Энергетика животноводства и механизация общефермских технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Энергетика животноводства и механизация общефермских технологических процессов

1. Понятие о процессе сельскохозяйственного производства.

Применение энергии в сельскохозяйственном производстве

Процесс сельскохозяйственного производства - это последовательность операций, в результате которых создается определенный вид продукции (хлеб, овощи, мясо, молоко, яйцо, шерсть и др.), необходимой человеку для удовлетворения его потребностей.

В сельском хозяйстве, где главным средством производства является земля с ее плодородием и наряду с трудом участвуют силы природы, рабочий период не совпадает с периодом производства. Такое производство уже не может быть непрерывным, оно имеет определенный ритм, т.е. трудовые операции выполняются в строго определенные интервалы, поэтому необходимо предъявлять особые требования к точности планирования, срокам проведения работ, численности рабочей силы и обеспеченности техникой.

Производство сельскохозяйственной продукции складывается из рабочих и естественных процессов.

Рабочие процессы характеризуются тем, что на производимый продукт воздействует труд человека.

К рабочим процессам в животноводстве относятся поение животных, подвоз, приготовление и раздача кормов, доение коров, стрижка овец, очистка помещений и др.

Естественные процессы представляют собой те физические, химические и биологические изменения, которые протекают в течение периода производства продуктов без затрат труда. В животноводстве естественным процессом является усвоение кормов организмом животных, рост животных, образование молока и др.

В сельском хозяйстве, как в полеводстве, так и в животноводстве, процессы производства разных продуктов имеют различную продолжительность.

Рабочие процессы в сельском хозяйстве не выполняются один за другим непрерывно, а разрываются во времени естественными процессами. В полеводстве такие разрывы больше, в животноводстве - меньше. В животноводстве в распорядок дня включается период отдыха животных, вызванный их физиологическими особенностями. В этот период человек не оказывает непосредственного воздействия на животных.

Общее время выполнения рабочих процессов в таком производстве составляет рабочий период. Между рабочими процессами протекают естественные, поэтому рабочий период всегда короче периода производства. Это затрудняет создание поточной технологии производства.

В современном животноводстве для механизации рабочих процессов в основном используется электрическая энергия. В зависимости от технического уровня применяемых механических и технических средств различают процессы: немеханизированные (выполняемые вручную), механизированные (с использованием машин и механизмов), электрифицированные (с применением электропривода), автоматизированные (с использованием средств автоматики).

Применение энергии в сельскохозяйственном производстве

Машины и оборудование, выполняющие производственные процессы на фермах и комплексах, - основные потребители энергии в животноводстве.

В животноводстве ежегодно расходуется около 50 млрд. кВтч электроэнергии, что составляет примерно 40% общего его потребления в сельскохозяйственном производстве. Высока удельная энергоемкость (в переводе на первичные энергоресурсы) валового продукта в сельском хозяйстве. Развитие производства продукции животноводства сдерживается значительным потреблением энергетических ресурсов, каждый процент увеличения объемов производства требует 2-4% дополнительного расхода топлива или электроэнергии. Можно указать два взаимно дополняющих направления реализации этой задачи. Первое - замена дефицитных традиционных энергоносителей доступными нетрадиционными возобновляемыми источниками энергии, что значительно снизит напряженность энергобаланса энергетической системы. Второе - совершенствование существующих технологических процессов в направлении снижения их энергопотребления. Из общего энергобаланса страны на сельское хозяйство приходится примерно 17%, причем потребность в энергоресурсах удваивается через каждые 10-15 лет. Прирост сельскохозяйственной продукции на 1% требует увеличения расхода энергоресурсов на 2-3%.

Производственные процессы в животноводстве базируются на широком использовании электромеханизированных технологий, эффективность которых оценивается натуральными и стоимостными показателями, что не позволяет всесторонне аргументировано определить уровень и структуру общественно-необходимых затрат энергии в процессе производства и воплощенной в конкретном виде продукции. С целью комплексной оценки различных технологических процессов в животноводстве, перспективными, является использование биоэнергетического анализа. Он позволит не только изучить конкретные механизмы и закономерности преобразования энергии в процессе жизнедеятельности организмов, но и определить направленность инженерно-технического поиска нестандартных, оригинальных в своем роде технологических процессов в животноводстве с использованием нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Биоэнергетическая оценка технологий позволяет выявить наиболее энергоемкие элементы, конкурентоспособность исследуемого производства и определить направление повышение биоэнергетического КПД на перспективу. Биоэнергетическая оценка осуществляется по показателям, характеризующим объект, технологию, технологический процесс и конечный продукт: совокупный годовой расход энергии в процессе производства продукта, технологическая энергоемкость, энергоотдача (полезное энергосодержание), биоэнергетический КПД, технологического процесса, оцениваемый по биоэнергетическому выходу конечного продукта.

