Разработка технологии и технических средств подпочвенной подкормки растений с одновременной очисткой трубопроводов

• Автор: Кожевников, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

РЕФЕРАТ
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографии, включающей 111 наименований, и приложений. Общий объём работы 188 страниц машинописного текста, из которых на 145 страницах изложен текст работы, на 41 странице рисунки, на i 7 страницах таблицы, на 8 страницах - список используемой литературы, состоящей из 111 источников, в том числе 10 на иностранных языках и на 35 страницах - приложения.
Рассмотрены существующие способы полива растений, проанализированы технологии и технические средства для капельного орошения, используемые в России и за рубежом. Приводится рекомендуемая технология полива и перечень существующего оборудования для промышленных теплиц площадью в 1 га.
Использованы термины: полив, подкормка, фильтры, краны, капельницы, трубки, адаптеры, ниппели, шланги, пружины, насадки, заглушки, кожуха, клапаны, тупик, транзит, прочность, выливные отверстия, закупорка, заиление, ёмкость и другие.
Проведены исследования по обоснованию конструктивно-режимных параметров устройства для полива водой и подкормки растений жидкими и сыпучими минеральными удобрениями. Для случаев подкормки растений сыпучими удобрениями при их смешивании с поливной водой, а также зачистки выливных отверстий от закупорки и трубы от заиления рекомендуется использование длинномерных пружин вращения соответствующих типоразмеров (в частности, шаг пружины примерно равняется его диаметру).
Выполнены экспериментальные исследования, изготовлены производственные образцы устройств для полива и подкормки, проведены производственные испытания с использованием вращающихся пружин в 40 м, определена эффективность исследований.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований

1.1. Агротехнические требования к воде, системам полива и подкормки растений

1.2. Анализ существующих систем полива, конструкции технических средств полива и подкормки растений, зачистки трубопроводов

1.2.1. Общая характеристика систем полива

1.2.2. Анализ конструкции капельниц и водовыпускных устройств
1.2.3. Технико-экономические показатели систем полива
1.2.4. Очистка труб от заиления
1.2.5. Капельное истечение жидкости из капилляров
1.2.6. Компоновочная схема теплицы на 1 га в ОГУ СП «Тепличное»
1.3. Выводы. Цель и задачи исследования
2. Обоснование технологии и технического средства для подпочвенного полива и подкормки растений с одновременной очисткой трубопроводов
2.1. Технология полива и подкормки
2.2. Принципиальная схема работы устройства для подпочвенного
полива и подкормки растений
2.3. Обоснование конструктивно-режимных параметров устройства 5
2.3.1. Истечение через боковое отверстие
2.3.2. Продолжительность опорожнения питательной емкости
2.3.3. Пропускная способность выливных отверстий
2.3.4. Потери напора в системе
2.3.5. Вращающаяся пружина - выравниватель напора в поливной трубе
2.4. Энергетика и прочность рабочих органов пружинного типа
2.5. Выводы
3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа исследований
3.2. Методика проведения исследований
3.3. Приборы, изделия, мерительные инструменты и комплектующие
3.4. Порядок проведения экспериментов
3.5. Определение давления (напора), создаваемого вращающейся
пружиной
3.6. Методика математической обработки опытных данных
4. Результаты экспериментальных исследований
4.1. Зависимость производительности истечения воды из выливных
отверстий от длины трассы и диаметра труб, уклона трассы
4.2. Зависимость производительности (подачи) жидких удобрений вращающейся в трубе пружиной от частоты вращения, диаметра
и шага пружины, толщины проволоки, создаваемого давления
4.2.1. Зависимость производительности, осевой скорости удобрения от частоты вращения, диаметра и шага пружины
4.2.2. Зависимость энергозатрат от режимно - конструктивных параметров рабочего органа
4.2.3. Давление, создаваемое в трубе вращающейся пружиной
4.3. Зависимость пропускной способности выливных отверстий от
их диаметра и вида общего расхода (транзитный и тупиковый)
4.3.1. Общая подача (производительность) при транзитном расходе
4.3.2. Расход через выливные отверстия
4.4. Очистка труб от заиления и выливных отверстий от закупоривания
4.5. Расчет пружины на прочность
4.6. Выводы
5. Производственные испытания. Эффективность исследований
5.1. Результаты производственных испытаний
5.2. Эффективность результатов исследований
5.2.1. Затраты по существующей технологии
5.2.2. Затраты на проектируемую систему

2.3. Обоснование конструктивно-режимных параметров устройства
Согласно агротехнических требований, задаемся примерными нормами полива - 2,5 л/м2 или Д =100 л на 40 м2 (одна линия).
Исходя из принципа работы устройства, необходимо определить:
- пропускную способность выливных отверстий, в частности, их диаметр (при этом напор в ёмкости является переменным);
- диаметр основного кожуха (трубы);
- подачу жидкости пружиной (производительность);
- давление, создаваемое пружиной для компенсации гидравлических потерь в магистрали;
- степень перемешиваемости удобрений с водой;
- энергозатраты на привод пружины.
Исходя из агротехнических требований, выбираем диаметр кожуха 25 и 40 мм, и задаёмся общим количеством выливных отверстий (по 2 от-верстия шагом 0,5 м), или п = 4 отверстия на площади в 1 м при норме по-лива 0 - 2,5 л/м . Тогда пропускная способность (доза) одного отверстия определится из выражения:
41 = Оз/п.
Продолжительность вылива зависит от размеров отверстия, скорости истечения, формы поперечного сечения отверстия, напора в системе водо-подвода.
Во всех случаях исследований забор жидкости является тупиковым. Объём жидкости, необходимый для заполнения кожуха трубы, определяется из выражения:
С* = Ук-р = тсВ2'фр/4,
где Ук - объём кожуха, м3; р - плотность жидкости, кг/м3,1 - длина (кожуха), м; Д- внутренний диаметр кожуха, м; для случая Д = 0,04 м,
= 40,24 кг; для случая Д=0,025 м, Ок =19,63 кг. Для более точного определения количества жидкости внутри кожуха необходимо уменьшить объём кожуха на объём пружины У„: