Особенности разработки системы машин для теплоснабжения семейных ферм Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Литература:

1. Бородин, И.Ф. Электротехнология в сельскохозяйственном производстве / И.Ф.Бородин // Электричество. - 1989. - №6.

2. Онегов, А.П. Гигиена сельскохозяйственных животных / А.П.Онегов, И.Ф.Храбутовский, В.И.Черных. - М.: Колос, 1984. - 400 с.

3. Шевелуха, В.С. Сельскохозяйственная биотехнология / В.С.Шевелуха, Е.А.Калашникова. -М.: Высшая школа, 1998. - 416 с.

Иванов Сергей Иванович, аспирант

Великолукская государственная сельскохозяйственная академия

Тел. 89113773902

E-mail: ivanov7891@mail.ru

Самарин Геннадий Николаевич, доктор технических наук, заведующий кафедрой

Тел. 89113673195

E-mail: samaringn@yandex.ru

The article describes the relevance and theoretical background for the development and use of air conditioning systems in the livestock and poultry premises with a de-humidifier operating with natural cooling.

Keywords: relative humidity, microclimate, dehumidifier, productivity, farm, natural cold.

УДК 636.002.51:628.8

ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ МАШИН ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ СЕМЕЙНЫХ ФЕРМ

Н.Н.Новиков Б.И.Назаров

Показаны особенности разработки системы машин для теплоснабжения сельских потребителей в условиях рыночной экономики. Новая система машин базируется на основе научно-обоснованных инновационных технологиях, маркетинговых исследованиях и мониторинге техники для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Приведен расчет сравнительной эффективности систем машин для теплоснабжения сельских потребителей на разных энергоносителях для негазифи-цированных регионов и выгонов.

Ключевые слова: система машин, теплоснабжение, сельские потребители, эффективность.

Количество и качество тепловой энергии, потребляемой животноводческой фермой на технологические и отопительные нужды, определяют требования к системе машин для теплоснабжения ферм. Определим составляющие величины теплоснабжения семейной фермы на технологические и отопительные нужды.

1.Отопление.

^ = а• ^ • у„((¿е -\н)= 0,95• 0,71-450 [20-(-25)] = 13658 ккал/ч,

где а - коэффициент, учитывающий удельную зональную тепловую характеристику здания;

q0 - удельная отопительная характеристика здания;

ун - наружный объем здания;

*в - внутренняя температура помещения, +20° С;

гн - температура наружного воздуха, -25°С

2.Горячее водоснабжение.

02 =[п • ЧсР • Рв •(*в - *н )]• Р :1000 • Т = 4500 ккал/ ч , где п - расчетное число потребителей горячей воды,

- средняя норма расхода горячей воды, л/сут.,

-5

- плотность воды, кг/м ,

^ - средняя температура горячей воды, + 55оС, гн - температура холодной воды, + 5° С,

Р - коэффициент, учитывающий отношение максимальной нагрузки горячего водоснабжения к среднему значению, принимается равным 2; Т - период потребления горячей воды, ч.

3. Мощность вентиляции телятника на 50 скотомест составляет 20640 ккал/ч, из них за счет мощности рекуперативного теплоутилизатора покрывается 9320 ккал/ч. Активной мощности от тепловой сети на приточную вентиляцию потребляется 11320 ккал/ч.

4.Мощность установки активного вентилирования сенохранилища составляет 15000 ккал/ч, но поскольку заготовка сена проводится в июне-июле месяце, то в зимний максимум нагрузки мощность активного вентилирования не прибавляется.

Таким образом, зимняя потребность в теплоте составляет

0 = 0 + 02 + 0з = 13658 + 4500 +11320 = 29478ккал / ч

При работе теплогенерирующих установок в аккумуляционном режиме установленная тепловая мощность определяется по формуле:

йа = ^ / ,

где 0 - мощность теплогенерирующей установки в аккумуляционном режиме, ккал/ч;

- мощность теплогенерирующей установки в непрерывном режиме,

ккал/ч;

f -коэффициент режима работы установки. f =24/1,

где t - фактическое время работы теплогенерирующей установки за сутки, ч.

Тогда:

< = 29478 • 24/20 = 35374ккал / ч

Все большую актуальность в сельской местности приобретают децентрализованные системы теплоснабжения и микроклимата, которые базируются на распределенных источниках теплоты и приточного атмосферного воздуха с использованием отдельных тепловентиляционных агрегатов, каждый из которых обеспечивает нормированные параметры среды в определенных локальных зонах помещения.

В связи с наблюдающимся ростом цен на жидкие энергоносители важным научным направлением в рыночной экономике является определение коньюк-туры отечественного и мирового рынка на основное оборудование систем теплоснабжения и микроклимата.

