Tính toán lựa chon bơm chính hút nƣớc vào hệ thống hút, trộn hóa chất và phân phối nƣớc vào hệ thống nhỏ giọt.Chúng ta đi thiết kế cho mô hình nhà kính có diện tích
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT Bảng 2.1: Hƣớng dẫn cách bố trí ống nhỏ giọt [16]
Khuyến cáo cách bố trị ống nhỏ giọt
Đất cát Đất m n Đất sét
Lƣu lƣợng qua lỗ nhỏ giọt >1 gph .6 - 1 gph <.6 gph
Khoảng cách L lỗ L ống L lỗ L ống L lỗ L ống
Cây bụi 12" 14" - 18" 12" - 16" 16" - 24" 16" - 20" 18" - 24"
hoa 12" 12" - 16" 12" 16" - 18" 18" 16" - 20"
Cỏ 12" 12" - 16" 12" 16" - 20" 18" 18" - 24"
Ở đây ta lựa chọn ống nhỏ giọt cho loại đất sét có lƣu lƣợng qua mỗi ống nhỏ giọt là
0.52 gph, với loại cây trồng là hoa thì có đƣợc các thống số sau :
Lƣu lƣợng qua mỗi lỗ 0,52gph=2 l/h Khoảng cách giữa 2 lỗ 16 inch =0,4m
Khoảng cách giữa 2 ống 20 inch =0,5m (mỗi m chiều dài có 2 ống
Hình 2.10: Bố trị ống nhỏ giọt Ta tính toán lƣu lƣợng nƣớc cần thiết cho máy bơm:
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT 20 40 2 2 800( / ) 0, 4 a b n Q q l h s (2.2) Trong đó,
q lƣu lƣợng mỗi lỗ trên ống nhỏ giọt, [l/h].
a, b chiều dài và chiều rộng của nhà kính, [m].
n số ống nhỏ giọt đƣợc lắp đ t trên mỗi mét chiều ngang.
s khoảng các giữa các lỗ của ống nhỏ giọt, [m].
Nhƣ vậy lƣu lƣợng cần thiết của máy bơm chính là 8000l/h hay 8 m3/h. Đồng thời áp
suất thƣờng đƣợc sử dụng cho các ống nhỏ giọt là từ 1,378bar đến 2,06 bar, b thêm mất năng trên đƣờng ống chọn máy bơm có cột áp khoảng 15m với lƣu lƣợng 8m3/h. Lựa
chọn máy bơm Pentax loại CM160 có đƣờng cong Q-H đi qua điểm làm việc nhƣ trên.
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT
2.3.4Tính toán lựa chọn bơm phụ và kích thước ống venturi
Hình 2.12: Bố trí ống venturi hút
Trƣớc tiên ta tính toán áp tại m t cắt 1 – là đoạn thắt của ống venturi để có thể hút đƣợc hóa chất khi lƣợng hóa chất trong bình chứa là thấp nhất. Áp dụng phƣơng trình năng lƣợng tại m t chất lỏng trong bình chứa hóa chất và tại m t cắt 1 nhƣ hình vẽ ta có:
2 2 1 1 1 2 2 2 1 2 2 2 f p V p V z z h g g (2.3)
Trong đó nếu chọn m t chuẩn tại bề m t chất lỏng trong bình hóa chất thì z1 =h1 =0.55m.
p1, V1, p2, V2 lần lƣợt là áp suất và vận tốc chất lỏng tại m t cắt 1-1 và tại m t thoáng của chất lỏng trong bình hóa chất. Ở đây đƣờng kính của bình hóa chất là tƣơng đối lơn so với đƣờng kính ống hút nên có thể coi V2 =0 và p2=0.
