала розділеного бетонними перегородками на ванни. Розмір ванн залежить від розмірів і розташування станків ля утримання свиней, а також від розмірів панелей решітчастої підлоги. Дно ванн виконують без нахилу. Під кожним гноєприймальним каналом прокладений пластиковий поздовжній колектор, який складається з пластикових каналізаційних труб діаметром 200..315 мм. Гноєприймальні канали в кожному станку повністю або частково повинні бути перекриті решітчастими панелями.

Кожна бетонна ванна (рис.2) з’єднана з пластиковим бетонним колектором через пластиковий трійник, який знаходиться в середній частині ванни. Отвір кожного трійника закритий заслінкою пробкового типу. Навкруги трійника з пробкою облаштовано приямок.

Початок кожного колектора має повітряний клапан. Пластикові поздовжні колектори з’єднані з поперечним колектором через пластикові перехідник, відвід або трійник. Пластиковий колектор прокладають під гноєприймальним каналом з нахилом і = 0,005 в сторону поперечного колектора (магістрального трубопроводу зовнішньої каналізаційної системи) або гноєзбірника, який знаходиться за межами свинарника.

 

Рис. 1. Принципова схема самосплавного гноєвидалення періодичної дії:

1 - ванна; 2 - пробка; 3 - решітка; 4 - відвід; 5 - поперечний кол­ектор; 6 - поздовжній колектор; 7 - трійник; 8 - перегородка ванны; 9 - приямок; 10 - повітряний клапан

 

 

Рис. 1. Принципова схема гноєзбірної ванни системи гноєвидалення

 

Працює схема наступним чином. Гній від свиней накопичується в гноєзбірній ванні,провалюючись туди через решітчасту підлогу. Після заповнення ванни відкривають пробку і гній через трійник через поздовжній і поперечний колектори стікає в гноєзбірник.

Проектування системи самосплавного видалення періодичної дії зводиться до розрахунку параметрів складових системи за наступними рекомендаціями.

Параметри гноєзбірної ванни: площа не менше V ≤ 35 м², місткість приймають з розрахунку накопичення гною на протязі до двох тижнів, довжина l дорівнює глибині станків, ширина b ≥ 0,25 l, висота h = 0,5…0,8 м, кут нахилу дна = 0°, гнойова чаша розміром 500 х 500 мм або радіусом 500 мм і глибиною 100 мм.

Параметри труб каналізаційних колекторів: матеріал – пластик, діаметр 200…315 мм, нахил в сторону стікання і = 0,005.

 

4.6 Транспортування гною насосами

 

Фекальні насоси застосовують для транспортування трубопроводам рідкого гною та гнойових стоків з гноєзбірників до гноєсховищ або від прифермських гноєсховищ до польових. Вибір їх виконують за продуктивністю Q_н, т/год., і напором H_н, МПа, насоса з його технічної характеристики за співвідношеннями

Q_н ≥ Q_л, т/год., (25)

і

H_н ≥ H_л, МПа, (26)

 

де Q_л – Продуктивність лінії з транспортування гною, т/год.;

H_л – напір насоса, який йому необхідно розвивати для транспорту-

вання гною гноєпроводом, МПа.

Продуктивність лінії з транспортування гною Q_л визначають так:

 

Q_л = , т/год., (27)

де G_г і V_г - відповідно, місткість, тонн, і об’єм, м³, гноєзбірника чи гноєсхо-

вища, звідки насос відкачуватиме гній (див. п. 4.7);

φ - коефіцієнт заповнення гноєсховища чи гноєзбірника, приймають

φ = 0,85…0,9;

T_г - задана тривалість відкачування гною насосом, год. За звичай цю тривалість задають виходячи з організації робіт, наприклад, розпорядку дня. Частіше всього її назначають практично, виходячи з продуктивності насоса, який виберемо (зворотне завдання).

Величину втрати напору визначають за виразом

 

H_л = h_д + h_м + h_г + h_в, МПа, (28)

 

де h_д - втрати напору по довжині трубопроводу, МПа;

h_м – ватрати напору на місцевий опір, МПа, приймають h_м = (0,1…0,12) h_д;

h_г – геометрична різниця між геодезичною висотою всмоктування і подачі

(висота підйому), МПа;

h_в – вільний напір, МПа.