На европейском рынке теплотехническое оборудование и средства, обеспечивающие отопление и микроклимат, имеются в достаточном ассортименте и большом количестве. При этом поставка этого оборудования организована и на российском рынке. Однако стоимость импортного оборудования в переводе на отечественные цены в 1,5...2,0 раза превышает стоимость отечественного, и она зачастую не учитывает природно-климатические условия России.

В условиях рыночных отношений, когда плановые начала заменены механизмами саморегулирования с учетом спроса товаропроизводителей и его удовлетворения, разработку, производство и поставку новых средств механизации, обеспечивающих применение прогрессивных технологий производства конкурентоспособной продукции различными товаропроизводителями, меняются роль, значение и место системы машин, которые действовали ранее. Из планово-директивного документа, обязательного для исполнения научно-исследовательскими и конструкторскими организациями, министерствами и ведомствами, выполнявшими функции заказчика техники, а также разработчика и производителя машин в соответствии с ранее утвержденной системой технологий и машин, в современных условиях система технологий и машин превращается преимущественно в банк данных по:

- передовым (базовым) технологиям производства продукции, рекомендуемым для применения на определенный период и обеспечивающим достижение заданных экономических и технологических параметров (продуктивность, издержки, энергоемкость, материалоемкость, затраты рабочего времени);

- техническим средствам, рекомендуемым для механизации и автоматизации процессов и операций по каждой технологии;

- характеристикам, особенностям и условиям применения технологии (зональные, организационно-экономические, социальные, экологические, энергетические, система кормообеспечения и т. п.);

- основным параметрам машин и оборудования, состоянию их разработки, условиям применения;

- перспективной, подлежащей созданию новой технике;

- рациональным способам организации использования машин.

С изменением функции и роли системы технологий и машин, превращением ее в справочный информационно-консультационный документ для различных потребителей повышаются требования к ее научной обоснованности и достоверности всех положений этого фундаментального труда, имеющего многофункциональное назначение. Научно-обоснованные параметры новой техники, оптимальные комплекты машин для различных типоразмеров ферм и товаропроизводителей с учетом зональных отличий, особенностей технологий производства конечной продукции, почвенно - климатических и организационно-экономических условий, предложения по способам рационального использования техники, другие информационно-справочные материалы являются крайне необходимыми для эффективного ведения подотраслей животноводства на основе и пользования достижений научно-технического прогресса.

Так как разработка системы технологий и машин базируется на использовании результатов фундаментальных исследований по многим направлениям науки и техники, то использование этих результатов в практической деятельности машиностроительных фирм, конструкторских организаций, производителей продукции животноводства, снабженческих и сервисных структур будет способствовать расширению рынка для их продукции и эффективному функционированию в новых экономических условиях.[1].

Развитие рыночной экономики определяет следующие особенности разработки системы машин для теплоснабжения ТПМФХ1:

- в первую очередь должны быть разработаны машины и оборудование, которых нет в отечественных и зарубежных ассортиментах поставок;

-создаваемая новая отечественная техника для импортозамещения должна иметь технические показатели не ниже заменяемых аналогов и иметь значительное преимущество по ценам;

-необходимо помнить особенности зонально-климатических условий России. Для примера скажем,

- если в Москве средняя многолетняя температура января равна -10,8°С, то в Лондоне она равна +10°С;

- если в России стойловый период для животных, обусловленный временами года, длится от 150 дней до 240 дней, то в Европе, кроме скандинавских стран, его вообще не существует;

1 товаропроизводители малых ферм хозяйствования

- если в европейских странах суточный перепад температур составляет 37° С, то в регионах России он может достигать больше 25°С;

- если в европейских свинарниках ворота, форточки и фрамуги можно держать открытыми круглый год, то в России это без вреда здоровью животным делать нельзя.

Как следует из вышеприведенного расчета для мелких ферм и крестьянского подворья характерная мощность системы теплоснабжения 0,5 МВт и ниже. Для малых теплопотребителей большие потери тепла в длинных теплопроводах делают неэкономичными централизованные системы теплоснабжения и предопределяют переход к децентрализованным системам теплоснабжения. В качестве автономных источников теплоснабжения нами рассматриваются отопительные установки на минеральном топливе и на электроэнергии. Жидкое топливо имеет тенденцию дорожать и достигло цены более 20 рублей за 1 литр. Цена на твердое топливо в настоящее время снижается) и поставки твердого топлива ограничения не имеют. Уголь поставляет потребителям с районных складов прямо к месту назначения по цене 8,5 рублей за 1 кг антрацита. Поэтому применение каменного угля для отопления в с/х перспективно. Применение электроэнергии в тепловых процессах с/х производства и отоплении в последнее время так же получили широкое распространение. Учитывая, что существующие сельские трансформаторные подстанции загружены только на 30-40 %, имеет смысл обеспечить полное использование установленной мощности электрических сетей. Но высокая цена на электроэнергию сводит на нет преимущества этого энергоносителя и не позволяла нам рекомендовать его к повсеместному применению.

