Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 42 - ễ Xác định tổn thất cục bộ của ống nhánh ễ Tổng tổn thất cột nớc của ống nhánh UH n = K. h f (2-35) UH n : Tổng tổn thất cột nớc của ống nhánh(m); K : Hệ số điều chỉnh tổn thất cục bộ của ống nhánh. K = 1,15 ữ 1,20 h : Tổn thất đờng dài của ống nhánh có nhiều lỗ thoát nớc ra (m). ễ Đờng kính ống nhánh * Tính toán ống chính tới phun ma ễ Xác định tổng cột nớc thiết kế H = Z d - Z S + H d + H V + h f + h j (2-36) Trong đó:H. Tổng cột nớc thiết kế của hệ thống tới phun ma( cột nớc bơm) (m). Z d . Cao trình mặt đất tại vòi phun điển hình (m). Z v . Cao trình mặt nớc của nguồn nớc mà máy bơm hút.(m) H d . Chiều cao ống đứng lắp vòi tại vị trí vòi phun điển hình. H V . Cột nớc thiết kế đầu vòi phun (m). h f. Tổng tổn thất cột nớc đờng dài tính từ van đáy ống hút đến vị trí vòi phun điển hình (m). h f. Tổng tổn thất cột nớc cục bộ tính từ van đáy ống hút đến vị trí vòi phun điển hình(m). Từ các thông số lu lợng Q, tổng cột nớc H mà ta co thể tính công suất của máy bơm. 8. Kiểm tra nớc va trong đờng ống tới phun ma Hiện tợng nớc va trong đờng ống do vận tốc trong đờng ống thay đổi đột ngột gây ra áp lực tăng giảm đột ngột trong đờng ống. Nguyên nhân phát sinh nớc va trong đờng ống gồm: - Khởi động máy bơm, lu lợng, vận tốc dòng chảy thay đổi, dẫn đến áp lực trong ống thay đổi. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 43 - - Đóng máy bơm, điện ngắt đột ngột, sinh dòng chảy quán tính trong ống, gây ra áp lực âm dẫn đến nớc va rất nguy hiểm. - Thay đổi số vòi phun đột ngột cũng gây ra nớc va trong đờng ống. - Đóng mở đột ngột các van. 9. Thiết kế trạm bơm và các công trình phụ trợ trong hệ thống tới phun ma 10. Lập bảng thống kê vật liệu, thiết bị, phụ kiện và lập dự toán kinh phí 11. Phân tích hiệu quả kinh tế hệ thống tới phun ma 2.4. Kết quả thực nghiệm A). Nh vậy thông qua các thông số và các bớc tiến hành khảo sát nh trên ta có thể tính toán thiết kế hệ thống tới phun ma cho một khu vờn thí nghiệm trồng rau bắp cải sạch nh sau: a. Các thông số thu thập qua khảo sát thực tế - Diện tích khu vờn: S = 400 m 2 . - Khu vờn thí nghiệm tại khu vực nhiệt đới ẩm ( Vờn thí nghiệm Khoa Nông học - Trờng Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội). - Loại đất trong vờn: Đất cát nhẹ. - Loại đờng ống: ống nhựa PVC với đờng ống chính có đờng kính 48mm và đờng ống nhánh là 34mm. b). Các thông số tính toán thiết kế Căn cứ vào các thông số và yêu cầu đa ra ta tiến hành tính toán, thiết kế hệ thống gồm các bộ phận sau. ắ Chọn vòi phun là phun hình tròn mang nhãn hiệu 501-U 1/2 F M do hãng Naan - Israrel cung cấp với các thông số sau: * Lu lợng vòi phun . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 44 - Hình 2-8: Sơ đồ bố trí vòi phun Q = 0,10 - 0,29 m 3 /h. * Đờng kính vòi phun lớn nhất: D = 16m. ắ Sơ đồ bố trí vòi phun: Căn cứ vào hớng gieo trồng và hớng độ dốc của đất tôi tiến hành bố trí theo dạng tổ hợp vòi hình vuông. Đờng kính phun tối đa của vòi phun là D = 16m và diện tích khu vờn là S = 400 m 2 cho nên tôi tiến hành bố trí thành hai đờng ống nhánh chạy song song dọc theo chiều dài khu vờn với khoảng cách giữa hai đờng này là 10m, khoảng cách giữa hai vòi là 10m. Do đó trên diện tích 400m 2 ta chỉ cần lắp n = 4 vòi phun có lu lợng đã chọn có dạng nh hình vẽ sau: Khi đó bán kính phun thiết kế R TK là: R TK = K . R Trong đó: K là hệ số (0,7 ữ 0,9) R bán kính phun (8m) Khi đó R TK = 0,8 .8 = 6,4m. ắ Xác định mức tới thiết kế M TK = 10 .H. G V .