ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.2 Nghiên cứu thử nghiệm đặc tính của thảm tƣới mẫu
Luận án nghiên cứu thử nghiệm đặc tính thảm tƣới mẫu đối chứng đang đƣợc sử dụng phổ biến ở Đức, vật liệu dệt để lựa chọn vật liệu thiết kế, chế thử thảm tƣới mẫu và đặc tính thảm tƣới mẫu trong phòng thí nghiệm.
45
Cấu trúc mẫu thảm tƣới đối chứng của Đức đƣợc phân tích bằng kính hiển vi số AM 313T (Digital Microscop Dino-Lite AM 313T Plus) của Đài Loan, độ phóng đại từ 0÷250 lần, phần mềm để đo kích thƣớc, tính chu vi, diện tích...của Phòng thí nghiệm Dệt thoi Bộ môn Công nghệ dệt, Viện dệt may- Da giày và thời trang Trƣờng ĐHBKHN đƣợc biểu thị trên hình 2.2.
Hình 2.2 Kính hiển vi số AM 313T của Đài Loan.
2.3.2.2 Nghiên cứu xác định các đặc tính thấm hút và cấp nước Phương pháp xác định độ thẩm thấu nước
Độ thẩm thấu nƣớc là thể tích nƣớc truyền qua một đơn vị diện tích chế phẩm trong một giây khi có áp suất xác định.
Độ thẩm thấu nƣớc đƣợc xác định theo tiêu chuẩn BS-EN 11058: 1999 [17]. Sử dụng thiết bị thí nghiệm xác định độ thẩm thấu nƣớc GE-TE-FlOWK sản xuất tại Đức của phòng thí nghiệm Công ty cổ phần Dệt Công nghiệp Hà Nội, thang đo từ 0÷100l/m2s đƣợc biểu thị trên hình 2.3.
1: máy tính; 2: ngăn cân;
3: mức nƣớc khác nhau khi bắt đầu kiểm tra; 4: van tháo.
46
Phương pháp xác định độ thấm nước toàn phần
Độ thấm nƣớc toàn phần là khả năng trữ nƣớc của vải khi nhúng hoàn toàn trong môi trƣờng nƣớc trong một thời gian nhất định. Độ thấm nƣớc toàn phần đƣợc xác định theo tiêu chuẩn DIN 53923: 1978 [72].
Phương pháp xác định độ cấp nước của vải
Độ cấp nƣớc của vải là lƣợng nƣớc vải có thể nhả tối đa sau khi đã thấm nƣớc toàn phần. Thiết lập mô hình thí nghiệm, qui trình thí nghiệm và tính toán kết quả thí nghiệm xác định độ cấp nƣớc của vải của các mẫu vải nhƣ sau:
Mô hình thí nghiệm: mô hình thí nghiệm xác định độ cấp nƣớc của vải đƣợc biểu
thị trên hình 2.4
Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: chuẩn bị 1 bộ mẫu vải gồm 3 mẫu có kích thƣớc theo
kích thƣớc mẫu của phƣơng pháp xác định độ thấm nƣớc toàn phần tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn DIN 53923: 1978 [72].
Hình 2.4 Mô hình thí nghiệm xác định độ cấp nước của vải.
Qui trình thí nghiệm: mẫu vải sau khi đã thấm nƣớc toàn phần đặt lên trên tấm kính. Cân khối lƣợng lớp giấy thấm khô trƣớc khi đặt lên trên vải, xác định đƣợc khối lƣợng ban đầu của lớp giấy thấm là mo. Đặt giấy thấm trên bề mặt vải, đặt lớp cát (đƣợc đựng trong túi) tƣơng ứng với áp lực nén 10g/cm2 (áp lực nén của giá thể trồng cây). Sau 5 phút lấy giấy ra cân xác định đƣợc khối lƣợng giấy sau khi thấm nƣớc m1. Sau đó lấy lớp giấy khô mới có độ dầy và khối lƣợng tƣơng đƣơng với lớp ban đầu để lặp lại quá trình hút nƣớc từ bên trong vải nhƣ trên cho đến khi m1i = mo
Tính toán kết quả thí nghiệm: độ cấp nƣớc của vải là tổng hiệu số khối lƣợng giấy khô trƣớc khi thấm nƣớc và khối lƣợng giấy ƣớt sau khi đã thấm nƣớc theo thời gian và đƣợc tính theo công thức sau:
1 1 1 ( ) n i o i c m m m t (g/phút) (2.1) Trong đó: mc: độ cấp nƣớc của vải (g/phút)
mo: khối lƣợng khô ban đầu của giấy thấm (g)
m1i: khối lƣợng ƣớt của giấy thấm sau các lần hút nƣớc từ vải(g) n: số lần thấm hút nƣớc cho đến khi vải nhả nƣớc tối đa
t: thời gian hút nƣớc (5n).
47
Xác định khả năng mao dẫn
Chiều cao mao dẫn
Chiều cao mao dẫn là chiều cao chất lỏng dâng lên trong mao quản của vật liệu theo phƣơng thẳng đứng ở điều kiện khí hậu và thời gian nhất định.
