Tham khảo tài liệu ''giáo trình phân tích quy trình nghiên cứu phần mềm ứng dụng lập trình chăm sóc cây trồng p4'', 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 nớc phun từ vòi phun gặp phận xé nớc Có thể điều chỉnh tốc ®é nhanh, chËm cđa c¬ cÊu quay Theo c¬ cÊu quay phân thành loại: - Vòi phun kiểu va đập: Vòi phun quay đợc nhờ dòng nớc tác động vào lệch dòng hớng dòng lắp cần lắp có gắn lò xo gây va đập vào vòi phun Loại vòi kết cấu đơn giản, đợc ứng dụng nhiều nớc nhng có nhợc điểm lắp không cân tốc độ quay không ảnh hởng gió làm phận quay không - Vòi phun kiểu bánh răng: Vòi phun quay đợc nhờ dòng nớc phun từ đầu vòi va đập vào bánh công tác kéo cấu quay Do tốc độ bánh công tác nhanh (1000 vòng/phút) tốc độ quay vòi chậm (3 ữ vòng/phút) ta cần phải có phận điều tốc - Vòi phun kiểu phản lực: Vòi phun quay đợc nhờ tác động mô men quay phản lực dòng nớc thoát khỏi miệng vòi b Đờng ống Đờng ống lµ bé phËn quan träng hƯ thèng t−íi phun ma phải đảm bảo yêu cầu sau: ẽ Có thể chịu đợc áp lực làm việc thiết kế: Khả chịu áp lực đờng ống phụ thuộc vào chất lợng vật liệu, quy cách ống cách lắp ghép đa đợc áp lực thiết kế ta phải chọn tính chất đờng ống cho phù hợp ẽ Có khả tải đợc lu lợng thiết kế ẽ Có khả chống ăn mòn va đập để kéo dài tuổi thọ công trình ẽ Thuận tiện vận chuyển lắp đặt ẽ Quy cách kích thớc ống đợc tiêu chuẩn hoá ẽ Giá thành hạ * Các loại ®−êng èng: T thc vµo mơc ®Ých t−íi cđa hƯ thống mà ta có hệ thống đờng ống khác Trên thực tế gồm có loại đờng ống lắp đặt cho hệ thống: Khoa Cơ Điện - 34 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Dựa vào tổn thất lợng hw ống ta có loại đờng ống Đờng ống ngắn : Là đờng ống có chiều dài không đáng kể, tổn thất cơc bé lµ chđ u (hwc > 0,1hw) VÝ dơ ống hút bơm ly tâm, đờng ống dẫn nhiên liệu, dầu bôi trơn động Đờng ống đơn giản: Là loại đờng ống có chiều lớn, tổn thất lợng dọc đờng chủ yếu (hwc< 0,1hw) Ví dụ đờng ống hệ thống cấp thoát nớc, dẫn nhiên liệu tới nơi phân bố Dựa vào ®iỊu kiƯn thủ lùc vµ cÊu tróc ®−êng èng ta có loại đờng ống: Đờng ống đơn giản: Là đờng ống có đờng kính d lu lợng Q không đổi dọc theo chiều dài đờng ống (Hình 2-5 a) Đờng ống phức tạp : Là đờng ống có d Q thay đổi tức hệ thống đờng ống bao gồm nhiều đoạn đờng ống đơn giản ghép lại, đờng ống phân nhánh song song ốnh có mạch vòng kín (Hình 2-5 b) Do hệ thèng t−íi rau bao gồm đường èng phân nhánh có dạng nh (Hình 2-5 c) để tính toán thuỷ lực đờng ống ta cần xác định thông số qua yêu cầu hệ thống: - Bán kính đờng ống di - Chiều dài phân đoạn ống li - Hệ số tổn