Однако последние решения Минэнерго России способствуют более широкому использованию электроэнергии в отопительных целях. В настоящее время введен 3-х ставочный тариф на отпуск электроэнергии. В часы провалов графиков нагрузки тариф снижается в 3...4 раза и более, а в США в 16 раз. Поэтому можно ожидать, что использование электроэнергии в ночные часы и в часы провалов графиков нагрузки может обеспечить основные теплоэнергетические потребности семейных ферм и личных подсобных хозяйств. При этом отпуск электроэнергии'для этих целей будет производиться по льготному тарифу, поскольку тепловые и атомные электростанции в силу особенностей технологических режимов их работы производят 66 млрд. кВт-ч. электроэнергии в часы провалов графиков нагрузки у потребителя и в ночное время в виде побочной продукции своей работы.

Потребление этой энергии на селе позволит более рационально использовать 2,6 млн.т.у.т., пережигаемого в настоящее время тепловыми и атомными электростанциями из-за работы их с недогрузкой в часы провалов графиков нагрузок у потребителей. Имеет смысл обратиться в ФКТ и РКТ с обоснованием отпускать побочную продукцию генерации АЭС и ТЭЦ для сельских потребителей бесплатно, за исключением стоимости ее транспортировки.

Применение побочной продукции генерации АЭС и ТЭЦ в тепловых процессах с/х производства и отопления в этом случае получит более благоприятную перспективу.

Сн/ГОЛО*' ****

Рис.1. Тепломеханическая схема: АО - аппарат отопительный; ЭК - экомайзер;

Б - бак-аккумулятор с электрокомпенсатором потерь; ГВС - горячее водоснабжение;

БР - бак расширительный; Охв - подача холодной воды; М - микроконтроллер;

СБ - силовой блок; Т - первичные преобразователи

Рассмотрим систему машин для теплоснабжения ферм (тепломеханическая схема по рис.1). В состав системы машин входят аппарат отопительный, бак-аккумулятор с электрокомпенсатором потерь, теплоутилизатор, установка активного вентилирования, микроконтроллер [2.] Приведем их характеристики:

Аппарат отопительный

Вид топлива антрацит

Расход топлива, кг/ч 2,8

Тепловая нагрузка, ккал/ч 45000

КПД, % 78

Поверхность нагрева теплообменника, 2 1,7

Емкость теплообменника, л 70

Объем топочного пространства, м3 0,06

Масса, кг 120

Теплоаккумулятор с электрокомпенсатором потерь

"5

Рабочий объем, м 2,2

Температура воды, о С 65.. .95

Объем горячего водоснабжения, м 0,05

Мощность электрокомпенсатора, кВт 22

Теплоустойчивость, о С/ч < 2

Масса, кг < 180

Теплоутилизатор

Приток, м3/ч 3000

Вытяжка, м /ч 3000

Тепловая мощность, кВт 70 Мощность утилизации теплоты, тыс. ккал/ч 45

Мощность калорифера, тыс. ккал/ч 1,1 Коэффициент утилизации 0,4

Диапазон регулирования температуры на притоке, оС 15.. .+20

Уровень шума в зоне отдыха животных, дБ 65

Масса, кг 150

Рассмотрим расчетную эффективность систем машин (теплогенерирую-щая часть) на различных энергоносителях. Результаты расчета сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Расчет эффективности системы машин для теплоснабжения

Показатели Расчетная Котел на Котел на Электро- Котел на твердом

формула твердом жидком водогрейный топливе + бак-

топливе топливе котел + в/в аккумулятор с

+в/в + в/в теплообменник электро-

теплообмен- теплообмен- компенсатором потерь

ник ник + бхжт

Расход теплоты в год,

тыс. ккал 192500 192500 104275/88225 * 63000/129500**

Расход топлива,

кг (л,кВт-ч) Т= •п 45562 26460 122286/107820* 14911/151868**

Стоимость

топлива,тыс.руб. З=Т^Цт 387,3 567,2 427,0+72,2=499,2 126,7+111,8=238,5

Оплата труда,тыс.руб. 3т=Л •Зпл • Кз 194,00 129,4 6,5 34,2

Амортизация оборудования и мон- Ар=(Бс1+Бс2)Ан 14,7 20,2 13,2 16,5

тажа, тыс.руб.