hf là mất năng trên đoạn ống nối từ bình hóa chất đến ống venture. hf =0.2m với
dƣờng ống mới dài 1m5 và đƣờng kính trong của ống là 0,025m. α1, a2 =1 đối với dòng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT
Ở đây việc lựa chọn lƣu lƣợng của của hóa chất thêm vào phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ nồng độ của các hóa chất, độ pH và độ kiềm của nguồn nƣớc tuy nhiên ở đây để dễ dàng cho việc tính toán các thông số khác ta lựa chọn lƣu lƣợng lớn nhất để hút hóa chất là khoảng 180lít/ giờ và đƣờng kính ống hút vào ống venture là d1=6mm theo tham khảo
các mô hình trên thị trƣờng. Trong thiết kế ta đ t thêm các van điều chỉnh lƣu lƣợng để tăng hay giảm lƣu lƣợng lớn nhất này theo mỗi trƣờng hợp.
Nhƣ vậy bài toán đ t ra bây giờ là tính toán áp suất ở m t cắt 1- để lƣu lƣợng hóa chất hút vào đạt 180l/h ( cho biết đƣờng kính ống hút hóa chất vào ống venture là 6mm). Từ phƣơng trình 1 ta đƣợc: 2 2 1 1 1 2 4 2 4 1 0, 00005 0,55 0, 2 1,388( ) 2 4 f 2 9,81 0, 003 4 p Q z h m g d (2.4)
Xét hệ thống gồm máy bơm phụ và một ống venturi nhƣ hình sau:
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT
Ở đây ta chọn d1 =16 mm ,bằng với đƣờng ống phân phối nƣớc từ bơm phụ cho ống
venturi. Ta có phƣơng trình phƣơng trình năng lƣợng tại m t cắt phía trên ống venturi và m t cắt tại đoạn thắt ống venturi nhƣ sau:
2 2 1 2 2 4 2 4 1 2 2 ( 4) 2 ( 4) p Q p Q g d g d (2.5) Với d1 đƣợc chọn và p2
đƣợc tính nhƣ trên ta còn lại các thông số là p1,Q và d2. Ta giả sử giá trị d2=9,5mm để có đƣợc phƣơng trình liên hệ giữa p1 và Q nhƣ sau:
2 3 2 1 2 1 2 4 4 2 1 2 1 1 2223 10 1,388 p p p Q Q g d d (2.6)
Ở đây có 3 ống venture nên lƣu lƣợng thật của máy bơm là 3Q. Đồng thời ta nhận thấy rằng chất lỏng phía dƣới ống venturi thông với m t thoáng bình chứa nƣớc nên p1
cũng chính là cột cáp của máy bơm phụ. Ở đây là lựa chọn máy bơm là loại bơm hóa chất có bộ phận hút bằng nhựa để không bị hóa chất ăn mòn theo thời gian. Lựa chọn máy bơm hóa chất của công ty ARGAL có đƣờng đ c tính nhƣ sau để ph hợp với phƣơng trình trên:
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT
Mô hình hệ thống hút và hòa trộn hóa chất đƣợc thiết kế trong SolidWork nhƣ hình sau:
CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ pH và EC TRONG DUNG DICH
CHƢƠNG 3. TÌM HIỂU VỀ pH VÀ EC TRONG DUNG DỊCH
3.1Tìm hiểu pH trong dung dich.
3.1.1Tầm quan trong của pH đối với cây trồng
Việc quản lý không đúng giá trị pH có thể dẫn đến việc phát triển yếu kém và giảm chất lƣợng của cây trồng trong nhà kính hay trong vƣờn ƣơm. Giá trị pH là yếu tố ảnh hƣởng đầu tiên đến khả năng hòa tan và giá trị của chất dinh dƣỡng cần thiết cho cây trồng. Nhiều loại cây trồng có khoảng pH cho phép thấp, nếu pH của đất cao hơn hay thấp hơn khoảng cho phép có thể làm cho cây trồng không phát triển tốt do sự thiếu hụt chất dinh dƣỡng hay nhiễm độc.
