Bắt nguồn từ thực tiễn trong sản xuất nông nghiệp liên quan đến vấn đề phun hòa trộn nhiều hỗn hợp dạng lỏng như nước-thuốc bảo vệ thực vật, nước-phân bón lá… đặc biệt phục vụ sản xuất nông nghiệp dạng cánh đồng lớn hay các vùng cây công nghiệp như cà phê, cao su, hồ tiêu… Bài viết đưa ra tưởng thiết kế hệ thống phun hòa trộn với nhiều điểm ưu việt so với hệ thống đã có sẵn từ đó tính toán và mô phỏng để đưa ra các bộ thông số phù hợp.
CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN HÕA TRỘN PHỤC VỤ SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP TS Vũ Văn Duy ThS Nguyễn Chí Cơng Bộ mơn Kỹ thuật khí TĨM TẮT Bắt nguồn từ thực tiễn sản xuất nông nghiệp liên quan đến vấn đề phun hịa trơn nhiều hỗn hợp dạng lỏng nước-thuốc bảo vệ thực vật, nước-ph n bón lá… đặc biệt phục vụ sản xuất nơng nghiệp dạng cánh đồng lớn hay vùng c y công nghiệp cà phê, cao su, hồ tiêu…tác giả đưa tưởng thiết kế hệ thống phun hòa trộn với nhiều điểm ưu việt so với hệ thống có sẵn từ tính tốn mơ để đưa thông số phù hợp GIỚI THIỆU Phun hịa trộn chất bao gồm hai q trình hòa trộn phun: - - Việc hòa trộn bao gồm hai pha nhiều với mục đích cho phân bố mật độ pha hỗn hợp đồng Thông thường tổng thể tích hịa trộn nhỏ ta hịa trộn thùng chứa thể tích lớn địi hỏi việc hòa trộn diễn liên tục với tỷ lệ hịa trộn định Q trình phun phụ thuộc vào đối tượng mà chọn kích thước hạt phun phù hợp, chẳng hạn muốn phun cho đối tượng dung dịch thuốc bảo vệ thực vật kích thước hạt dạng “bụi” ta phải chọn loại vòi phun chế độ phun cho phù hợp, với hợp chất phân bón ta chọn kích thước hạt lớn tầm vươn xa để đảm bảo tính hiệu cơng việc… ÝTƢỞNG THIẾT KẾ VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Ý tưởng thiết kế Qua tìm hiểu hệ thống phun hịa trộn có thị trường, thực tiễn công việc diễn sản xuất nông nghiệp nhiều vùng quê tác giả đề xuất hệ thống phun hịa trộn có sơ đồ bố trí sau: Hình 1: Sơ đồ bố trí hệ thống phun hịa trộn Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 69 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Cụm 1: Bao gồm bơm nguồn bể chứa nước Cụm 2: Bao gồm kết cấu ống Văngtury bể chứa dung dịch hòa trộn Cụm 3: Buồng hòa trộn Cụm 4: Kết cấu vịi phun (ở ta đấu với ống mềm để kéo dài) Tồn hệ thống bố trí xe chuyên dụng, nguồn nước cấp thiết kế sẵn dạng đầu chờ giếng nước với khoảng cách phù hợp 2.2 Cơ sở lý thuyết Lý thuyết tảng học chất lỏng ứng dụng cụ thể bao gồm số mảng chọn bơm nguồn, thiết kế ống Văngtury, lý thuyết cánh, vòi phun đặc biệt kiến thức CFD để tính tốn thiết kế mơ số buồng hịa trộn cho phân bố pha đồng Khó làm rõ tất vấn đề lý thuyết phạm vi báo cáo ngắn tác giả giới thiệu số nét ống Văngtury lý thuyết cánh Ống Văngtury: Là ống hình trụ có mặt cắt thu hẹp giữa, dịng chất lỏng chuyển động từ nơi có đường kính lớn đến nơi có đường kính nhỏ tốc độ dòng chảy tăng lên lúc áp suất chất lỏng giảm xuống (với giới hạn tốc độ dòng chảy nhỏ tốc độ truyền âm) Vậy áp suất mặt cắt thu hẹp giảm xuống mức hút dung dịch cần hịa trộn? Đặc biệt điều khiển % thể tích hịa trộn nào? Đây vấn đề thuộc lý thuyết thiết kế ống Văngtury Hình 2: Hình dạng ống văng tury Gọi vận tốc dịng chảy qua nơi có đường kính D V1, áp suất p1; mặt cắt thu hẹp d V2, p2 Theo phương trình Becnoulli ta có mối liên hệ đại lượng là: V12 p2 V22 1 2 h12 2g 2g p1 (1) Trong : trọng lượng riêng chất