( max - min ). 1 Trong đó: M TK .Mức tới thiết kế(m 3 /ha) . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 45 - H .Độ sâu lớp đất tới.(mm) chọn H = 500mm G V .Dung trọng đất khô (T/m 3 ) lấy G V = 4 (T/m 3 ) . Hệ số hiệu ích tới phun ma: = 0,8-0,95 Lấy = 0,8. max . Độ ẩm tối đa đồng ruộng. Lấy max = 80% min . Độ ẩm giới hạn dới cho phép. min = 70 ữ 80% max = 60% M TK = 10.500.2.(0,8 - 0,6) 8.0 1 = 2500 (m 3 /ha). Vậy với diện tích khu vờn ta có lợng nớc tới cần là = 1000m 3 nớc. ắ Thới gian tới mỗi lần t = 1000 q Mba TK Trong đó: a . Khoảng cách giữa các vòi phun. a = 10m b . Khoảng cách giữa các đờng ống nhánh b = 10m M TK . Mức tới thiết kế. M TK = 2500 (m 3 /ha) . Hệ số hiệu ích tới phun ma: = 0,8 q . Lu lợng vòi.( m 3 /s). q = 0,1 (m 3 /h) t = 8,01,0.1000 2500.10.10 = 3125(s) = 0,86 (h). ắ Lu lợng đầu vào ống nhánh Q n = n V .q Q n - Lu lợng đầu vào ống nhánh (l/giờ) q - Lu lợng bình quân của các vòi phun ma trên ống nhánh q = 0,1(m 3 /h) n V - Số lợng vòi trên một ống nhánh. n V = 2 Q n = 2. 0,1 = 0,2 (m 3 /h). ắ Tính toán lu lợng đầu vào ống chính Q C = 2.N.Q n Q n - Lu lợng đầu vào ống nhánh (m 3 /h). N - Số lợng hàng ống nhánh. N = 2 Q C = 2.2.0,2 = 0,8 (m 3 /h). . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 46 - Do diện tích tới nhỏ, chiều dài các đờng ống ngắn cho nên tổn thất dọc đờng ống là không đáng kể vì vậy ta có thể bỏ qua tổn thất dọc đờng ống. ắ Xác định tổng cột nớc thiết kế H = Z d - Z S + H d + H V + h f + h j Trong đó: H. Tổng cột nớc thiết kế của hệ thống tới phun ma( cột nớc) (m). Z d . Cao trình mặt đất tại vòi phun điển hình (m). Z d = 50 (m) Z v . Cao trình mặt nớc mà máy bơm hút.(m) Z V = 46 (m). H d . Chiều cao ống đứng lắp vòi tại vị trí vòi phun điển hình. H d = 1(m) H V . Cột nớc thiết kế đầu vòi phun (m). H V = 0,5 (m). h f. Tổng tổn thất cột nớc đờng dài tính từ van đáy ống hút đến vị trí vòi phun điển hình (m). h f. Tổng tổn thất cột nớc cục bộ tính từ van đáy ống hút đến vị trí vòi phun điển hình.(m). H = 50 - 46 + 1 + 0,5 + 0 + 0 = 5,5 (m) ắ Công suất và hiệu suất * Công suất thuỷ lực Ntl (công suất hữu ích) của bơm là công suất dùng để truyền trọng lợng của lu lợng Q với cột áp H: Ntl = 1000 HQ (kW). Trong đó: - Trọng lợng riêng của chất lỏng (N/m 3 ) tính với nớc = 1000 (N/m 3 ) Q - Lu lợng của bơm (m 3 /s) có Q = 0,8 (m 3 /h) = 0,22 .10 -3 (m 3 /s). H - Cột áp toàn phần của bơm (mH 2 0). Ntl = 75.10 -3 (Kw) = 75 (W). ắ Công suất đòi hỏi trên trục của bơm cần phải lớn hơn công suất thuỷ lực Ntl vì bơm phải tiêu hao một phần năng lợng để bù vào các tổn thất thuỷ lực, tổn thất ma sát giữa các bộ phận làm việc của bơm . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 47 - N = 1000 HQ Ntl = (kW). < 1 :Hiệu suất toàn phần của bơm ta chọn = 0,8 N = 94(W) chọn N = 100 (W). B.) Nhng trong thực tế ngời ta thờng áp dụng phơng pháp tính toán sau Từ điều kiện bài toán ban đầu và dựa vào khả năng bốc thoát hơi nớc tiềm năng PET mà ta có nhu cầu nớc tới phụ thuộc vào từng loại cây và tuỳ thuộc vào từng thời kỳ sinh trởng của cây. WR = Kcr. PET = Kcr. 59 )08,0025,0( + TaQs Qs. Bức xạ tổng cộng trong ngày hoặc tuần. Ta. Nhiệt độ trung bình ngày hoặc