Интенсификация технологий и совершенствование технических средств орошения дождеванием (стр. 4 )

Наилучшими показателями по технологическим параметрам обладают ДМ «Фрегат». Снижение значения его обобщенного показателя по отношению к эталонной ДМ определяется большими значениями относительных коэффициентов расхода; расхода, управляемого 1 человеком и производительности одной машины. Затем в возрастающих значениях обобщенных технологических показателей идут ДМ «Днепр» и ДМ «Кубань» ЛК-1, значения Кт которых соответственно равны 10,34 и 10,32. За ними следует ДМ «Кубань» (Кт =11,4), которая занимает четвертое место только за счет интенсивности дождя (Котн =6,4). При снижении интенсивности дождя до интенсивности ШД 25/300, ДМ «Кубань» по технологическим параметрам вошла бы в число эталонных машин.

Настоящая методика позволяет не только установить иерархию уровня технологичности ДМ, но и определить пути их совершенствования. Данная методика практически реализуется при помощи разработанной в программной среде MS Excel специализированной компьютерной программы (рисунок 4).

Рисунок 4 – Компьютерная версия расчета

Четвертая глава «Разработка интенсифицированных технологий и усовершенствование технических средств орошения» содержит предложения по интенсификации технологий орошения за счет разработки и внедрения конструктивно-технологических схем серии дождевальных машин ДКФ на базе ДДА-100 ВХ и модифицированной дождевальной машины «Днепр-1М»

С учетом теоретических исследований была обоснована целесообразность использования поливной техники, работающей из открытых оросителей и с автономными энергоносителями. На научно-производственной базе ФГНУ «РосНИИПМ» под руководством автора была разработана и внедрена в производство серия дождевальных машин ДКФ (ДКДФ «Ростовчанка», дождевальная машина ДКДФ-1П, дождевальная машина ДКФ-1ПК и Днепр-1М).

Дождевальная машина ДКДФ-1 (рисунок 5) «Ростовчанка» имеет две противоположно направленные консоли, которые состоят из пяти секций каждая. Каждая секция консоли подвешена на растяжках к центральной стойке. Агрегат забирает воду из оросителя через всасывающую линию, далее через напорную линию вода подается в поворотную раму, а затем в консоли и распределяется дефлекторными насадками и концевыми среднеструйными дождевальными аппаратами. В 2002 г. ДКДФ-1 «Ростовчанка» прошла государственные испытания на Зерноградской МИС (рисунок 6).

1 – трактор; 2 – основная рама; 3 – поворотная рама; 4 – центральная стойка; 5 – консоль; 6 – растяжка; 7 – насос с приводом; 8 – всасывающая линия; 9 – напорная линия

Рисунок 5 – Конструктивно-технологическая схема ДКДФ-1 «Ростовчанка»

Рисунок 6 – Дождевальная машина ДКДФ «Ростовчанка» в работе

(поле № 4. Азовского р-на Ростовской обл.)

ДКФ-1П имеет две консоли с переменным сечением, которые состоят из 11-ти секций каждая (рисунок 7). Первая секция крепится к фланцам поворотной рамы, вторая к первой и т. д. Между 3 и 4, 6 и 7, 9 и 10 секциями устанавливаются распорные треугольники. Первые три секции консоли подвешены посредством растяжек напрямую к центральной стойке. Остальные секции подвешены к центральной стойке через распорные треугольники (рисунок 8).

1 – трактор; 2 – основная рама; 3 – поворотная рама; 4 – центральная стойка; 5 – консоль; 6 – растяжка; 7 – насос с приводом; 8 – всасывающая линия; 9 – напорная линия; 10 – секторная насадка; 11 – распорный треугольник

Рисунок 7 – Конструктивно-технологическая схема ДКДФ-1П

Рисунок 8 – Дождевальная машина ДКДФ-1П в работе

(поле 1. Азовского р-на Ростовской обл.)

Дождевальная машина фронтального действия ДКФ-1ПК (рисунок 9) обладает преимуществом вышеупомянутых типов дождевателей, но в отличие от этих машин имеет возможность изменения высоты консоли над поверхностью орошаемого участка, что позволяет уменьшить энергетическое воздействие дождя на растения и устраняет негативное воздействие ветра на технологию полива (рисунок 10).

1 – трактор; 2 – водопроводящее кольцо; 3 – стойки с гидравлической системой;

4 – центральная стойка; 5 – консоль; 6 – распорные панели вантовой подвески;

7 – растяжка; 8 – короткоструйные секторные насадки; 9 – насос с приводом;

10 – всасывающая линия; 11 – напорная линия

Рисунок 9 – Конструктивно-технологическая схема ДКФ-1ПК

Рисунок 10 – Дождевальная машина ДКФ-1ПК в работе

(поле 3. ИП «Пан» Азовского р-на Ростовской обл.)

Результаты расчетов гидравлических потерь в водопроводящих узлах ДМ ДКФ представлены в таблице 9. Сравнительные данные аналогичной дождевальной машины ДДА-100ВХ были взяты из исследований .

