Комплексная механизация молочной фермы СПК «АгроНива» Каменецкого района с усовершенствованием охладителя и пастеризатора линии первичной обработки молока ОМС-0,5

Дипломный проект


Разработанный дипломный проект представлен расчётно-пояснительной запиской и графической частью.
Расчётно-пояснительная записка включает 119 страницы печатного текста и состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Расчётно-пояснительная записка содержит 25 таблиц и 12 рисунков.
В первой главе представлена производственно-техническая характеристика СПК «АгроНива» Каменецкого района Брестской области с подробным анализом основных показателей эффективности производства растениеводческой и животноводческой продукции.
Во второй главе обоснована система содержания и кормления коров, спроектирована технологическая линия приготовления кормов с использованием погрузчика раздатчика-смесителя кормов для приготовления полнорационной кормовой смеси и последующей раздачи на кормовом столе. Произведены расчёты по доильному оборудованию доильного зала, водоснабжению и удалению навоза.
В третьей части представлен обзор и анализ способов и технических средств для пастеризации молока, обоснование использования сезонного охладителя молока, обоснована предлагаемая модернизация охладителя и пастеризатора, получены расчётным путём основные конструктивные параметры для достижения требуемых результатов.
Четвёртая глава посвящена оценке экономической эффективности предлагаемой технологии и конструкторской разработки.
В пятой главе приведены рекомендации по снижению уровня травматизма и улучшению условий труда на молочной ферме. Разработаны мероприятия по безопасной работе при эксплуатации охладителя молока сезонного ОМС-0,5, а также приведен расчёт вентиляции молочного блока.
В шестой главе приведены мероприятия по энергосбережению и расчёт.


СОДЕРЖАНИЕ
 
 Введение
1. Производственно-экономическая характеристика
 СПК «АгроНива»
1.1. Общие сведения о хозяйстве
1.2. Природно-климатические условия
1.3. Характеристика растениеводства
1.4. Краткий анализ развития животноводства
1.5. Состав и эффективность использования машинно-тракторного
 парка
1.6. Цель и задачи проекта
2. Проектирование технологического процесса производства молока
 на ферме 400 голов привязного содержания
2.1. Выбор способа содержания
2.2. Расчет структуры стада фермы
2.3. Механизация приготовления и раздачи кормов
2.3.1. Обоснование рациона кормления животных
2.3.2. Разработка технологического процесса приготовления кормов
2.3.3. Выбор оборудования для приготовления и раздачи кормов
2.4. Определение суточной потребности комплекса машин в воде и
 электроэнергии
2.5. Проектирование генплана фермы и помещений коровника
2.6. Рекомендации по механизации прочих процессов на ферме
2.6.1. Водоснабжение фермы и автопоение животных
2.6.2. Доение
2.6.3. Охлаждение и первичная обработка молока
2.6.4. Удаление навоза
2.6.5. Расчёт потребности в навозохранилищах
2.6.6. Выбор и расчёт оборудования по поддержанию - микроклимата в
 помещении фермы
2.6.7. Расчёт вентиляции
2.6.8. Расчёт отопления
2.6.9. Расчёт потребности в паре
3. Конструкторская разработка
3.1. Обоснование использования сезонного охладителя молока
3.2. Устройство и работа сезонного охладителя молока
3.3. Расчет сварного соединения бака-аккумулятора
3.4. Расчет часовой производительности поточной линии первичной
 обработки молока
3.5. Расчет параметров хладоносителя и температуры молока
3.6. Расчет параметров хладоносителя при движении по рабочим
 поверхностям скатных панелей
3.7. Цель и режимы пастеризации молока
3.8. Обзор и анализ способов и технических средств для пастеризации
 молока
3.9. Устройство для пастеризации жидких пищевых продуктов
3.10. Расчет пленочного электронагревателя ПЭН емкости нагревателя
 для пастеризации молока
3.11. Расчет сварочных соединений
3.12. Расчет болтовых соединений
4. Технико-экономическое обоснование проекта
4.1. Разработка технологической карты комплексной механизации
4.2. Расчет экономической эффективности проектируемых решений
4.3. Расчет экономической эффективности конструкторской
 разработки
5. Охрана труда
5.1. Анализ состояния охраны труда в СПК «Краснопольский»
5.2. Мероприятия по созданию безопасных и здоровых условий труда
 в СПК «АгроНива»
6. Энергосбережение
6.1. Мероприятия по энергосбережению
6.2. Энергетический баланс предприятия
6.3. Отопление отдельно стоящих зданий и сооружений
 Заключение
 Литература
 Приложения




