Tham khảo tài liệu ''giáo trình hình thành ứng dụng phân tích sơ đồ lập trình chăm sóc cây trồng p3'', khoa học tự nhiên, nông - lâm phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Từ công thức 2-1, 2-2, 2-3 có: LNCT = WR S 10-3 - LNM = Kcr PET S 10-3 - LNM = Kcr QS (0.025.Ta + 0.08) S 10-3 - LNM 59 Tõ viƯc tÝnh to¸n thiÕt kế động bơm ta chọn bơm có công suất Q tuỳ thuộc vào nhiệt độ Ta, lợng xạ Qs ta có thời gian cho lần tới là: t = LNCT/Q = LNCT/ Q (h) (2-4) 2.2 Bố trí sơ đồ hệ thống tới phun ma thông số kỹ thuật 2.2.1 Cờng độ phun ma Cờng độ phun ma () lợng ma rơi xuống đơn vị thời gian (phút) đơn vị diện tích mm2 đợc xác định theo công thức: = Trong đó: h (mm/ph hay mm/h) t (2-5) h- Bề dày lớp nớc tới phun đợc đơn vị thời gian (phút hay giờ) đơn vị diện tích (mm2); t- Thời gian tới(ph, h); Theo sổ tay thuỷ khí tác giả Hoàng Ngäc B×nh, NXB Khoa häc kü thuËt (2000)[45] ta cã thể tính toán cờng độ phun ma trung bình máy hay vòi theo công thức: tron = 1000q ( mm/giê) F (2-6) Trong ®ã: δtron- C−êng ®é phun trung bình diện tích phun hình tròn (mm/giờ) q - Lu lợng trung bình vòi phun hay máy phun m−a(m3/giê) η - HƯ sè phun m−a h÷u Ých (0,8 - 0.95) F - Diện tích đợc hứng ma dới vòi hay máy phun ma F = R2 (2-7) R: Bán kính phun(m) Khoa Cơ Điện - 22 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Thông qua công thức ta đặt đợc cấu hình hệ thống bơm nhng thực tế để giám sát điều khiển hệ thống linh hoạt ta phải đo cờng độ phun thực tế theo công thøc: δtt = 1000 W (mm/ph) (2-8) ωt Trong ®ã : tt - Cờng độ phun thực tế W- Lợng nớc tới phun ma rơi vào vũ kế (m3) - DiƯn tÝch miƯng trªn cđa vị kÕ ( m2) t- Thời gian đo ( phút) Bảng 2-2: Cờng độ phun ma cho phép với loại đất Cờng độ ma trung bình cho phép (mm/ph) Độ dốc mặt ruộng Loại đất ữ 0,05 0,05 ữ 0,08 Không Có xới 0,08 ữ 0,12 Không Có xới xới > 0,12 Không Có xới xới Không Có xới xới xới Đất cát 0,85 0,85 0,85 0,63 0,63 0,42 0,42 0,21 Đất cát bị nén chặt 0,75 0,63 0,53 0,42 0,32 0,32 0,32 0,17 Đất cát nhẹ 0,74 0,42 0,53 0,42 0,33 0,25 0,32 0,17 Đất cát nhẹ bị nén 0,53 0,32 0,32 0,21 0,32 0,17 0,21 0,12 Đất thịt trung bình 0,42 0,21 0,33 0,17 0,25 0,13 0,17 0,07 Đất thịt TB bÞ nÐn 0,25 0,12 0,21 0,11 0,14 0,06 0,12 0,04 Đất thịt nặng 0,07 0,06 0,06 0,04 0,05 0,03 0,04 0,02 2.2.2 Kích thớc hạt ma Đờng kính hạt ma ảnh hởng lớn đến trồng đất canh tác Các Khoa Cơ Điện - 23 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 mầm non nhạy cảm với tác động học hạt ma đồng thời ảnh hởng đến chất lợng tới, khả hút ẩm đất tuỳ theo loại trồng vµ thêi kú sinh tr−ëng cđa chóng NÕu kÝch th−íc hạt ma lớn làm cho rách dËp bóp, rơng hoa qu¶ non thËm trÝ nã sÏ gây xói mòn đất màu dới gốc cây, ngợc lại kích thớc hạt