Mô hình thí nghiệm: chiều cao mao dẫn xác định theo tiêu chuẩn TCVN 5073:1990 [16]. Dựa trên tiêu chuẩn này, thiết lập mô hình thí nghiệm xác định chiều cao mao dẫn của ống xơ biểu thị trên hình 2.5.
1: dung dịch Kalidicromat; 2: ống xơ.
Hình 2.5 Mô hình xác định chiều cao mao dẫn của ống xơ.
Qui trình thí nghiệm: nhúng đầu xơ tự do ngập 0,5cm trong dung dịch Kalidicromat (1g/l). Sau những khoảng thời gian xác định, đo chiều cao mao dẫn trong ống xơ tƣơng ứng với mực chất lỏng dâng lên trong ống xơ (thƣớc đo gắn trên ống xơ). Kết quả là trung bình cộng 3 lần xác định.
Lượng nước mao dẫn
Lƣợng nƣớc mao dẫn của ống xơ là lƣợng nƣớc truyền qua ống xơ nhờ mao dẫn theo phƣơng thẳng đứng trong một đơn vị thời gian. Thiết lập mô hình thí nghiệm, qui trình thí nghiệm và tính toán kết quả thí nghiệm lƣợng nƣớc mao dẫn của các mẫu ống xơ nhƣ sau:
Mô hình thí nghiệm: mô hình thí nghiệm xác định lƣợng nƣớc mao dẫn của ống xơ
biểu thị trên hình 2.6. 1: ống xơ; 2: nƣớc; 3: vật liệu xốp PU định vị ống xơ; 4:giấy thấm (171g/m2)
Hình 2.6 Mô hình xác định lượng nước mao dẫn của ống xơ.
Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: chuẩn bị các bộ mẫu ống xơ, mỗi bộ 3 mẫu.
Qui trình thí nghiệm: luồn ống xơ vào trong lỗ đục của vật liệu xốp PU (3). Nhúng một đầu ống xơ (1) xuống nƣớc sâu 0,5cm, ống xơ đƣợc định vị nhờ vật liệu xốp PU (3).
48
Cân khối lƣợng lớp giấy thấm khô trƣớc khi đặt lên trên ống xơ, xác định đƣợc khối lƣợng ban đầu của lớp giấy thấm là mo. Sau khi nƣớc mao dẫn lên trên đầu ống xơ, đặt giấy thấm trên đầu ống xơ. Sau 1 phút lấy giấy ra cân xác định đƣợc khối lƣợng giấy sau khi thấm nƣớc m1. Sau đó lấy lớp giấy khô mới có độ dầy và khối lƣợng tƣơng đƣơng với lớp ban đầu để lặp lại 3 lần quá trình dẫn nƣớc trên.
Tính toán kết quả thí nghiệm: lƣợng nƣớc mao dẫn qua ống xơ là hiệu số khối lƣợng giấy trƣớc khi thấm nƣớc và khối lƣợng giấy sau khi đã thấm nƣớc theo thời gian và đƣợc tính theo công thức sau:
md = m1- mo (g/phút) (2.2) Trong đó:
md: độ dẫn nƣớc của ống xơ (g/phút) mo: khối lƣợng ban đầu của giấy thấm (g)
m1: khối lƣợng của giấy thấm sau khi hút nƣớc từ ống xơ (g) t: thời gian hút nƣớc (1 phút).
Kết quả là trung bình cộng 3 lần xác định.
Xác định số lượng ống xơ cần dùng
Xác định số lƣợng ống xơ trong thảm tƣới căn cứ vào dung lƣợng nƣớc cần tƣới của cây trồng và công suất dẫn nƣớc của của 1 ống xơ theo công thức sau:
ô ct d m n m (2.3) Trong đó:
nô: số lƣợng ống xơ trong một đơn vị thảm tƣới (ống) mct: dung lƣợng nƣớc cần tƣới cho một đơn vị thảm (g/phút) md: công suất dẫn nƣớc của 1 ống xơ (g/phút)
Kết quả là trung bình cộng 3 lần xác định.
Phương pháp xác định độ trữ nước
Độ trữ nƣớc của mẫu thảm tƣới là khả năng chứa nƣớc tối đa một lần cấp nƣớc cho thảm tƣới. Chuẩn bị mẫu, qui trình và tính toán thí nghiệm xác định độ trữ nƣớc của các mẫu thảm tƣới đƣợc thiết lập nhƣ sau:
Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: chuẩn bị các bộ mẫu thảm tƣới mỗi bộ 3 mẫu.
Qui trình thí nghiệm: cân khối lƣợng ban đầu của các mẫu thảm tƣới (mo), sử dụng xylanh để cấp nƣớc cho thảm tƣới qua ống dẫn nƣớc cho đến khi nƣớc bắt đầu chảy tràn trên bề mặt thảm, chờ 2 giờ cho ngấm hết vào các phần tử của thảm, sau đó cấp tiếp đến khi nƣớc tràn ra bề mặt thảm, khi đó thảm tƣới đã đƣợc cấp nƣớc tối đa, cân khối lƣợng mẫu thảm tƣới khi chứa nƣớc tối đa (m1).