Hình 3.1: Tác dụng của pH với các thành phần dinh dƣỡng [8]
Đối với sản xuất cây trồng trong nhà kính nói chung, giá trị pH từ 6.2 đến 6.8 đƣợc cho là lý tƣởng cho đất khoáng, và từ 5.8 đến 6.2 đƣợc đề nghị áp dụng cho đất than hay
CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ pH và EC TRONG DUNG DICH
m n, tất nhiên là nó còn phụ thuộc vào loại cây trồng. Cây Trạng Nguyên chịu đƣợc khoảng pH lớn, trong lúc đó hạt giống cây Phong Lữ yêu cầu khoảng pH khá là đ c biệt, và pH nhỏ hơn 5.7 thỉnh thoảng tạo nên các ion độc. Giá trị của phân bón cũng phần nào bị ảnh hƣởng bởi pH của chất nền. Ca và Mg có tác dụng hơn khi pH tăng, trong khi Fe, Mn và P trở nên ít tác dụng hơn. Giảm một đơn vị pH có thể tăng khả năng hòa tan của Mn lên đến 100 lần, và khả năng hòa tan của Fe đến 1000 lần. Hình 3.1 thể hiện mối quan hệ của pH và tác dụng tƣơng đối của các thành phần dinh dƣỡng chính và phụ của đất khoáng và đất b n [6].
Tại sao phải điều khiển pH của nƣớc tƣới?
Điều chỉnh độ pH nƣớc tƣới và dung dịch dinh dƣỡng tốt, chúng ta có thể giúp duy trì sự tăng trƣởng và chất lƣợng cây trồng. Có các lý do khác cho việc giám sát pH của nƣớc tƣới và dung dịch dinh dƣỡng:
- pH của dung dịch ảnh hƣởng đến tác dụng của chất dinh dƣỡng
- điều chỉnh đúng pH sẽ giúp đảm bảo việc hòa tan hoàn toàn phân bón khi trộn vào nƣớc.
- Acid thêm vào có thể trung hòa sự vƣợt quá của độ kiềm trong nƣớc.
3.1.2Tìm hiểu về độ kiềm và khả năng đệm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong nông nghiệp, chúng ta thƣờng có truyền thống đọc giá trị pH để cải tạo đất và nƣớc tƣới. Tuy nhiên, không phải chỉ mỗi giá trị pH ảnh hƣờng đến chất lƣợng nƣớc tƣới. Thêm vào đó, chúng ta cần biết thêm về khả năng đệm và độ kiềm của nƣớc tƣới. Độ kiềm chỉ ra khả năng tƣơng đối của nƣớc tƣới để chống lại ho c làm mất tác dụng của acid khi thêm vào. Độ kiềm đóng vai trò đệm cho thành phần acid. Độ kiềm càng cao thì tổng số acid yêu cầu để tạo nên độ pH mong muốn càng nhiều.
pH và độ kiềm có liên quan đến nhau nhƣng đƣợc đo riêng biệt. pH đo nồng độ ion hydrogen trong lúc đó độ kiềm chỉ ra khả năng của dung dịch chống lại tác dụng của acid.
CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ pH và EC TRONG DUNG DICH
Độ kiềm chỉ ra ảnh hƣởng của nƣớc tƣới đến pH của đất nền. Chúng ta thƣờng cho rằng sử dụng nƣớc tƣới với độ pH tƣơng đối cao sẽ dẫn đến nâng cao độ pH của đất nền theo thời gian. Tuy nhiên thì với nƣớc tƣới có độ kiềm thấp, nó không ảnh hƣởng nhiều đến pH đất nền cho d pH ban đầu cao. Ngƣợc lại nếu chúng ta sử dụng nƣớc tƣới với độ kiềm cao (khoảng 150-ppm bicarbonate nó sẽ ảnh hƣởng nhiều đến pH của đất nền [4].
Nói chung thì độ kiềm của nƣớc tƣới càng cao thì việc nâng pH trong đất nền càng nhanh. Nƣớc tƣới từ nƣớc mƣa thì bao gồm rất ít ho c không có bicarbonate hay các dạng khoáng hòa tan khác, vì vậy độ kiềm rất thấp. nƣớc cất có độ kiềm bằng 0.nƣớc từ giếng có độ kiềm trong khoảng 50ppm đến 500 ppm. Độ kiềm cao có thể gây hại cho một vài loại cây trồng theo thời gian và có thể làm tăng pH đến ngoài mức cần thiết của cây trồng.
Các bicarbonate và carbonate hòa tan đóng góp chủ yếu trong độ kiềm của nƣớc tƣới bao gồm:
- Calcium bicarbonate (Ca(HCO3)2) - Sodium bicarbonate (NaHCO3)
- Magnesium bicarbonate (Mg(HCO3)2) - Calcium Carbonate (CaCO3-)
Đá vôi (calcium carbonate và bicarbonate sẽ tăng pH bằng cách sản xuất ra
carbonate. Theo thời gian, nguồn nƣớc với độ kiềm cao sẽ có xu hƣớng tăng độ pH, trong khi nguồn nƣớc với độ kiềm thấp sẽ có xu hƣơng giảm độ pH, phụ thuộc vào nhiệt độ đất nền, hệ số thẩm thấu và việc tƣới phân và phân tự nhiên đƣợc sử dụng.
Hầu hết nguồn nƣớc đƣợc chấp nhận sử dụng trong nhà kính sẽ có độ kiềm trong khoảng từ 0 đến 8meq/L (0 đến 400 pp độ kiềm bởi CaCO3 .
3.1.3Quá trình acid hóa để trung hòa độ kiềm
Acid hóa giảm số lƣợng bicarbonate (và carbonates trong nƣớc. Kết quả của việc thêm acid vào nƣớc tƣới để trung hòa độ kiềm là việc tạo thành cacbon dioxide và nƣớc:
CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ pH và EC TRONG DUNG DICH H+ ( từ acid + HCO3- ( từ nƣớc -> CO2↑ +H2O
Sunfutic (H2SO4), phosphoric (H3PO4), nitric (H2NO3 , ho c citric (H3C6H5O7) axit là những axit đƣợc thêm vào phổ biến vào nƣớc tƣới để trung hòa độ kiềm. Để lựa chọn axit nào là tốt nhất, ta nên cân nhắc : 1) sự an toàn và dễ sử dụng cho acid 2) Giá tƣơng đối của acid 3) thành phần dinh dƣỡng nào cần thêm vào cho cây trồng (bao nhiêu N, P hay S sẽ đƣợc thêm vào trong nƣớc tƣới 4) và hiệu lực của axit thêm vào [4].
3.1.4Sự ảnh hưởng của phân bón lên giá trị pH của dung dịch phân bón
Khi thảo luận về việc dung dịch phân bón ảnh hƣởng đến pH chất nền nhƣ thế nào, điều quan trọng là hiểu rằng phân bón không thể sử dụng nếu thiếu nƣớc tƣới. Các nghiên cứu trƣớc đây cho thấy rằng, các thành phần trong phân bón ảnh hƣởng rất nhiều đến pH của chất nền theo thời gian. Tức là khi bón dung dịch phân bón vào đất trồng, theo thời gian pH trong đất trồng phần lớn bị ảnh hƣởng bởi khác thành phần trong phân bón, còn pH của nƣớc tƣới không ảnh hƣởng nhiều đến pH của đất trồng. Có 3 loại nitrogen sử dụng trong dung dịch phân bón là : ammoniacal nitrogen (NH4-N), nitrate nitrogen (NO3- N và urê, sự hấp thu ammoniacal nitrogen là lý do pH nền giảm bởi vì ion H+(acidic protons đƣợc tiết ra từ rễ để cân bằng sự hấp thụ ion bên trong cây trồng với dung dịch bên ngoài của rễ cây. Ure rất dễ dàng chuyển đổi thành ammoniacal nitrogen trong chất nền và vì vậy có thể coi nó là nguồn khác của ammoniacal nitrogen. Ngƣợc lại, sự hấp thu nitrate nitrogen làm tăng pH nền bởi vì OH- ho c HCO3- (bazo đƣợc tiết ra từ rể để cân bằng sự hấp thu nitrate [5].