ma nhỏ dễ bị gió thổi lÃng phí nớc không tới vị trí Thông thờng tới cho giống rau non có mỏng đờng kính kích thớc hạt ma vào khoảng 0,4mm đến 1,6mm Đờng kính lỗ vòi phun nhỏ hay áp lực đầu vòi lớn đờng kính hạt ma nhỏ, tức đờng kính hạt ma tỷ lệ thuận với đờng kính lỗ vòi phun tỷ lệ nghịch với áp lực đầu vòi phun Đờng kính hạt ma khó đo để xác định cỡ to nhỏ hạt ma theo tác giả Nguyễn Thanh Tùng Thuỷ lực cung cấp nớc Nông nghiệp Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội (1981) đà đa công thức xác định độ thô hạt tới phun ma là: K= d H Trong đó: (2-9) d- Đờng kính lỗ vòi phun(mm) H- áp lực miệng vòi phun (mH2O) Theo quy định chung Quốc tế độ thô hạt ma K > 0.5 Dùng cỏ đất cát K = 0,3 ữ 0,5 Dùng rau màu đà cứng ăn K = 0,1 ữ 0,3 Dùng non yếu hay đất nặng Theo kinh nghiệm thực tiễn trồng rau nên chọn vòi phun có đờng kính d=1,5 ữ mm với áp lực miệng vòi phun khoảng 20 ữ 40 mH2O 2.2.3 Độ đồng tới Mức độ đồng tới phun mức độ phân bố đồng lợng ma diện tích tới phun Theo Nguyễn Thanh Tùng(1981) mức độ đồng kỹ thuật phun ma đánh giá hệ số đồng K Khoa Cơ Điện - 24 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 o δo + | Δ δo | | δ − δo | | Δδo | = ∑ K= (2-10) (2-111) n Trong : o - Cờng độ tới phun bình quân diện tích tới phun - Cờng độ tới phun thực tế điểm diện tích ®ã b»ng vị l−ỵng kÕ n - Sè vị l−ỵng kế đà dùng để quan trắc Độ phun ma chịu ảnh hởng yếu tố nh: Kiểu vòi phun, áp lực vòi phun, độ cao hớng đặt vòi phun, điều kiện khí hậu thời tiết đặc biệt điều kiện gió có ảnh hởng lớn đến phân bố hạt ma Diện tích tới thờng có dạng hình tròn vòng tròn phun vòi phun phải chờm lên để đảm bảo độ đồng tới Hình 2-1 Bố trí khoảng cách vòi phun a:Tới không chờm, b: Tới chờm 2.2.4 Năng suất tới phun ma Năng suất tới phun đợc đánh giá diện tích máy phun phụ trách tới thời gian định Diện tích xác định theo công thức: = 86,4 Khoa Cơ Điện Q.t (ha) m - 25 - (2-12) Tr−êng §HNN I - Hμ Néi Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Trong đó: - Hệ số sử dụng thời gian tức tỷ số số làm việc máy với số ngày đêm t - Thời gian tới đà quy định giản đồ tới cho loại trồng m - Mức tới loại trồng (m3/ha) - Hệ số sử dụng Q - Lu lợng máy bơm (l/s) Cã: Q = n Qo (2-13) n - Sè đầu phun làm việc Qo - Lu lợng vòi phun cánh phun Trị số Qo đợc xác định tuỳ theo loại máy vòi phun N Nếu loại máy phun gần thì: Qo = b.l.