thất cục đờng ống - Hệ số ma sát - Vận tốc dòng chảy cho phÐp v 64 Re 8g λ= C o NÕu ch¶y tầng = o Nếu chảy rối Trong đó:Re: hệ sè Reynolds g: Gia tèc träng tr−êng C: HÖ sè phụ thuộc vào hệ số nhám n bán kính thuỷ lực R - Khi lu lợng đầu vòi Qi đợc xác định theo công thức: Khoa Cơ Điện - 35 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Líp T§H 46 di ⎞ Qi = v ⎛⎜ ⎟ 1.13 Lu lợng đầu ống lµ: Q= ∑ i = nn i =1 Qi (2-20) - Trị số cột áp cần thiết đầu hệ thống đờng ống đợc xác định theo công thức: H = nn ⎜⎜ ∑ ξ + λ ⎝ li di ⎞ ⎟⎟ Q ⎠ ∏ d i g (2-21) nn: Số nhánh Hình 2-6:Hệ thống bơm đẩy 2.2.7 Các thông số lựa chọn máy bơm Ta xét trờng hợp cụ thể làm việc hệ thống đờng ống hình 2-6 Trong ®ã: Zh- ChiỊu cao hót Zd- ChiỊu cao ®Èy Z- Chênh lệch độ cao miệng vào miệng bơm Z - Cao trình bơm P1- áp suất mặt thoáng bể hút P2- áp suất miệng vào bơm P3- áp suất miệng bơm Khoa Cơ Điện - 36 - Trờng §HNN I - Hμ Néi §å ¸n tèt nghiƯp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 P4- áp suất mặt thoáng bể chứa C- Chân không kế lắp miệng vào bơm A- áp kế lắp miệng bơm K1- Khoá ống hút K2- Khoá ống đẩy L- Dụng cụ đo lu lợng - Trọng lợng riêng chất lỏng (N/m3),(KG/m3) a Lu lợng Lu lợng bơm lợng chất lỏng bơm truyền đơn vị thời gian, ký hiệu Q, đơn vị đo (m3/h), (m3/s), (l/s) b Cột áp Cột áp bơm lợng đơn vị mà bơm truyền đợc cho chất lỏng, ký hiệu H, đơn vị đo (mH20) P3 H = E3 - E2 = ⎜⎜ + ⎞ ⎞ ⎛ P2 v2 v3 + + Zh ⎟⎟ + Zn + ΔZ ⎟⎟ − ⎜⎜ 2g 2g ⎠ ⎠ ⎝ γ ⎝ γ v3 − v 2 P3 − P + H= + ΔZ γ 2g (2-22) (2-23) c Công suất hiệu suất - Công suất thuỷ lực Ntl (công suất hữu ích) bơm công suất dùng để truyền trọng lợng lu lợng Q víi cét ¸p H: Ntl = γ Q.H 1000 (kW) (2-24) Trong đó: - Trọng lợng riêng chất lỏng (N/m3) Q - Lu lợng bơm (m3/s) H - Cột áp toàn phần bơm (mH20) Công suất đòi hỏi trục bơm cần phảI lớn công suất thuỷ lực Ntl bơm phải tiêu hao phần lợng để bù vào tổn thất thuỷ lực, tổn thất ma sát phận làm việc bơm N= Ntl = Q.H 1000η (kW) (2-25) η < : HiÖu suÊt toàn phần bơm (%) Khoa Cơ Điện - 37 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 2.3 ThiÕt kÕ hƯ thèng t−íi phun m−a Tr×nh tù thiÕt kÕ hƯ thèng t−íi phun m−a bao gåm c¸c b−íc sau: Điều tra khảo sát tài liệu Điều tra khảo sát thu thập tài liệu nh: Địa hình, địa chất thuỷ văn, khí tợng, sở điều kiện tự nhiên, kinh tế xà hội phân tích tính cấp thiết đầu t hệ thống phun ma Quy hoạch bố trí hệ thống gồm bể chứa, kênh dẫn Từ tính toán vật liệu, thiết bị, kinh phí hiệu đầu t hệ thống tới phun ma Chọn vòi phun sơ đồ bố trí vòi phun - Chọn vòi phun: Căn thông số mà