Лахмаков В.С. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов

Подождите немного. Документ загружается.

сх

л1,1

р =∆

, (7.9)

где λ — коэффициент гидравлического трения, определяемый для структур-

ного режима по формуле Пуазейля;

l — длина трубопровода;

1,1 — коэффициент, учитывающий местные потери давления.

∗

. (7.10)

пределяется давление, которое необходимо создать в начале трубо-

провода, чтобы обеспечить заданную производительность гидротранспорт-

ной установки (потребное давление гидротранспортной установки):

(

)

рр

∆

∇

−

∇

нкг.у

, (7.11)

где — соответственно отметки центров тяжести начального и конечно-

го сечений трубопровода (рисунок 7.3, 7.4).

Выбор напорного и вспомогательного оборудования

Системой машин для комплексной механизации производственных

процессов на животноводческих фермах и комплексах предусматривается

подача вязких сельскохозяйственных материалов по трубам двумя способа-

ми: гидравлическим и пневматическим. Поэтому подбор напорного оборудо-

вания гидротранспортной установки начинается с выбора способа трубопро-

водного транспорта.

При пневматическом способе материалы транспортируются с помощью

сжатого воздуха. Наиболее широкое применение

этот способ нашел при по-

даче по трубам кормовых смесей на свиноводческих фермах и комплексах, а

также для перекачки жидкого навоза к месту хранения или на поля.

кн

,∇∇

Типовая схема пневматической установки для транспортирования жид-

ких кормовых смесей на свиноводческих фермах по трубам приведена на ри-

сунок 7.3. В смесителе приготавливается кормосмесь соответствующего зоо-

241

техническим условиям состава — влажность 70–75 %. Из смесителя готовая

смесь самотеком поступает в продувочный котел (объемом 5 м

). После за-

полнения продувочного котла открывается задвижка на кормопроводе и за-

крывается на входе в котел. Из ресивера воздух под давлением поступает в

продувочный котел и вытесняет смесь по кормопроводу в бункер-

накопитель. Компрессор поддерживает давление в ресивере до 2 МПа. Дав-

ление в ресивере р

пневматической установки определяется из условия:

= (1,1–1,2) р

г.у

, (7.12)

где р

г.у

— давление, которое необходимо создать в начале трубопровода.

При гидравлическом способе материалы транспортируются с помощью

насосов.

Данный способ транспортирования по сравнению с пневматическим

имеет более простую по устройству, а следовательно, более дешевую уста-

новку, которая легко может быть полностью автоматизирована.

Сравнительно малые размеры насоса позволяют устанавливать его в

небольших помещениях.

Недостатком транспортирования жидкотекучих кормов с помощью на-

соса является то, что трубы после раздачи остаются заполненными кормом и

при периодической промывке кормопроводов происходит потеря корма. По-

этому применение насосной раздачи считается экономичным и рациональ-

ным на свинооткормочных фермах с поголовьем до 12 тыс., так как при этом

условии масса корма, остающегося в трубах, сравнительно невелика.

При гидравлическом способе раздачи кормов (рисунок 7.4) основным

звеном гидротранспортной установки является насос. Поэтому от правильно-

сти выбора насоса зависит надежность и экономичность работы системы в

целом

Гидросмеси, как указывалось выше, по своим физико-механическим

свойствам резко отличаются от однородных жидкостей. Они имеют высокий

динамический коэффициент вязкости до 10 Н с/м

и включают механические

частицы размером до 15 мм. Вследствие этого многие насосы не могут пере-

242

качивать такие гидросмеси. И азия типов и видов насосов

можно рекомендовать центробежные, одновинтовые и поршневые.

Из центробежных насосов находят применение фекальные насосы типа

НФ или грунтовые тина ГР и ГРУ, которые могут перекачивать сельскохо-

нные материалы влажностью же 80 вать давление до

рисунок 7.5; 7.6).

Наиболее перспективными насосами являют

нтовые а IB,

способны подавать кормосмеси более жност -

нее 70 %), при этом развивают давлени 1,5 МПа нок 7.7; 7.8

учетом вышеизложенного нас дбирается висимости да и

свойств гидросмеси таким образом его сход и давление

евышал четные расход и потребное давле-

ние гидротранспортной установки, а КПД был близок к максимальному.