tuần. 59. Lợng nhiệt cần thiết để bốc hơi 1mm nớc. Kcr. Hệ số hoa màu ta có thể tra bảng. Mặt khác cũng phơng pháp này thì theo quyển Tin học trong nông nghiệp. PGS.TS Nguyễn Hải Thanh chủ biên, NXB khoa học kỹ thuật, 2005 thì hiệu quả của từng phơng pháp tới sẽ đa ra lợng nớc tới phù hợp. STT Phơng pháp tới Diện tích tới (m 2 ) Lợng nớc tới 1 Tới rãnh 10.000 Kct.PET.10/0,65 2 Tới phun ma 10.000 Kct.PET.10/0,85 Vậy theo điều kiện bài toán ta có Diện tích cần tới: S = 400m 2 . Rau bắp cải ví dụ đang ở thời kỳ thu hoạch ta có Kcr = 0,8. Đo nhiệt độ trung bình trong ngày hôm trớc là Ta = 28 C. Đo năng lợng bức xạ mặt trời trong ngày hôm qua là: Qs = 1000 (calo/cm 2 /ngày). ắ Do vậy lợng nớc cần tới là . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 48 - LNT = 0,8. 59 )08,0025,0( + TaQs = = 0,8. 0,85.10000 10.400 59 )08,028.025,0(1000 + = 4,9 (m 3 ). Căn cứ vào lợng nớc ma thu đợc trong ngày hôm trớc: LNM ta sẽ có lợng nớc cần tới cho ngày hôm sau là: LNCT = LNT - LNM. Trong bài toán ta ví dụ trong ngày không ma cho nên: LNCT = LNT - 0. Từ đó ta chọn máy bơm có lu lợng: Q = 1,8 (l/s) Vậy thời gian cần bơm cho một máy bơm là: t = LNT/Q = 2713(s). ắ Chọn vòi phun là phun hình tròn mang nhãn hiệu 501-U 1/2 F, M do hãng Naan - Israrel cung cấp với các thông số sau: * Lu lợng vòi phun Q = 0,10 - 0,29 m 3 /h. (Chọn Q = 0,2 m 3 /h) * Đờng kính vòi phun lớn nhất: D = 16m. ắ Sơ đồ bố trí vòi phun: Căn cứ vào hớng gieo trồng và hớng độ dốc của đất tôi tiến hành bố trí theo dạng tổ hợp vòi hình vuông. Do đờng kính phun tối đa của vòi phun là D = 16m và diện tích khu vờn là S = 400 m 2 cho nên tôi tiến hành bố trí thành hai đờng ống nhánh chạy song song dọc theo chiều dài khu vờn với khoảng cách giữa hai đờng này là 10m, khoảng cách giữa hai vòi là 10m. Do đó trên diện tích 400m 2 ta chỉ cần lắp n = 4 vòi phun có lu lợng dã chọn có dạng nh hình vẽ sau: . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 49 - Khi đó bán kính phun thiết kế R TK là R TK = K . R Trong đó: K là hệ số (0,7 ữ 0,9) R bán kính phun (8m) Khi đó R TK = 0,8 .8 = 6,4m. Vì vậy tổng lu lợng tại đầu đờng ống chính là: Q = 4.0,2 = 0,8 (m 3 /h) (Bỏ qua tổn thất dọc đờng ống). Mặt khác lu lợng ở đờng ống có diện tích tiết diện là thì sẽ có vận tốc dịch chuyển dòng chất lỏng là: Q = v. v = Q / . Mặt khác theo phơng trình Becnuli cho dòng nguyên tố chất lỏng lý tởng chảy ổn định đợc xác định theo công thức: Z + P + g v .2 2 = const. Trong đó : Z. Vị năng của một đơn vị trọng lợng chất lỏng so với mặt chuẩn. P. áp suất tại mặt khảo sát. v. Vận tốc dòng chất lỏng. g. Gia tốc trọng trờng tại vị trí khảo sát. Vậy ta áp dụng công thức trên tại cùng một vị trí nhng với áp suất thay đổi ta có: Z1 + 1P + g v .2 1 2 = Z2 + 2P + g v .2 2 2 UP = ) 11 (. .2 2 1 2 2 2 Q g Vậy khi thay đổi diện tích tiết diện ống ( Điều chỉnh van) thì áp suất dòng nớc thay đổi. 2.5. Thiết kế giao diện 2.5.1. Phần mềm thiết kế giao diện a. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Với các bài toán đặt ra phải lựa chọn một hệ quản trị cơ sở dữ liệu để có . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 50 - thể quản lý các dữ liệu thu thập từ các lần tới trớc phục vụ cho các lần tới kế tiếp sau. Về lý thuyết ta có thể chọn nhiều ngôn ngữ nh: Microsoft Foxpro, Microsoft Access Nhng trên thực tế thì ngôn ngữ Microsoft Access có nhiều u điểm hơn trong quản trị CSDL. Vì vậy trong đề tài này tôi chọn Microsoft Access làm ngôn ngữ quản trị CSDL. - Microsoft Access là hệ quản trị CSDL trên môi trờng Window là một thành phần trong bộ Microsoft office. hệ quản trị CSDL này có sẵn các công cụ hữu hiệu và tiện lợi đáp ứng đợc đầy đủ yêu cầu cho một bài toán quản lý. - Microsoft Access có thể sử dụng đợc tất cả các phơng tiện của cơ chế trao đổi dữ liệu động(DDE), nhúng và liên kết đối tợng ( OLE ). - Microsoft Access là hệ quản trị CSDL quan hệ với đầy đủ các chức năng định nghĩa dữ liệu, xử lý dữ liệu và kiểm soát dữ liệu. - Microsoft Access cho khả năng kết suất dữ liệu cho phép thiết kế đợc những biểu mẫu và báo cáo phức tạp đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đề ra. Có thể tác động dữ liệu kết hợp các biểu mẫu và báo cáo trong một tài liệu và trình bày kết quả theo dạng thức chuyên nghiệp. b. Phần mềm lập trình giao diện Microsoft Visual Basic là một ngôn ngữ lập trình là dụng cụ lập trình cơ sở dữ liệu Multimedia, thiết kế Web và lập trình Internet. Với Visual Basic ta có thể xây dựng cấc ứng dụng quản lý. Nó có thể kết nối và xử lý dữ liệu từ các hệ quản trị cơ sở dữ liệu nh Excel, FoxPro, Access, SQL Server Visual Basic là một công cụ phát triển ứng dụng hớng đối tợng tức là thông qua việc xây dựng các thuộc tính, các phơng thức để thiết kế các trình ứng dụng chạy trên môi trờng Window. Giao diện lập ra phải đảm bảo: - Giao diện có tính thân thiện, dễ sử dụng đối với ngời vận hành. - Có thể theo dõi, giám sát và điều khiển toàn bộ quá trình tới phun m a. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 51 - - Có thể đa ra các bản báo cáo của các lần tới trớc làm cơ sở vận hành các lần tới tiếp theo. Khi khởi động giao diện điều khiển giữa máy tính và phần mạch điều khiển bên ngoài thì trên màn hình có cửa sổ: Hình 2-9. Trên cửa sổ này có giới thiệu qua một số thông tin liên quan đến đề tài và đa ra thông báo hệ thống đang bận kết nối với phần cứng bên ngoài . Sau khoảng 5 giây thì chơng trình sẽ tự động chuyển sang cửa sổ: Hình 2-10 và toàn bộ công việc giao diện ngời máy làm việc trên cửa sổ này. Khi đó công việc của ngời vận hành là điền các thông số đầu vào nh: Loại đất canh tác, loại cây trồng, thời kỳ sinh trởng, cách bố trí vòi phun, kiểu vòi và loại bơm khi đó máy tính sẽ liên tục cập nhật các thông số từ cảm biến nhiệt, cảm biến năng lợng bức xạ ở mục tín hiệu đầu vào mà đa ra các bộ thông số điều khiển ở các mục Thông số số đầu ra và điều khiển trực tiếp tới mạch lực. Theo thông số Diện tích lỗ van cần mở mà ta điều khiển động cơ bớc để điều chỉnh van tiết lu Van làm việc để cung cấp lu lợng nớc tới sao cho phù hợp. H ình 2-9: Cửa sổ khởi động làm việc của giao diện . . trong một tài liệu và trình bày kết quả theo dạng thức chuyên nghiệp. b. Phần mềm lập trình giao diện Microsoft Visual Basic là một ngôn ngữ lập trình là dụng cụ lập trình cơ sở dữ liệu Multimedia,. Z d . Cao trình mặt đất tại vòi phun điển hình (m). Z d = 50 (m) Z v . Cao trình mặt nớc mà máy bơm hút.(m) Z V = 46 (m). H d . Chiều cao ống đứng lắp vòi tại vị trí vòi phun điển hình. H d . (m). Z d . Cao trình mặt đất tại vòi phun điển hình (m). Z v . Cao trình mặt nớc của nguồn nớc mà máy bơm hút.(m) H d . Chiều cao ống đứng lắp vòi tại vị trí vòi phun điển hình. H V . Cột