nhà sản xuất yêu cầu nh loại đất, ®iỊu kiƯn khÝ hËu tõ ®ã cã c¸c chØ sè nh áp suất, bán kính phun, lu lợng vòi từ ta chọn loại vòi phun phù hợp với toán - Sơ đồ bố trí vòi phun: Bao gồm xác định hớng bố trí ống nhánh, sơ đồ bố trí tổ hợp vòi, khoảng cách vòi dọc theo ống nhánh khoảng cách nhánh + Phơng hớng bố trí ống nhánh: Ta phải vào hớng gieo trồng, hớng dốc mặt đất hớng gió + Sơ đồ bố trí tổ hợp vòi: Bao gồm sơ đồ có dạng nh sau: (a) Tổ hợp vòi hình vuông (b) Tổ hợp vòi hình tam giác (c) Tổ hợp vòi hình chữ nhật (d) Tổ hợp vòi hình tam giác cân Hình 2-7: Sơ đồ bố trí tổ hợp vòi phun ma Khoa Cơ Điện - 38 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 - Xác định khoảng cách tổ hợp vòi: Khoảng cách vòi có quan hệ trực tiếp với bán kính phun Việc xác định khoảng cách tổ hợp có nhiều cách có phơng pháp tổ hợp hình học phơng pháp đợc a dùng Theo phơng pháp toàn diện tích đợc tới phủ kín, không bỏ sót Trên sở hình thức tới vòi (chữ nhật tam giác), sử dụng phơng pháp đồ giải, lấy bán kính thiết kế( bán kính phun hiệu ) theo công thức (2-25) làm đồ giải RTK = K.R (2-26) Trong đó: RTK B¸n kÝnh phun thiÕt kÕ K HƯ số ổn định K = 0,7 - 0,9 R Bán kính phun (m) tra bảng thông số kỹ thuật sản phẩm vòi phun Bố trí sơ đồ hệ thống tới phun ma * Chọn loại sơ đồ: Sơ đồ hệ thống tới phun kiểu ®−êng èng th−êng ¸p dơng theo hai c¸ch: HƯ thèng cố định hệ thống bán di động tuỳ thuộc yêu cầu mà ta lựa chọn cách bố trí cho phù hợp Tính toán chế độ tới phun ma ế Xác định mức tới thiết kế: MTK = 10 H GV.(βmax- βmin) (2-27) η MTK Møc t−íi thiết kế (m3/ha) Trong đó: H Độ sâu lớp đất tới (mm) GV Dung trọng đất khô (T/m3) HƯ sè hiƯu Ých t−íi phun m−a: η = 0,8-0,95 max Độ ẩm tối đa đồng ruộng §é Èm giíi h¹n d−íi cho phÐp βmin = 70 ÷ 80% βmax Õ Chu kú t−íi thiÕt kÕ:( kho¶ng cách thời gian hai lần tới) TTK- Chu kỳ tới (ngày) Khoa Cơ Điện - 39 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 E - Cờng độ hao nớc bình quân trồng, thờng lấy thời kỳ sinh trởng trồng có trị số cao ế Thời gian tới lần t= Trong đó: a.b.M TK 1000.q. (2-28) a Khoảng cách vòi phun b Khoảng cách đờng ống nhánh MTK Møc t−íi thiÕt kÕ η HƯ sè hiƯu Ých tới phun ma: = 0,8-0,95 q Lu lợng vòi.( m3/s) q = μ.