Таблица 9 – Сравнительная оценка потерь напора в водопроводящих узлах ДДА-100ВХ и серии ДКФ

Расход, л/с	Потери напора, м вод. ст.
Всасывающая линия	Центральная часть	Консоль фермы
ДКДФ 1	ДКФ 1П	ДКФ 1ПК	ДДА–100ВХ	ДКДФ 1	ДКФ 1П	ДКФ 1ПК	ДДА–100ВХ	ДКДФ 1	ДКФ 1П	ДКФ 1ПК	ДДА–100ВХ
60	1,21	1,24	1,27	1,33	1,02	0,66	1,40	1,77	1,9	2,3	3,1	4,0
70	1,28	1,32	1,36	1,40	1,40	0,96	1,86	2,46	2,8	3,3	4,2	4,9
80	1,39	1,43	1,47	1,52	1,68	1,2	2,47	3,37	3,9	4,4	5,6	6,3
92	1,52	1,55	1,61	1,66	2,22	1,74	3,49	4,47	4,9	5,6	7,2	8,1
100	1,65	1,70	1,76	1,85	3,20	3,53	4,60	5,54	6,3	7,1	8,9	9,8
110	1,87	1,96	2,04	2,14	4,27	3,55	5,83	7,03	7,6	8,6	11,1	11,9

В результате обработки на ПЭВМ полученных гидравлических данных водопроводящих узлов двухконсольного дождевального агрегата ДДА-100ВХ и ДКФ были получены следующие зависимости потерь напора:

а) для всасывающей линии:

ДДА-100ВХ - Н=0,0003Q2 - 0,0373Q+2,4923; (8)

ДКФ - Н=0,0003Q2-0,0362Q+2,303, (9)

где Н – потери напора, м. вод. ст.; Q – расход, л/с.

б) для центральной части:

ДДА-100ВХ - Н=0,0011Q2-0,0791Q+2,6615; (10)

ДКФ - Н=0,0003Q2-0,0006Q-0,02

в) для консоли фермы:

ДДА-100ВХ - Н=0,0011Q2-0,0254Q+1,0646; (12)

ДКФ - Н=0,0005Q2-0,0345Q-0,8

в) для суммарной кривой потерь напора:

ДДА-100ВХ - Н=0,0025Q2-0,1418Q+6,2184; (14)

ДКФ - Н=0,0011Q2-0,0012Q+1,39

Таким образом было установлено, что потери напора в водопроводящих узлах агрегатов ДКФ при расходе 100 л/с составляют 12,47 м вод. ст., которые слагаются из потерь напора во всасывающей линии – 1,71 м вод. ст., в напорной линии от насоса до начала консолей фермы – 3,49 м вод. ст. и в консолях фермы – 7,27 м вод. ст. Это достигнуто применением полиэтиленовых труб, оптимизацией диаметра водопроводящего трубопровода и уменьшением числа фасонных деталей (местных сопротивлений).

Так как по всей рабочей длине захвата дождевальной машиной должно идти равномерное распределение расхода, то поделив расход машины на длину захвата, получаем очень важный параметр – удельный расход поливной воды на единицу длины:

( м3/с на 1 м) (16)

Так как мы имеем длину консоли, равную 22,5 м, то определим необходимый расход на консоли и транзитный расход:

, м3/с;

qтр = 37,5·0,00083 = 0, м3/с.

Если для увеличения ширины захвата дождем на концах фермы предполагаем установку дождевальных аппаратов, то в этом случае транзитный расход будет равен qтр =0,031125 м3/с. Общий расход будет равен:

Qм = Q + qтр = 0,05, м3/с.

Отсюда скорость жидкости:

. (17)

Так как V=V0=const, то

, (18)

откуда

. (19)

Если обозначить , то формула имеет вид:

. (20)

Исходя из постоянства гидравлического уклона i по длине фермы, можно сделать следующие выводы:

, (21)

где – коэффициент, определяющий потери напора по длине. Величину для упрощения предполагаем постоянной для всех водопроводящих труб фермы откуда;

. (22)

При транзитном расходе

, (23)

откуда

. (24)

Если обозначить , то формула приобретает вид:

. (25)

Согласно расчету оптимального начального диаметра принимаем диаметр первой секции консоли полиэтиленовой трубы со следующими размерами: диаметр трубы в 160 мм; толщина стенки в 9,1 мм.

Исходя из технических показателей трубы имеем внутренний диаметр D0=141,8 мм.

Дальнейший подбор диаметров труб по длине консоли представлен в таблице 10.

Задача расчета оптимальных расстояний между аппаратами состоит в нахождении такой области, в которой соблюдаются агротехнические требования к интенсивности и равномерности распределения дождя при всех сочетаниях факторов, неблагоприятно влияющих на распределение дождя.

Таблица 10 – Расчет диаметра трубопровода по длине консоли

№ секции	Расстояние от начала консоли до начала секции, l, м	Расчетный внутренний диаметр, Dвн, мм	Наружный диаметр принятой трубы консоли, Dприн, мм/толщина стенки, мм
2	5	120,72	133/4
3	10	118,44	127/4
4	15	115,97	127/4
5	20	113,27	121/4
6	25	110,29	121/4
7	30	106,94	114/4
8	35	103,11	114/4
9	40	98,62	108/4
10	45	93,11	104/4
11	50	85,87	95/3,5

Коэффициент расхода дает качественную оценку насадки и зависит от конструкции и качества изготовления. После определения (dт) – подбирается сопло по размеру данного типа из выбранного нами ряда, в котором размер сопел идет в последовательности ÷12; 13; (мм) и т. д. По этому соплу определяется рекомендуемый расход, который не должен отличаться от требуемого расхода в пределах (таблица 11).