Параметры, влияющие на процесс нагрева воды в групповой автопоилке

При эксплуатации групповых автопоилок в животноводческих помещениях и на выгульных площадках в осенне-зимний период наблюдается понижение температуры потребляемой воды за допустимые нормы, что приводит к нарушению процесса автопоения животных, снижению их

Используемые ранее конструкции поилок не способны обеспечить стабильный температурный режим воды при интенсивном ее потреблении в холодный период года, в связи с этим необходим подогрев воды в автопоилках. Для обеспечения требуемого теплового режима предлагается

продуктивности и увеличению расхода

усовершенствовать групповую автопоилку

кормов [1–3].

согласно рисунку 1.

• 1    – вводный трубопровод; 2 – обратные патрубки; 3 – распределительные патрубки;

• 4    – распределительные перфорированные патрубки; 5 – поильная чаша; 6 – труба

с избыточным давлением; 7 – труба с вакуумом; 8 – корпус поилки; 9 – клапаннопоплавковый механизм; 10 – пневмонасос; 11 – вакуумная трубка; 12 – нагнетательная трубка; 13 – водопойный стакан; 14 – воздушная трубка; 15 – клапанное устройство;

16 – сливной патрубок; 17 – нагревательный блок

Рисунок 1 – Схема усовершенствованной групповой автопоилки

Работает автопоилка следующим об-   разом (рисунок 1). Вода по вводному тру- бопроводу 1 через клапанно-поплавковый механизм 9 поступает в поильную чашу 5, по обратным патрубкам 2 поступает в нагревательный блок 17 для ее подогрева, далее по распределительным патрубкам 3, через распределительные перфорированные патрубки 4 поступает в поильную чашу 5, где поддерживается заданный температурный режим и компенсируются потери тепла через корпус поилки 8. В процессе отбора воды животными из водопойного стакана 13 уровень воды в поильной чаше изменяется, соответственно поплавок клапанно-поплавкового механизма совершает возвратно-поступательные движения и приводится в работу пневмонасос 10. При работе пневмонасоса 10 воздух из вакуумной трубы 7 отсасывается по вакуумной трубке 11, образуя теплоизоляционную воздушную прослойку, а наружный воздух нагнетается в трубу с избыточным давлением 6 по нагнетательной трубке 12 для создания запаса воздуха повышенного давления. При достижении заданного давления в воздуховоде повышенного давления

6 и воздушной трубке 14 осуществляется срабатывание клапанного устройства 15 и загрязненная вода сливается через сливной патрубок 16. По мере падения давления в воздуховоде повышенного давления и воздушной трубке 14 клапанное устройство 15 занимает исходное положение, слив воды прекращается и рабочий процесс автопоилки повторяется [4].

В холодный период года максимальные тепловые потери происходят через боковые стенки групповой автопоилки. Для снижения тепловых потерь конструкцию боковой стенки автопоилки предлагаем выполнить в виде многослойной стенки, включающей в себя теплоизолирующую воздушную прослойку из системы воздуховодов повышенного и пониженного давлений.

Рассмотрев процесс подогрева воды в усовершенствованной групповой автопоилке при стационарном режиме, составили схему алгоритма контроля температурного режима (рисунок 2).

Рисунок 2– Схема алгоритма контроллера подогрева воды в групповой автопоилке при стационарном режиме

Представим групповую автопоилку в виде четырех тел: нагревательный блок, вода, корпус автопоилки и водопойный стакан (рисунок 3).

К - корпус автопоилки; Тқ- температура корпуса автопоилки; тц — масса корпуса автопоилки;

Ако - теплопроводность между корпусом автопоилки и окружающей средой;

Тс - температура водопойного стакана; В - вода;

Авк- теплопроводность между водой и корпусом автопоилки; Т_в- температура воды: т_в - объем воды; Две - теплопроводность между водой и водопойным стаканом; С - водопойный стакан; То - температура окружающей среды; тс - масса водопойного стакана; Асо - теплопроводность между водопойным стаканом и окружающей средой;

Н - нагревательный блок; Аңв - теплопроводность между нагревательным блоком и водой;

Тн - температура нагревательного блока; «н - масса нагревательного блока

Рисунок 3 - Схема теплового баланса групповой автопоилки в стационарном режиме

Для каждого тела составим систему уравнений описываемого процесса нагрева воды в групповой автопоилке.

Г          с_нт„^ = Р-А„,(Т.-Т.);

c,m,£ = А„.(Т„ -Т,) - А„(Т, - Т,) - А„(Т, - Т,); с.т„ ^ - А„(Т, - Т.) - А„(Т, - Т„);

L c_tm,^ = A„(T.-T,)-A„(T,-T.). где с_н - теплоемкость наіревательного блока, Вт с / °C; тп_н — масса нагревательного блока, кг; dT„ - мгновенные значения превышения температуры 77      ⁸ нагревательном блоке, °C;

Р - мощность нагревательного блока, Вт;

Анв - теплопроводность между нагревательным блоком и водой, Вт/ °C;

Тн   - температура нагревательного блока, °C;

Тв   - температура воды, °C;

г — теплоемкость воды, Вт с / °C;

т„ - объем воды, м ;

dT,

—" - мгновенные значения превышения температуры воды, С ; dr

Авк - теплопроводность между водой и корпусом автопоилки, Вт/ °C;

Тк - температура корпуса автопоилки, °C;

Авс - теплопроводность между водой и водопойным стаканом, Вт/ °C;

Тс - температура водопойного стакана, °C;

Ск — теплоемкость корпуса автопоилки, Втс / °C; тк - масса корпуса автопоилки, кг;

—- - мгновенные значения превышения температуры корпуса автопоилки, °C; dr теплопроводность между корпусом автопоилки и окружающей средой, Ако * Вт/ °C;

То - температура окружающей среды, °C; сс - теплоемкость водопойного стакана, Втс/°C;

mc – масса водопойного стакана, кг;

dl c       мгновенные значения превышения температуры водопойного стакана,

–  °С;

теплопроводность между водопойным стаканом и окружающей средой, ^{Aco    –} Вт/ °С.

Анализ теплового баланса групповой автопоилки показал, что тепловые потери в ней зависят в основном от метеорологических условий и коэффициентов теплопередачи конструктивных элементов поилки. Основные тепловые потери происходят через корпус поилки, поэтому для снижения тепловых потерь конструкцию боковой стенки автопоилки предлагаем выполнить в виде многослойной стенки, включающей в себя теплоизолирующую воздушную прослойку, состоящую из труб с вакуумом и избыточным давлением, с расчетным диаметром 0,07 м.