Втрати напору по довжині трубопроводу розраховують за виразом

 

h_д = i·l, МПа,

 

де l – довжина гноєпроводу, м;

i – величина втрат напору на одиницю довжини, яку визначають за виразом

 

, (29)

де λ - коефіцієнт гідравлічного тертя. Для чавунних та азбоцементних труб

λ = 0,02, пластикових λ = 0,005;

D – діаметр трубопроводу, м;

g = 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння;

v – середня швидкість руху стоків у трубопроводі, м/с. Її знаходять за фор-

мулою

v = , м/с, (30)

де F – площа поперечного перерізу гноєпроводу, м².

Вибраний за продуктивністю продуктивністю Q_н і напором H_н насос перевіряють за встановленою потужністю N_в, кВт, двигуна приводу за виразом

 

N_в ≥ N_п = , кВт, (31)

де N_п - потрібна потужність двигуна приводу, кВт;

η - загальний к.к.д. насоса.

4.7 Параметри ємкостей для зберігання гною

 

Для створення належних санітарно-гігієнічних умов ут­римання тварин на фермах і раціонального використання гною, який є дуже цінним органічним добривом, на кожній тваринницькій фермі споруджують капітальне гноєсховище.

Відповідно до способу утримання тварин на фермі й технології видалення гною із тваринницьких приміщень гноє­сховища бувають наземні, заглиблені або напівзаглиблені. Дно і стіни гноєсховища виконують з бетону або облицьо­вують панелями, інколи їх покривають шаром утрамбованої глини на основі із щебеню.

Згідно із санітарними нормами, крім основних гноєсховищ для постійного зберігання гною, на фермах передбачають також карантинні секційні резервуари (гноєзбірники) чи карантинні май­данчики. Таких секцій повинно бути не менше двох.

Видалена з ферми в карантинне гноєсховище добова порція гною витримується в ньому не менше 6 діб і, якщо на фермі за цей час не виявлено інфекційних хвороб, пере­вантажується до основного гноєсховища.

Площа карантинного майданчика для зберігання підстил­кового гною визначається за формулою:

 

(32)

 

де G_доб – добовий вихід гною по фермі за формулою (1);

D_к – тривалість каран­тинного витримування гною, D_к = 6-18 днів;

Н_б– висота бурту гною, Н_б = 1,5-2,5 м;

С – коефіцієнт, який враховує відстань між окремими бур­тами гною для

проходу, проїзду техніки тощо, С= 1,3.

Місткість однієї секції карантинного резервуара для рідкого гною і стоків по­винна бути не менша за:

 

(33)

 

де п_с – кількість секцій.

Загальна місткість основного гноєсховища дорівнює

 

М_сх = G_доб D_сх k_у, т, (34)

або

м³, (35)

 

де D_сх – тривалість зберігання гною в сховищі, днів;

k_у = 0,82 – коефіцієнт, який враховує зменшення об'єму гною за

рахунок його усадки, випаровування вологи тощо.

Місткість гноєсховищ має забезпечувати зберігання гною, що нагромаджується протягом зимового періоду (D_сх = 120-200 днів). Розташовують гноєсховища таким чином, щоб шляхи, якими вивозять гній, не перетиналися в межах території ферми з іншими шляхами, особливо з тими, якими підвозять корми.

За величиною місткості гноєсховища з формул (34, 35) з каталога вибираємо типове сховище, одне або декілька.

 

Зміст звіту

Розробити проект технологічної лінії видалення гною за індивідуальним завданням (увага! Завдання взяте з практичної роботи № 4).

 

Індивідуальне завдання до практичної роботи №3.

Підприємства – свинарські

 

№	Напрямок свинарства	Валове виробництво продукції за рік
	Відгодівельний	720т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	660т м’яса
	Репродукторний	6000голів/рік
	Відгодівельний	360т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	340т м’яса
	Репродукторний	3000голів/рік
	Відгодівельний	900т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	990т м’яса
	Репродукторний	9000голів/рік
	Відгодівельний	1400т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	1300т м’яса
	Репродукторний	1200голів/рік
	Відгодівельний	1650т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	1800т м’яса
	Репродукторний	1500голів/рік
	Відгодівельний	2000т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	2200т м’яса
	Репродукторний	18000голів/рік
	Відгодівельний	22т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	24т м’яса
	Репродукторний	200голів/рік
	Відгодівельний	16т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	18т м’яса
	Репродукторний	150голів/рік
	Відгодівельний	11т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	12т м’яса
	Репродукторний	100голів/рік
	Відгодівельний	36т м’яса
	Відгодівельний з закінченим циклом	33т м’яса
	Репродукторний	300голів/рік

 

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 12