δo 60 (2-14) Trong ®ã : b - ChiỊu réng phun cánh phun (m) l - Chiều dài cánh phun o- Cờng Qo = N Nếu loại máy phun xa: R o.n 60 (2-15) Trong : R- Bán kính phun (m) o- Cờng ®é phun vßi quay (mm/ph) n- Sè vßng quay phút 2.2.5 Tầm xa lý thuyết dòng tia Để lập phơng trình chuyển động tầm xa dòng tới phun rơi tự ta lấy chất điểm M hạt ma xét phơng trình chuyển động Khoa Cơ Điện - 26 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Hình 2-2 Sơ đồ lực tác dụng lên giọt nớc quỹ đạo chuyển động Để loại trừ thành phần quay dòng tia phun rơi tự ta xét chuyển động mặt phẳng XOY Khi rời vòi phun, hạt ma vận động không khí chịu lực cản không khí ( D = Cv * V2 ) trọng lực G lực cản gió V khu vực tới Giả sử vận tốc gió có giá trị V có phơng song song với trục OX tạo với phơng phun tia n−íc mét gãc θ nh− h×nh vÏ H×nh 2-2 Th× theo định luật II Newton ta có phơng trình chuyển động chất điểm M hệ toạ ®é XOY: ⎧ d x V2 m Cv S ρ cos θ = − ⎪ 2 dt ⎪ ⎨ ⎪ d y V2 ⎪m = − mg ± Cv.ρ S sin θ ⎩ dt (2-16) Trong ®ã : m - Khèi l−ỵng giät m−a V - VËn tốc rơi hạt Y - Tung độ (Giả sử trục OY hớng xuống dới gốc toạ độ điểm hạt ma bắt đầu rơi g - Gia tốc rơi tự Cv - Hệ số cản hạt ma chuyển động Khoa Cơ Điện - 27 - Trờng ĐHNN I - H Nội .Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 - Tỷ träng cđa kh«ng khÝ S - DiƯn tÝch tiÕt diƯn hạt ma - Góc nghiêng véc tơ vận tốc V trục hoành Sau biến đổi xác định đợc tầm xa lý thuyết chuyển động dòng tia bỏ qua sức cản không khí: Rm = VO2.sin2O/g (2-17) Với sức cản không khí tầm xa thực tế dòng tia nhỏ tầm xa lý thuyết khoảng cách (R tổn thất) đợc xác định theo công thức: R.tgθO - R tgθ O Rlt − Rtt =0 (2-18) Chuẩn số Frud xác định lực quán tính chuyển động chất lỏng lực hấp dẫn theo tiết diện thu nén dòng tia phun thông số đóng vai trò định tầm xa lý thuyết tơng đối quỹ đạo tia phun D0 = DC (1 - 1,6 sin α ) (2-19) Trong đó: D0 - Đờng kính tiết diện thu nén DC - Đờng kính vòi phun - Góc thu vòi ( = 15ữ180) Qua tính toán thông số ta tiến hành thử nghiệm với thông số để chọn hệ thống có hệ số tới phù hợp cho hiệu qu¶ kinh tÕ cao nhÊt Theo kÕt qu¶ thư nghiƯm tác giả Đinh Công Thắng, Dơng Văn Thiều (1979) Sổ tay trồng rau, Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội thiết kế hệ thống tới với thông số: Đờng kính lỗ vòi phun: d = 4mm Góc vòi phun so với phơng quỹ đạo chuyển động dòng tia phun = 60°; 64°; 68°; Gãc lƯch t©m ( gãc lƯch vòi phun so với phơng thẳng đứng) = Khi ta có bảng thông số sau: Khoa Cơ Điện - 28 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Bảng - Kết thử nghiệm vòi phun với thông số kỹ thuật: ( d= 4mm, θ = 60°, α = 5°) Th«ng số áp lực đầu vòi phun P (Kg/cm2) Bỏn kính tia phun R (m) ChiỊu cao tia phun H (mH20) Lu lợng nớc qua vòi phun (l/ph) 1,1 5,20 2,22 17,2 1,4 5,80 2,34 16,5 1,8 5,95 2,55 15,95 2,2 6,2 2,60 14,37 2,4 6,48 2,70 12,41 2,6 6,62 2,80 11,27 2,8 6,90 2,90 10,1 Sè TT B¶ng - KÕt thử nghiệm vòi phun với thông số kỹ thuËt: ( d= 4mm, θ = 64°, α = 5°) Thông số áp lực đầu vòi phun P (Kg/cm2) B¸n kÝnh tia phun R (m) ChiỊu cao tia phun H (mH20) Lu lợng nớc