Tính toán kết quả thí nghiệm:
Xác định lƣợng nƣớc trữ nƣớc tối đa của các mẫu thảm tƣới MTmax(ml/mẫu) theo công thức: MTmax m1mo (2.4)
49 Trong đó:
mo: khối lƣợng ban đầu của các mẫu thảm tƣới (g). m1: khối lƣợng mẫu thảm tƣới khi chứa nƣớc tối đa(g).
Xác định độ trữ nƣớc tối đa của thảm tƣới Tmax (l/m2) theo công thức: ax 2 max ( / ) .1000 Tm M T l m s (2.5) Trong đó:
MTmax: lƣợng nƣớc tối đa chứa trong mẫu thảm tƣới (coi 1g nƣớc =1ml nƣớc). s: diện tích mẫu thảm tƣới (m2).
Kết quả là trung bình cộng 3 lần xác định.
Phương pháp xác định độ cấp nước của thảm mẫu
Độ cấp nƣớc là khả năng cấp nƣớc tối đa của thảm tƣới cho giá thể ở độ ẩm hữu hiệu. Thiết lập mô hình thí nghiệm, qui trình thí nghiệm và tính toán kết quả thí nghiệm độ cấp nƣớc của các mẫu thảm tƣới nhƣ sau:
Mô hình thí nghiệm: mô hình thí nghiệm khả năng cấp nƣớc của thảm tƣới mẫu đƣợc biểu thị trên hình 2.7. 1: bấc thấm (mô phỏng rễ cây); 2: giá thể; 3: bình cữ thủy tinh đƣờng kính 12cm; 4: đầu đo độ ẩm; 5: thảm tƣới.
Hình 2.7 Mô hình thí nghiệm xác định độ cấp nước của thảm tưới.
Sử dụng thiết bị đo độ ẩm của giá thể trồng cây KS - D1 4560 DELM HORST USA có thang đo độ ẩm 20 ÷ 100%, độ phân giải 0,1% của Khoa Nông học Trƣờng Đại Nông nghiệp Hà Nội đƣợc biểu thị trên hình 2.8.
50
(a) Đầu đo độ ẩm (b) Cửa sổ hiện thị kết quả đo độ ẩm
Hình 2.8 Thiết bị đo độ ẩm của giá thể.
Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: chuẩn bị các bộ mẫu thảm tƣới mỗi bộ 3 mẫu, giá thể
trồng cây.
Qui trình thí nghiệm: chuẩn bị giá thể ở độ ẩm đạt 70% (ranh giới độ ẩm héo). Đặt mẫu thảm tƣới xuống đáy bình cữ. Dùng xy lanh cấp nƣớc cho các mẫu thảm tƣới qua ống dẫn với thể tích nƣớc tƣơng ứng với lƣợng nƣớc trữ tối đa của mỗi mẫu thảm. Cân khối lƣợng mẫu thảm tƣới cùng bình cữ sau khi đã cấp nƣớc tối đa m1(g). Đổ giá thể lên trên thảm và nén đến độ dày và khối lƣợng thể tích chuẩn để trồng cây.
Đầu đo độ ẩm đƣợc bố trí tại trung tâm giá thể.
Dùng giấy thấm gấp lại thành các bấc thấm dẹt tiết diện 10x3 mm bố trí cách đều tâm bình 30mm (xung quanh đầu đo độ ẩm) để mô phỏng bộ rễ cây hút nƣớc từ giá thể.
Cứ sau 15 phút, ghi lại độ ẩm của giá thể và thay bấc thấm (1) cho đến khi độ ẩm của giá thể đạt (100%) để xác định tố độ cấp nƣớc vào giá thể. Tiếp đó cứ 1 giờ ghi lại độ ẩm giá thể và thay bấc thấm để biết độ ổn định của độ ẩm. Sau đó cách 1 ngày ghi lại độ ẩm của giá thể và thay bấc thấm cho đến khi độ ẩm của giá thể giảm đến 70%. Lấy thảm mẫu ra cân khối lƣợng còn lại m2 (g).
Tính toán kết quả thí nghiệm:
Xác định lƣợng nƣớc cấp tối đa của mẫu thảm tƣới cho giá thể MCmax (ml) theo công thức:
MC max m1m2 (2.6) Trong đó:
MCmax: lƣợng nƣớc cấp tối đa của mẫu thảm tƣới cho giá thể (ml)(coi 1g nƣớc =1ml nƣớc).
m1: khối lƣợng thảm mẫu khi chứa nƣớc tối đa (g). m2: khối lƣợng còn lại sau nhả nƣớc tối đa (g).
Xác định độ cấp nƣớc tối đa của thảm tƣới Cmax (l/m2): ax 2 max ( / ) .1000 Cm M C l m s (2.7) Trong đó:
s: diện tích mẫu thảm tƣới (m2 ).
51