3. Конструкторская разработка

3.1. Обоснование использования сезонного охладителя молока

Известно, что незамедлительное охлаждение свежевыдоенного молока до температуры ниже 100С является важнейшим условием сохранения его ценных питательных качеств. Использование для этой цели холодильных машин требует больших энергозатрат, до 40 кВт•ч электроэнергии на охлаждение одной тонны молока), высокой стоимости их обслуживания. В то же время на территории Могилевской области отрицательные температуры воздуха бывают до 5 месяцев в году. Это открывает широкие возможности использования естественного холода на охлаждение молока на местах его производства. Для этой цели предлагается установка, в которой в качестве хлодоносителя применяется вода.
Установка может работать как в активном режиме (при температуре наружного воздуха выше – 5 ̊С), так и в пассивном режиме (при температуре наружного воздуха ниже – 5 ̊С). Суточная производительность установки при температуре наружного воздуха минус 10 ̊С составляет 15 т молока в час. Удельный расход электроэнергии составляет 1,5 кВт•ч/т, что в 20-40 раз ниже, чем при охлаждении молока на молокоохладительных установках. В летнее время ее можно использовать как градирню для охлаждения конденсата холодильных машин типа МКТ-20, пластинчатых охладителей ОМ-400, ОМ-1500, а также в качестве противопожарного оборудования.
В соответствии с ГОСТ 13264-88 «Молоко коровье» свежевыдоенное молоко должно быть охлаждено до 6 ̊С в течение 2 часов с момента окончания дойки.
В настоящее время для охлаждения молока на молочно – товарных фермах Республики Беларусь используется два типа холодильных установок:
 с применением искусственного холода в течение всего времени года;
 с использованием в зимний сезон естественного холода.
Каждая из этих установок может работать автономно, либо совместно при наличии автоматизированной системы управления.
На молочных фермах республики эксплуатируется около 10000 молокоохладительных установок (МХУ) различных марок, средний срок эксплуатации которых превышает 15 лет. Работа таких машин сопровождается большим расходом электроэнергии, частыми отказами, ведущими к потерям качества молока, высокими затратами на эксплуатацию и текущий ремонт. В целях повышения эффективности их работы в лаборатории использования ТЭР РУНИП «ИМСХ НАН Беларуси» разработаны и внедрены в производство сезонные молокоохладители, использующие естественный холод атмосферного воздуха (далее ОМС) двух моделей: ОМС-12 – работающие по схеме с плёночным движением хладоносителя и ОМС-0,5 – с капельно-дисперсионным движением хладоносителя.
Применение ОМС-12 или ОМС-0,5 позволяет: снизить удельный расход электроэнергии на охлаждение 1 т молока в период эксплуатации до 5 кВт•ч и 8 кВт∙ч соответственно, увеличить срок службы компрессорно-конденсаторного агрегата на 30-40 % .
Период работы этих сезоннодействующих охладителей составляет 160-180 дней в год в зависимости от региона и ограничивается предельной температурой атмосферного воздуха +40 ̊С. В остальное время года охлаждение молока обеспечивается работой штатного компрессорно-конденсаторного агрегата холодильной установки.
Для более эффективного использования ОМС необходимо рассмотреть возможность продления интервала его применения в межсезонные весенне-летний и летне-осенний периоды путем обеспечения совместной работы со штатным холодильным оборудованием в автоматизированном комбинированном режиме.

3.2. Устройство и работа сезонного охладителя молока

В качестве стационарного танка-охладителя молочного сырья предлагается использовать ТОМ-2А предназначенного для охлаждения и хранения молока после вечерней дойки. В осенне-зимний период вместо водопроводной воды для этой установки можно использовать воду, охлажденную до температуры +3...4 ̊С. Для этого предлагается использовать охладитель молока сезонного типа, предназначенный для охлаждения промежуточного хладоносителя (воды) циркулирующей в контурах серийно-выпускаемых установок без холодильных агрегатов).
Охладитель состоит из следующих узлов (рис. 3.1).
Несущая рама 2 представляет собой сварную конструкцию, предназначенную для размещения в ней бака-аккумулятора "ледяной воды" и водораспределительного лотка служит опорой для секции охладителя.
Секции охладителя 3 состоят из рамы и четырех щитков-отражателей 4, которые предназначены для предотвращения выноса капель воды из установки.
Вода, попадая на поверхность щитков, частично отражается внутрь установки и частично стекает вниз в виде тонкой пленки. При этом она дополнительно охлаждается за счет контакта с металлом, обдуваемого холодным атмосферным воздухом.
Распылитель 5 служит для разбрызгивания отепленной воды с целью лучшего ее охлаждения. Он имеет два параллельных ствола с восемью распыливающими форсунками на каждом.
Крышка-отражатель 6 предназначена для предотвращения разбрызгивания воды и исключения попадания осадков и посторонних предметов внутрь охладителя. Бак-аккумулятор 7 служит для сбора охлажденной воды и направления ее в охладитель. Для дополнительного охлаждения воды в бак-аккумулятор вварены трубы диаметром 120 мм. В баке-аккумуляторе также имеются две перегородки разделяющие объем бака на три поперечные секции и обеспечивающие подачу в резервуар-охладитель холодной воды из нижней части бака.