qua vòi phun (l/ph) 1,1 5,40 2,43 17,5 1,3 5,47 2,50 16,7 1,6 5,91 2,63 15,9 1,8 6,12 2,72 15,2 2,2 6,43 2,80 14,1 2,5 6,72 2,90 12,3 2,7 7,00 3,01 11,0 Số TT Khoa Cơ Điện - 29 - Tr−êng §HNN I - Hμ Néi §å ¸n tèt nghiƯp Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 Bảng - Kết thử nghiệm vòi phun với thông số kỹ thuật: ( d= 4mm, = 68, = 5) Thông số áp lực đầu vòi phun P (Kg/cm2) Bán kính tia phun R (m) ChiỊu cao tia phun H (mH20) L−u l−ỵng n−íc qua vßi phun (l/ph) 1,10 5,10 2,33 17,6 1,30 5,35 2,45 16,8 1,65 5,65 2,66 16,2 2,00 5,90 2,71 15,7 2,20 6,26 2,79 14,85 2,40 6,50 2,85 13,2 2,60 6,80 2,90 12,1 Sè TT Trên sở kết thu đợc b¶ng - 3, - 4, - ta nhận thấy vòi phun có đờng kính lỗ vòi phun có kết cấu tơng tự ta thấy với góc vòi phun so với phơng quỹ đạo chuyển động dòng tia phun = 64 chịu ảnh hởng gió có bán kính phun xa thông số kỹ thuật tối u đợc lấy theo trờng hợp 2.2.6 Phân loại, lựa chọn vòi phun đờng ống phục vụ sản xuất rau an toàn a Vòi phun Vòi phun số bé phËn quan träng hƯ thèng t−íi phun m−a, phận định tạo độ to nhỏ hạt ma độ đồng tới Trên thực tế có nhiều loại vòi phun: * Theo cấu tạo ta chia vòi phun làm loại Vòi phun ly tâm Nớc từ máy bơm có áp lực tới lỗ phun, phun với áp suất định đập vào đỉnh chap đập chở lại, nớc bị xé thành giọt ma Khoa Cơ Điện - 30 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 phân bố diện tích hình tròn Vòi phun loại dùng áp lực thấp tầm phun gần có bán kính phun R ≤ 5m phơc vơ tèt cho viƯc t−íi rau, hoa quy mô nhỏ Vòi phun tia Để dòng tia phun xa khỏi vòi phun, thờng đợc lắp thiết bị chỉnh dòng Đối với máy phun tia có áp lực cao thờng lắp vòi : Vòi phun xa vòi phun gần (Hình 2-4) Nớc từ đờng ống vào thân vòi phun qua cấu dẫn hớng 10 qua lỗ vòi để tới nớc cho trồng Một phần nớc qua lỗ vòi 12 phun vào cấu phản xạ đoàn gánh 2, làm quay đòn gánh quanh chốt Nhờ lò xo 6, đòn gánh quay ngợc chở lại đập vào gờ tựa làm quay thân vòi Sau dòng tia từ vòi lại làm quay đòn gánh trình lặp lại Nh tới vòi tự động quay tròn xung quanh trụ tới thành vòng tròn có bán kính độ phun xa vòi Khoa Cơ Điện - 31 - Trờng ĐHNN I - Hμ Néi ... biệt điều kiện gió có ảnh hởng lớn đến phân bố hạt ma Diện tích tới thờng có dạng hình tròn vòng tròn phun vòi phun phải chờm lên để đảm bảo độ đồng tới Hình 2-1 Bố trí khoảng cách vòi phun a:Tới... §HNN I - Hμ Néi §å ¸n tèt nghiƯp Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 Hình 2-2 Sơ đồ lực tác dụng lên giọt nớc quỹ đạo chuyển động Để loại trừ thành phần quay dòng tia phun rơi tự ta xét chuyển động mặt... vào đỉnh chap đập chở lại, nớc bị xé thành giọt ma Khoa Cơ Điện - 30 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 phân bố diện tích hình tròn Vòi phun loại dùng áp lực