Конечный продукт сельскохозяйственного производства формируется в результате биохимической деятельности живых организмов: растений - в процессе трансформации энергии Солнца и Земли (фотосинтез); животных при обмене веществ. На энергосодержание продукта в значительной мере влияет структурный состав входящих в него органических соединений, а именно: углеводов, жиров, белка и др. Чем выше содержание энергии в единице массы конечного продукта, тем выше величина его энергии.

Анализ технологий производства продукции животноводства позволяет квалифицировать энергетические затраты природных ресурсов в технологической последовательности их приложения.

Биоэнергетический анализ процесса производства молока на молочном комплексе привязанного содержания на 1200 голов показал, что 47,33 % совокупной энергии приходится на корма и 49,48% на тепловую и электрическую энергию (табл. 1).

Таблица 1. Совокупный расход овеществленной энергии при производстве молока (комплекс на 1200 гол.)

Результаты анализа показывают, что наиболее энергоемкими технологическими процессами являются приготовление и раздача кормов, а также обогрев животноводческого помещения, нагрев воды для технологических нужд.

2. Энергетические средства и их классификация.

Общие сведения о машинах

В сельском хозяйстве в качестве источников механической энергии используются различные виды двигателей.

Двигателем называется устройство, служащее для превращения энергии определенного вида в механическую работу. В зависимости от вида используемой энергии двигатели разделяют на первичные и вторичные.

Первичные двигатели используют энергию сил природы: теплоту, выделяемую при горении топлива (тепловые двигатели); теплоту ядерных реакций и вулканической деятельности (атомные и геотермальные двигатели); энергию движения потоков воды и воздуха (гидравлические и ветряные двигатели).

Вторичные двигатели работают на энергии, выработанной (преобразованной) другими машинами-генераторами (электрогенераторами, парогенераторами).

Генератором называется устройство, предназначенное для преобразования одного вида энергии в другой (не механический) вид энергии.

Все энергетические средства сельскохозяйственного производства подразделяют на подвижные, ограниченно-подвижные и стационарные.

Подвижные средства - это тракторы, самоходные шасси, самоходные машины, автомобили, живая тягловая сила (лошади, волы и др.)

Ограниченно-подвижными средствами являются канатные, канатно-тракторные и электрокабельные машины и системы тяги, к которым энергия подводится гибким электрическим кабелем (канатно-скреперные установки для удаления навоза, электрифицированные мобильные раздатчики, электротельферы и др.). К этой группе также относятся тракторно-поливные и дождевальные машины: их движение ограничивается размерами и расположением водного источника, из которого агрегаты забирают воду.

Стационарными средствами служат электрические и тепловые установки, двигатели внутреннего сгорания, ветряные и гидравлические двигатели.

Двигатели внутреннего сгорания используют в качестве источников механической энергии для водоснабжения, привода насосных установок, станочного оборудования мастерских, компрессорных установок и других машин и механизмов. Кроме того, они широко применяются как первичные двигатели в стационарных и передвижных установках с электрогенераторами постоянного и переменного тока. От передвижных электростанций получают энергию пастбищные доильные установки, машины для стрижки овец на пастбищах, оросительные устройства и др.

Ветер - неисчерпаемый источник энергии. Энергия угля, ежегодно сжигаемого во всем мире, в 3000 раз меньше той энергии, которую могут дать воздушные течения. Ветродвигатели и ветроагрегаты - самые дешевые в эксплуатации источники механической энергии для отгонного животноводства. Это позволяет заложить новую научно-техническую и производственную базу для дальнейшего развития энергетики в сельском хозяйстве нашей страны.

Машиной называется сочетание нескольких механизмов, выполняющих определенные целенаправленные движения для преобразования энергии, материалов или информации.