Các phản ứng trên chỉ thay pH trong đất nên không đƣợc đề cập đến trong đề tài nay. Tuy nhiên có một phản ứng quan trọng trong việc thay đổi pH của dung dịch phân bón là quá trình nitrat hóa xảy ra chuyển đổi ammoniacal nitrogen thành nitrate nitrogen. Quá trình nitrat hóa giải phóng H+ (acidic protons , đó là lý do pH của dung dịch giảm. Quá trình này xảy ra không hoàn toàn trong nƣớc tƣới, chỉ một phần nhỏ phản ứng xảy ra,
CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ pH và EC TRONG DUNG DICH
phần còn lại chủ yếu xảy ra trong đất trồng, tuy nhiên nó vẫn có ảnh hƣởng lớn đến việc sử dụng axit để chuẩn độ pH trong dung dịch phân bón.
3.2Electrical conductivity của dung dịch phân bón.
3.2.1Tầm quan trọng của EC trong nông nghiệp
Những chất dinh dƣỡng đƣợc cây trồng hấp thu là các ion của các muối đ c trƣng đƣợc hòa tan vào trong nƣớc. Tế bào ở rễ cây có thể thu thập và tích lũy nhiều ion cần thiết từ đất, nƣớc xung quanh bằng cách sử dụng các cơ quan thụ cảm đ c biệt. Trong vài trƣờng hợp, ion nhƣ calcium và boron đƣợc tích trữ trực tiếp bởi dòng nƣớc lƣu thông trong rễ cây.
Muối đƣợc phân tách thành các cations tích điện dƣơng và các anion tích điện âm khi chúng đƣợc hòa tan vào nƣớc. Nồng độ của các ion này ảnh hƣởng đến giá trị tính dẫn điện của nƣớc. Tính dẫn điện của nƣớc có thể đƣợc đo nhƣ là sự hiện diện sơ bộ của các ion giải thể từ phân bón. Hình minh họa dƣới đây thể hiện việc phân ly của Potassium Chloride (KCl khi đƣợc hòa tan vào nƣớc [6].
Hình 3.2: Sự phân ly thành ion của phân tử muối KCl [6]
Ngoài sự ảnh hƣởng của độ dẫn diện của dung dịch, ion hòa tan thậm chỉ có ảnh hƣởng đến khả năng hấp thụ nƣớc của rễ cây. Bình thƣờng thì trong tế bào rễ cây có nồng độ cao của muối cao hơn là môi trƣờng xung quanh. Điều này cho phép nƣớc đƣợc hấp thu bằng cách thẩm thấu giống nhƣ là việc nƣớc di chuyển qua các màng tế bào thấm đƣợc từ v ng có nồng độ muối thấp hơn sang v ng có nồng độ muối cao hơn. Nếu nhƣ độ dẫn điện của của dung dịch bao quanh rễ tăng lên thì khả năng hấp thu nƣớc của rễ giảm.
CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ pH và EC TRONG DUNG DICH
Vì vậy độ dẫn cao có thể dẫn đến nƣớc và chất dinh dƣỡng khó hấp thu, và một số các vấn đề khác [6].
Trong nông nghiệp, độ dẫn điện của nƣớc hay EC nói đến khả năng của dung dịch dinh dƣỡng để thực hiện một dòng điện giữa hai điện cực. EC ngƣợc lại với suất điện trở. Càng nhiều ion đƣợc hòa tan trong dung dịch, độ dẫn điện càng cao. Nƣớc cất tuyệt đối về lý thuyết không có ion chất khoáng đƣợc hòa tan nên độ dẫn điện rất thấp. Dung dịch muối cũng nhƣ dung dịch phân bón hay nƣớc biển bao gồm phần lớn các muối hòa tan
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});