lỏng; g: gia tốc trọng trường; α hệ số hiệu chỉnh động h12 tổn thất lượng dịng chảy Ngồi ta có phương trình bảo tồn lưu lượng cho dịng chất lỏng khơng nén là: V1.S1 = V2S2 (2) Với S1, S2 tiết diện nơi có đường kính d D Giá trị áp suất p2 tính tốn trước cho hút dung dịch cần hòa trộn với tỷ lệ mong muốn, thông số V1 p1 chọn theo bơm nguồn Vậy từ phương trình ta xác định đường kính d D Lý thuyết cánh Lý thuyết cánh phần sở chuyên ngành cho lĩnh vực máy thủy lực cánh dẫn nhằm giải hai tốn điển hình thiết kế biên dạng cánh theo yêu cầu đặt có biên dạng cánh xác định thông số làm việc Trong nội dung liên quan tới báo cáo quan tâm tới toán thiết kế biên dạng cánh máy thủy lực cánh dẫn hướng trục cho phân bố mật độ pha đồng Dưới số phương pháp thiết kế thường gặp: - PP tương tự hình học - PP tọa độ - PP lực nâng - PP XTZ - PP phương trình tích phân Voznhexenski-Pekin Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 70 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 - PP phân bố xoắy Lêxôkhin-Ximônôv PP điểm kỳ dị Lêxôkhin Nội dung cụ thể phương pháp ưu nhược điểm phương pháp giới thiệu cụ thể liệu tham khảo.[2] Ở thiết kế bng hịa trộn kiểu bơm hướng trục với phần thiết kế cánh bánh cơng tác cánh hướng dịng Cánh hướng Bánh cơng tác Hình 3: Hình dạng buồng hịa trộn dạng hướng trục PHÂN TÍCH KẾT QUẢ Trong phạm vi báo cáo này, tác giả sử dụng phần mềm Ansys-Fluent để làm rõ qui trình tính tốn mơ dạng định tính Để tính tốn định lượng nhằm chế tạo hệ thống nghiên cứu thực nghiệm đòi hỏi việc nghiên cứu phải cơng phu chi phí tốn Dưới tác giả đưa hình ảnh phân bố pha chất lỏng không nén không bị hịa tan Hình 4: phân bố pha trước hịa trộn sau hòa trộn Các kết phần minh chứng cho việc làm chủ qui trình nghiên cứu vấn đề Ta thấy với ống văng tu ry cho phép tự hút pha thứ với tỷ lệ mong muốn sau pha đưa vào dịng chảy việc phân bố pha không đồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố Chính vấn đề thiết kế buồng hòa trộn cần thiết, hình ảnh đường dịng hạt lỏng sau qua biên dạng cánh hướng trục khuyếch tán hòa trộn phân bố pha đồng nhiên gây tổn thất lượng dịng chảy lớn nên bố trí hệ thống cánh hướng để nắn dịng trước qua miệng vòi phun để đảm bảo vấn đề chuyển đổi lượng tốt nhất.(xem hình 3) KẾT LUẬN Báo cáo đưa mơ hình thiết kế sơ hệ thống phun hòa trộn liên tục nhiều pha chất lỏng khơng nén Qua làm rõ sở lý thuyết khâu hệ thống đặt bước đầu đưa kết nghiên cứu số nhằm khẳng định tính đắn mơ hình Trong báo cáo sau tác giả tính tốn cụ thể đưa số liệu định lượng tiến tới chế tạo thử nghiệm hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Nguyễn Tất Đạt Cơ học chất lỏng kỹ thuật Trường Đại học Hàng hải, 2003 Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 71 ... gồm kết cấu ống Văngtury bể chứa dung dịch hòa trộn Cụm 3: Buồng hòa trộn Cụm 4: Kết cấu vịi phun (ở ta đấu với ống mềm để kéo dài) Toàn hệ thống bố trí xe chun dụng, nguồn nước cấp thiết kế sẵn... đề thiết kế buồng hòa trộn cần thiết, hình ảnh đường dịng hạt lỏng sau qua biên dạng cánh hướng trục khuyếch tán hòa trộn phân bố pha đồng nhiên gây tổn thất lượng dịng chảy lớn nên bố trí hệ thống. .. tạo hệ thống nghiên cứu thực nghiệm đòi hỏi việc nghiên cứu phải cơng phu chi phí tốn Dưới tác giả đưa hình ảnh phân bố pha chất lỏng không nén khơng bị hịa tan Hình 4: phân bố pha trước hòa trộn