ω gh (2-29) μ HÖ số lu lợng Tiết diện thông nớc đầu vòi( m2) vòi hình tròn =.d2/4 (2-30) d Đờng kính đầu vòi (m) h Cột nớc đầu vòi (m) g Gia tốc trọng trờng m/s2 Xác định chế độ hoạt động hệ thống tới phun - Số vòi phun hoạt động đồng thêi np nP = N n.TTK (2-31) N: Tæng sè vòi phun n : Số vị trí di chuyển ngày vòi Tính toán lu lợng èng chÝnh, èng nh¸nh t−íi phun m−a a TÝnh to¸n lu lợng đầu vào ống nhánh Qn = nV.q (2-32) Qn - Lu lợng đầu vào ống nhánh (l/giờ) q - Lu lợng bình quân vòi phun ma ống nhánh nV- Số lợng vòi ống nhánh Khoa Cơ Điện - 40 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 b Tính toán lu lợng đầu vào ống QC = 2.N.Qn (2-33) Qn - Lu lợng đầu vào ống nhánh (l/giờ) N - Số lợng hàng ống nhánh (chiếc) Số ống nhánh đợc bắt vào hai bên ống đối diƯn TÝnh to¸n thủ lùc: * TÝnh to¸n thủ lùc èng nh¸nh t−íi phun m−a: TÝnh to¸n thủ lực đờng ống công việc xác định tổn thất cột nớc đờng kính ống nhánh ễ Xác định tổn thất đờng dài ống nhánh: hf = f Q m L db (2-34) hf : Tỉn thÊt ®−êng dài ống nhánh (m) Q : Lu lợng đầu ống nhánh (m3/giờ) L : Chiều dài ống nhánh (m) d : Đờng kính ống nhánh (mm) f : Hệ số ma sát đờng dài m, b : Phân biệt số lu lợng số đờng kính, f, m, b tra b¶ng VËt liƯu èng f m B 5,33 ống bê tông bê tông cốt thÐp: n = 0,013 1,312 x 10 n = 0,014 1,516 x 10 5,33 n = 0,015 1,749 x 10 5,33 èng thÐp cò, èng gang cò 6,25 x 10 1,9 5,10 èng xi măng sợi thuỷ tinh 1,455 x 10 1,85 4,89 èng chÊt dỴo 0,948 x 10 1,77 4,77 èng nhôm, ống nhôm hợp kim 0,861 x 10 1,74 4,74 Khoa Cơ Điện - 41 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 ễ Xác định tổn thất cơc bé cđa èng nh¸nh Ơ Tỉng tỉn thÊt cét n−íc cđa èng nh¸nh UHn = K hf’ (2-35) UHn : Tỉng tỉn thÊt cét n−íc cđa èng nh¸nh(m); K : HƯ sè ®iỊu chØnh tỉn thÊt cơc bé cđa ống nhánh K = 1,15 ữ 1,20 h : Tổn thất đờng dài ống nhánh có nhiều lỗ thoát nớc (m) ễ Đờng kính ống nhánh * Tính toán ống tới phun ma ễ Xác định tổng cét n−íc thiÕt kÕ H = Zd - ZS + Hd + HV + Σhf + Σhj (2-36) Trong ®ã:H Tỉng cét n−íc thiÕt kÕ cđa hƯ thèng t−íi phun ma( cột nớc bơm) (m) Zd Cao trình mặt đất vòi phun điển hình (m) Zv Cao trình mặt nớc nguồn nớc mà máy bơm hút.(m) Hd Chiều cao ống đứng lắp vòi vị trí vòi phun điển hình HV Cột nớc thiết kế đầu vòi phun (m) hf Tổng tổn thất cột nớc đờng dài tính từ van đáy ống hút đến vị trí vòi phun ®iĨn h×nh (m) Σhf Tỉng tỉn thÊt cét n−íc cơc tính từ van đáy ống hút đến vị trí vòi phun điển hình(m) Từ thông số lu lợng Q, tỉng cét n−íc H mµ ta co thĨ tÝnh công suất máy bơm Kiểm tra nớc va đờng ống tới phun ma Hiện tợng nớc va ®−êng èng vËn tèc ®−êng èng thay đổi đột ngột gây áp lực tăng giảm đột ngột đờng ống Nguyên nhân phát sinh nớc va đờng ống gồm: - Khởi động máy bơm, lu lợng, vận tốc dòng chảy thay đổi, dẫn đến áp lực ống thay đổi Khoa Cơ Điện - 42 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 - Đóng máy bơm, điện ngắt đột ngột, sinh dòng chảy quán