В общем случае каждая машина состоит из трех частей:

двигателя - источника механической энергии;

передаточного механизма, передающего энергию (движение) от двигателя к рабочей машине;

орудия или исполнительной машины, совершающей своими рабочими органами полезную работу.

В зависимости от основного назначения различают три вида машин: энергетические, рабочие, информационные.

Энергетические машины предназначены для преобразования любого вида энергии в механическую. Они называются машинами-двигателями. К таким машинам относятся, например, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины, паровые машины.

Рабочие машины подразделяются на технологические и транспортные.

В технологических машинах под материалом подразумевается обрабатываемый предмет (объект труда), который может находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии. Преобразование материала в этих машинах заключается в изменении его формы, свойств, состояния или положения. К технологическим машинам относятся металлообрабатывающие станки, комбайны, прокатные станы, ткацкие станки и др.

В транспортных машинах под материалом понимается перемещаемый предмет, а его преобразование состоит только в изменении положения. К транспортным машинам относятся автомобили, тепловозы, самолеты, вертолеты, подъемники, транспортеры и др.

Информационные машины предназначены для преобразования информации.

Машина-автомат, или автомат, все преобразования энергии, материалов, информации выполняет без непосредственного участия человека. Совокупность машин-автоматов, последовательно соединенных между собой и предназначенных для выполнения определенного технологического процесса, образует автоматическую линию. Машина, и в особенности машина-автомат, при правильном ее применении облегчает труд человека, увеличивает производительность труда и обеспечивает высокое качество выполнения рабочего процесса.

Агрегат - соединение нескольких машин, устройств или аппаратов в одно целое для эффективной поточной работы. Как правило, агрегаты, применяемые в животноводстве (типа АВМ для приготовления травяной муки, типа ЭСА для стрижки овец и др.), снабжены элементами автоматики, обладают высокой производительностью и требуют квалифицированного обслуживания.

Установка, так же, как и агрегат, представляет собой соединение нескольких машин, устройств или аппаратов в одно целое, отвечающее определенному назначению. В основном все машины и устройства установки монтируют на одном фундаменте. Этим установка отличается от агрегата, у которого машины, как правило, монтируют на разных фундаментах.

В животноводстве применяют доильные установки (типа «Елочка», «Тандем», «Карусель» и др.), холодильные установки разных типов, купочные установки для дезинфекционной обработки овец и др.

Комплект оборудования - полный набор машин или механизмов, отвечающих определенному назначению.

Промышленность выпускает для животноводства комплекты различного оборудования, позволяющие выполнять один или несколько технологических процессов, например, комплекты оборудования для кормоцехов, комплекты для напольного и клеточного содержания птицы, комплекты выращивания и откорма свиней и др.

Вся эта техника оценивается при помощи многочисленных эксплуатационных показателей, основные из которых зоотехнические, энергетические, технико-экономические, эргономические и общетехнические.

Литература

энергия оборудование ферма сельскохозяйственный

1. ЭБС Университетская библиотека ONLINE: Хазанов Е.Е. Технология и механизация молочного животноводства / Е.Е. Хазанов, В.В. Гордеев, В.Е. Хазанов. - Изд-во «Лань», 2010. - 352 с.

2. ЭБС Университетская библиотека ONLINE: Федоренко И.Я. Ресурсосберегающие технологии и оборудование в животноводстве / И.Я. Федоренко, В.В. Садов. - Изд-во «Лань», 2012. - 304 с.

3. ЭБС Университетская библиотека ONLINE: Востроилов А.В. Практикум по животноводству : учебное пособие. - СПб.: Издательство "ГИОРД", 2011. - 368 с.

4. Технологическое и техническое обеспечение процессов машинного доения коров, обработки и переработки молока / Авт.-сост. В.И. Трухачев, И.В. Капустин, В.И. Будков, Д.И. Грицай. - Ставрополь: АГРУС, 2012. - 292 с.

5. Дегтерев, Г.П. Технологии и средства механизации животноводства: учеб. пособие для студентов вузов по специальности 311400 "Технология пр-ва и перераб. с.-х. продукции" / Г.П. Дегтерев. - М.: Столичная ярмарка, 2010. - 384 с. - (Учебники и учебные пособия для студентов вузов. Гр. УМО).

Размещено на Allbest.ru