Рис. 3.1. Охладитель молока сезонный
1 – водонасосный агрегат; 2 –рама несущая; 3 – секции (4 шт); 4 – отражатели; 5 – распылители; 6 – крыша-отражатель; 7 – бак-аккумулятор;
9 – водосборный лоток с трубой; 10 – нижняя опора; 11 – трап;
12 – охладитель.

Распылитель 5 служит для разбрызгивания отепленной воды с целью лучшего ее охлаждения. Он имеет два параллельных ствола с восемью распыливающими форсунками на каждом.
Крышка-отражатель 6 предназначена для предотвращения разбрызгивания воды и исключения попадания осадков и посторонних предметов внутрь охладителя. Бак-аккумулятор 7 служит для сбора охлажденной воды и направления ее в охладитель. Для дополнительного охлаждения воды в бак-аккумулятор вварены трубы диаметром 120 мм. В баке-аккумуляторе также имеются две перегородки разделяющие объем бака на три поперечные секции и обеспечивающие подачу в резервуар-охладитель холодной воды из нижней части бака.
Водораспределительный лоток 8 служит для сбора воды и направления ее через два сливных патрубка в крайние секции бака-аккумулятора 7.
Водонасосный агрегат 1 состоит из центробежного водяного насоса с электродвигателем. Служит для подачи отепленной воды из охладителя через резинотканевый рукав к распылителям 5.
Трап 11 используется обслуживающим персоналом для проведения техобслуживания в верхнем блоке охладителя молока.
Охладитель работает следующим образом: вода, нагретая после контакта с молоком, из охладителя отсасывается водонасосной установкой и подается в распылители, откуда выходит в мелкодиспергированном состоянии и попадает вниз, охлаждаясь вследствие контакта с атмосферным воздухом. Далее вода собирается в водораспределительном лотке и направляется в бак-аккумулятор, из которого самотеком стекает в бак охладителя, а оттуда к потребителю, например, охладителю молока. В дальнейшем цикл повторяется.
Применение данной установки в осенне-зимний период позволит не только сократить время охлаждения молока после доения, но и значительно снизить расход электроэнергии, т.к. при температуре атмосферного воздуха ниже +40 ̊С можно отключать компрессорную установку штатного охладителя молока, установленного на ферме, и использовать предлагаемый вариант.
Применение установки на ферме 400 голов позволит получить значительный экономический эффект от экономии электроэнергии за сезон эксплуатации.
Недостатком этого оборудования является следующее: при низких температурах (-20...25 ̊С) происходит замерзание хладоносителя (воды) в форсунках (распылителях), что приводит к потере его функциональности. Предлагаемое техническое решение заключается в следующем: необходимо чтобы теплый влажный воздух из помещения коровника вентилятором от приточно-вытяжной вентиляции направлялся на ствол с закрепленными на ней распылителями. Это позволит поддерживать их температуру выше точки замерзания хладоносителя.
Кроме того, предлагается организовать работу сезонного охладителя в комбинированном режиме по следующей схеме:
 аккумуляция холода в баке-аккумуляторе ОМС в ночное время и использование накопленного холода для охлаждения молока при утренней дойке;
 охлаждение молока непосредственно сезонно действующей установкой;
 доохлаждение молока при необходимости штатной холодильной установкой;
 дополнительное аккумулирование холода путем предварительного намораживания льда штатной холодильной машиной.
Анализ климатических условий Республики Беларусь показывает, что температура атмосферного воздуха в наиболее холодное время суток в период апрель – октябрь изменяется в пределах от – 4,5 до + 14 ̊С и, учитывая, что время автономной работы ОМС ограничивается температурой атмосферного воздуха + 40 ̊С то возможный период его дополнительного использования, т.е. число дней со средней температурой воздуха в интервале + 5 – + 15 ̊С составляет 102,9 дней.
Реализация резервов повышения энергоэффективности первичной обработки молока требует создания автоматического устройства контроля и управления работой системы охлаждения молока, состоящей из современного компрессорно-конденсаторного агрегата и сезоннодействующего охлаждающего устройства, позволяющего использовать естественный холод атмосферного воздуха.