tính ống, gây áp lực âm dẫn ®Õn n−íc va rÊt nguy hiĨm - Thay ®ỉi sè vòi phun đột ngột gây nớc va đờng ống - Đóng mở đột ngột van Thiết kế trạm bơm công trình phụ trợ hƯ thèng t−íi phun m−a 10 LËp b¶ng thèng kê vật liệu, thiết bị, phụ kiện lập dự toán kinh phí 11 Phân tích hiệu kinh tế hƯ thèng t−íi phun m−a 2.4 KÕt qu¶ thùc nghiƯm A) Nh thông qua thông số bớc tiến hành khảo sát nh ta tÝnh to¸n thiÕt kÕ hƯ thèng t−íi phun m−a cho khu vờn thí nghiệm trồng rau bắp cải nh sau: a Các thông số thu thập qua khảo s¸t thùc tÕ - DiƯn tÝch khu v−ên: S = 400 m2 - Khu v−ên thÝ nghiƯm t¹i khu vùc nhiệt đới ẩm ( Vờn thí nghiệm Khoa Nông học - Trờng Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội) - Loại đất vờn: Đất cát nhẹ - Loại đờng èng: èng nhùa PVC víi ®−êng èng chÝnh cã ®−êng kính 48mm đờng ống nhánh 34mm b) Các thông số tính toán thiết kế Căn vào thông số yêu cầu đa ta tiến hành tÝnh to¸n, thiÕt kÕ hƯ thèng gåm c¸c bé phËn sau ắ Chọn vòi phun phun hình tròn mang nh·n hiÖu 501-U 1/2” F M h·ng Naan - Israrel cung cấp với thông số sau: * Lu lợng vòi phun Khoa Cơ Điện - 43 - Trờng §HNN I - Hμ Néi §å ¸n tèt nghiƯp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Hình 2-8: Sơ ®å bè trÝ vßi phun Q = 0,10 - 0,29 m3/h * Đờng kính vòi phun lớn nhất: D = 16m ắ Sơ đồ bố trí vòi phun: Căn vào hớng gieo trồng hớng độ dốc đất tiến hành bố trí theo dạng tổ hợp vòi hình vuông Đờng kính phun tối đa vòi phun lµ D = 16m vµ diƯn tÝch khu v−ên lµ S = 400 m2 tiến hành bố trí thành hai đờng ống nhánh chạy song song dọc theo chiều dài khu vờn với khoảng cách hai đờng 10m, khoảng cách hai vòi 10m Do diện tích 400m2 ta cần lắp n = vòi phun có lu lợng đà chọn có dạng nh hình vẽ sau: Khi bán kÝnh phun thiÕt kÕ RTK lµ: RTK = K R Trong đó: K hệ số (0,7 ữ 0,9) R bán kính phun (8m) Khi RTK = 0,8 = 6,4m ắ Xác định mức tới thiết kế MTK = 10 H GV.(βmax- βmin) η Trong ®ã: MTK Mức tới thiết kế(m3/ha) Khoa Cơ Điện - 44 - Tr−êng §HNN I - Hμ Néi ... mở đột ngột van Thiết kế trạm bơm công trình phụ trợ hệ thống tới phun ma 10 Lập bảng thống kê vật liệu, thiết bị, phụ kiện lập dự toán kinh phí 11 Phân tích hiệu qu¶ kinh tÕ hƯ thèng t−íi phun... thèng t−íi phun m−a( cét n−íc b¬m) (m) Zd Cao trình mặt đất vòi phun điển hình (m) Zv Cao trình mặt nớc nguồn nớc mà máy bơm hút.(m) Hd Chiều cao ống ? ?ứng lắp vòi vị trí vòi phun điển hình HV Cột... hình, địa chất thuỷ văn, khí tợng, sở điều kiện tự nhiên, kinh tế xà hội phân tích tính cấp thiết đầu t hệ thèng phun m−a Quy ho¹ch bè trÝ hƯ thèng gåm bể chứa, kênh dẫn Từ tính toán vật liệu,