Для этого на графике, где приведены рабочие характеристики насосов,

из которых дела теристики гид-

н установки (она соответствуе ым расход еб-

). Выбираетс ос, гл я характеристика -

го лежит выше расчетной т о бл м

характеристики д со-

ффициент зного насоса должен б ста-

соким. В оптималь ае ная точка совмести лав-

ной рабочей характеристикой насоса при наибольшем КПД.

Если у нескольких насосов окаж тся близкими рабочие параметры, то

окончательный выбор насоса делается с помощью технико-эк

расчета. Выбирается вариант,

который дает наименьшие суммарные (капи-

тальные и эксплуатационн ржки ние гидросмеси.

тем строятся рабочи ктери выбранного насоса. го с

ью графиков, приведенных в справочной литературе, определяются

значения давления, развиваемого насосом, и КПД при четырех расходах:

— наименьший расход, указанный на графике; Q

= (Q

+ Q)/2, где Q —

расчетный расход гидротранспортной установки (Q

округляется до ближай-

з всего многообр

зяйстве не ни % ви и раз

0,5 МПа (

ови

одн тип

которые с низкой вла ью (не ме

е до (рису ).

С ос по в за от ви

, чтобы рабочие ра

были равны или несколько пр и рас

ется выбор, наносится расчетная точка харак

ротра спортной т расчетн у и потр

ному давлению я нас авная рабоча которо

очки, н иже, че

ругих на

сов. При этом коэ поле действия ыть до

точно вы ном случ расчет тся с г

ономического

ые) изде на транспортирова

За е хара стики Для это

помощ

243

шего значения, совпадающего с координатной сеткой графика); Q

= Q и

— наибольшее значение расхода, имею ке. щееся на графи

По данным на миллиметровой бумаге строятся рабочие характеристики

насоса. При построении графиков и л п инеобход мо соб юдать равила х по-

строения и ГОСТ на а масшт бы.

Рабочие параметры н п тс о рабочей то котасоса о ределяю я п ч , ке о рая

представляет собой у пересечения главно бочей ракт тики точк й ра ха ерис на-

соса р = f (Q) с характеристикой гидротранспортной установки р

г.у

= f (Q).

При построении характеристики гидротранспортной установки использу-

ются те же расходы, которые были приняты для рабочих характеристик насоса.

Для - указанных расходов (кроме расчетного) по формуле (7.7) вычисля

ется средняя скорость движени дросмеси. я ги

По форму 7.8) и (7. ссчитываю тери давл в трубо-лам ( 9) ра тся по ения

проводе.

Для принятых расходов определяется по формуле (7.11) потребное дав-

ление насосной установки. Полученные результаты желательно занести в

таблицу. В таблицу записываются вычисленные ранее параметры расчетной

точки характеристики гидротранспортной установки.

На графи каза ха ис ке, где по на главная рабочая рактер тика насоса, в том

ж е н т т полученным значениям рас-е масштаб аносятся очки, соответс вующие

хода и давления, а также расчетная точка.

Эти точки иняются плавной линией, которая назыв - соед ается характе

ристикой гидротранспортной установки и редставл ет собой графическое п я

изображение равнени 7.7)–(7.1 то есть зависимость потребного системы у й ( 1),

давления гидро ртной установки от . транспо расхода

Находится рабочая точка (на афике о означает А), насоса гр б ся буквой

которая, как ук сь выше редставл собой точку пе ав-азывало , п яет ресечения гл

ной рабочей характеристики насоса с характеристикой гидротранспортной

установки, и по ней определяются рабочие параметра насоса: Q

, давление

, коэффициент полезного действия η

244

Мощность, потребляемая насосом, вычисляется по формуле:

N =

, (3) 7.1

в которой при подстановке в качестве р, Q, η используются соответствующие

рабочие параметры насоса.

П дротранспортной установки ример расчета ги

Исходные данные

Гидротранспортная установка предназначена для подачи корма на сви-

ноферму, количество свиней k = 2 500; кормление двухразовое (n = 2), про-

должительность каждого кормления t = 1 ч. Суточный рацион кормления на

одно животное т смесь мбикорма, масса М

= 2,5 кг, и запаренного включае ко

картофеля, масса М

= 3,5 кг. Влажность исходных материалов соответствен-

но W

= 13,5 % и W

= 80 %. Влажность кормосмеси W

= 80 % о-. Длина труб

провода l = 200 подъема кормосмеси Н = 5 м. м, высота

Требуется лить диаметр трубо вода и добропреде про по ать насос.

Порядок расчета

1.Определяется масса воды М

, которую необходимо добавить в исходные

материалы для получения необходимой влажности кормосмеси по формуле:

∑

−

ММ

. (7.14)

В данном примере:

кг.3,8

8,01

8,08,0

5,3

8,01

135,08,0

5,2

ММ

2с

1с

1в

−

×+

−

×=

−

2. Вычисляется масса кормосмеси, приходящаяся на одно животное:

q = M

+ М

= (2,5 + 3,5 + 8,3) = 14,3 кг.

245

3. По справочным данным, например, таблица 7.5, находятся параметры,

х щ ие свойства гидросмеси, помощью общеизве-арактеризую ие физическ или с

стных соотнош ность ρ =1070 кг/м , удельный вес γ = 10,3 кН/м

, дина-ений: плот

мический (структурный) и кинематический коэффициенты вязкости µ= 0,8 Па · с,

υ = 7,6 × 10

-4

/с, напряжение начального сдвига τ

= 3,8 Па.

4. Определяется по формуле 7.6 пропускная способность (производи-

ть) гидротранспортной установки:

тельнос

.л/с72,4/чм17

107021

25003,14

××

5. Намечается скорость движения кормосмеси в трубопроводе, при ко-

торой отсутствует смеси к стенкам, а потери давления по воз-прилипание

можности минимальны. С учетом сказанного примем υ = 1 м/с = 10 дм/с.

Далее с п уравнения неразрывности вычисляетс по-омощью я площадь

перечного сечения трубопровода, и затем соответствующий диаметр:

дм472,0

72,4

===

;

d = 0,775 =дм 77,5 мм.

Принимаем ближайшее стандар нот е значение (приложение 9):

d = 83 мм; S = 0,541 дм

6. Применяя уравнение неразры н им фа ть в ости, наход ктическую скорос

движения кормосмеси в трубопровод : е

.м/с874,074 =

541,0

7,4

х ===

7. Находи сло Рейнольдса: тся чи

4,95

106,7

083,0874,0

−

вычисляется обобщенное число Рейнольдса по формуле (7.8):

246

7,88

083,08,3

0874,06

хм6

××

95,4

Rе

∗

определяется коэффициент гидравлического трения:

72,0

7,88

∗

6464

===

8. Находятся потери давления в трубопроводе по формуле (7.9):

.Па

к765765000

874,01070

083,0

200

72,01,1

сх

л1,1

×××==∆

9. Определяется потребное давление насосной установки (7.11):

г.у

= γН + ∆р = 10,3 × 5 м + 765 = 817 кПа ≈ 0,82 МПа.

Таким образом, расчетными параметрами, необходимыми для подбора

насоса, являются расход Q

= 4,72 л/с; потребное давление р

= 0,82 МПа;

влажность гидросмеси η = 80 %.

10. Выбираем насос IВ 20/10 и строим рабочие характеристики вы-

бранного насоса при влажности кормовой смеси W

= 80 %, (рисунок 7.9).

11. Строим кривую сопротивления трубопровода гидротранспортной

установки, повторив пункты примера 7, 8, 9. Полученные расчеты сводим в

таблицу 7.6.

Таблица 7.6 — Параметры, характеризующие гидротранспортную установку

12. По рабочей точке насоса с параметрами:

= 4,4 л/с = 0,0044 м

/с, р

= 0,79 МПа = 790 кПа, η

= 0,62

определяем мощность, необходимую на привод насоса:

.кВт7,5

62,0

7900044,0

рр

Q, л/с 3 4 5 Q

= 4,73

г.у

, МПа 0,56 0,66 0,86 0,83

247

Рисунок Схема пневма ой установки: 1 — ; 2 — компрессор; 3 —

рес 4 — бункер; 5 — шка; 6 — кормопровод; 7 — продувочный котел

7.3 —

ивер;

тическ смеситель

корму

Рисунок 7.4 — Схема насосной установки: 1 — смеситель; 2 — насос; 3 — кормопровод;

4 — бункер; 5 — кормушка

248

Рисунок 7.5 — Рабочие характеристики центробежного насоса 4НФ для кормосмеси (в %

указана влажность кормосмеси)

Рисунок 7.6 — Рабочие характеристики насоса 5ФВ-6 для навоза (в % указана влажность навоза)

249

Рисунок 7.7 указана

влажнос меси. Частота вращения вала рабочего колеса n 1450 мин

–1

— Напорные характеристики насоса IВ 20/10 для кормосмеси (в %

ть кормос =

)

250