Отчисления на

тех.обслуживание и 3= (Бс1+Бс2)рт.о 10,0 13,6 9,4 11,5

ремонт,тыс .руб.

Себестоимость 1Гкал,

руб. Сг= И/0 3029 2700 2634 1620

* - в числителе расход пиковой электроэнергии в знаменателе расход внепиковой электроэнергии ** - в числителе данные по твердому топливу, в знаменателе данные по побочному продукту генерации ТЭЦ,АЭС и т.п. И- эксплутационные издержки в/в - водоводяной

бхжт - бак хранения жидкого топлива

С учетом этих новых тенденций рыночной экономики и результатов расчета экономической эффективности нами предлагается система машин для теп-

лоснабжения с комбинированными энергоносителями: побочная продукция генерации ТЭЦ и АЭС, т.е. внепиковая электроэнергия + твердое топливо. Такая система машин позволяет избавиться от главного недостатка применение электроэнергии в тепловых процессах - очень высоких тарифов на электроэнергию.

В этом случае днем в зимний отопительный период работает система на твердом топливе, а ночью на дешевой электроэнергии; в переходные весенний и осенний отопительные периоды - только на так называемой побочной продукции генерации ТЭЦ, АЭС и т.п.

Выводы

1.Особенности разработки предложенной системы машин состоят в том, что в ее основу, в отличие от предыдущей системы машин, заложены не директивные указания сверху, а научно-обоснованные инновационные технологии, маркетинговые исследования и мониторинг техники теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей в условиях глобализации рынка.

2. Инновационные основы разработки данной системы машин состоят в создании высокоэффективного полнокомплектного теплоэнергетического оборудования для широкого использования продуктов побочной генерации АЭС, ТЭЦ, ТЭС в теплоснабжении сельских потребителей.

3.Разработанная нами система машин для теплоснабжения семейных ферм, состоящая из отопительного аппарата, бака - аккумулятора с электрокомпенсатором потерь, теплоутилизатора, устройства активного вентилирования, блока управления обеспечивает наиболее экономичную систему машин для теплоснабжения:

- себестоимость 1 Гкал в 1,6 раз ниже, чем на жидком топливе;

- экономия более 20 т.у.т. на одну установку;

- снижение затрат труда на эксплуатацию в 2,2 раза.

4. С целью повышения экономической эффективности автономных систем теплоснабжения рекомендуется при выборе теплогенерирующего оборудования отдавать приоритет таким параметрам как к.п.д. и уровню автоматизации перед параметрами стоимости оборудования.

Литература:

¡.Обоснованные системы технологий и машин для животноводства. - М.,1999.

2.Новиков, Н.Н. Эффективность аккумуляционных систем теплоснабжения сельских потребителей // Сб. науч. тр. / ГНУ ВНИИМЖ. - 2011. - Т.22, ч.2.

3. Методика оценки экономической эффективности применения техники и инновационных технологий в животноводстве / ГНУ ВНИИМЖ. - Подольск,2011.

Новиков Николай Николаевич, кандидат технических наук, доцент, зав. отделом Назаров Борис Иванович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства Тел. 8(4967)67-99-67 E-mail: vniimzh@mail.ru

Showing features of development of machines for the teplosnaüzeniá rural consumers in a market economy. The new system of machines based on the basis of evidence-based, innovative technology, marketing research and monitoring technology for heat supply agricultural consumers.Is the calculation of comparative efficiency of machines for heat supply of rural consumers at different energy for negazificirovannyh regions and villagers.

Keywords: system of cars, heating system, rural consumers.

УДК 619:616.7

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ВЕТЕРИНАРНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА НА ФЕРМАХ

С.В.Лосик

Э.П.Сорокин

С.Н.Конончук

Э.И.Веремей

В.М.Руколь

В.А.Журба

Предлагается многофункциональное оборудование для зооветеринарного обслуживания крупного рогатого скота, позволяющее повысить продуктивность, улучшить качество молока, уменьшить бесплодие, рождение более здорового молодняка, увеличить сроки использования животных, снизить количество выбраковываемых животных, снизить затраты на зооветеринарное обслуживание.

Ключевые слова: крупный рогатый скот, зооветеринарное обслуживание, оборудование, ферма.

Для поддержания здоровья животных, повышения их генетического потенциала на животноводческих фермах предусматривается осуществление ве-теринарно-санитарных и лечебных мероприятий, а также диагностических исследований. С развитием высокотехнологичных молочных комплексов большое значение приобретает создание безопасных условий для работы с животными.