TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0006 Növénytermesztés gépei I.
Öntözés gépesítése V. Előadás anyag Dr. Molnár Tamás Géza Ph.D főiskolai docens SZTE MK Műszaki Intézet
Öntözés gépesítése Agrotechnikai követelmények
Öntözés gépesítése A talaj vízkészletének növelése Az öntözéshez köthető műveletek: - tápanyag kijuttatás Fő szerkezeti egységek: 1. szivattyú - fagyvédelmi öntözés 2. csővezeték - növényvédő szer kijuttatás 3. szóró-elemek Agrotechnikai követelmények: • energiatakarékos, a növényzet ne károsodjon, minimális taposási kár • ne képezzen tócsákat, ne rombolja a talajszerkezetet • ne legyen nagy a párolgási és szivárgási veszteség • szabályozható vízmennyiség • legyenek alkalmasak fagyvédelemre
Öntözés gépesítése Öntözési módok I. • vízszerzés, kiemelés, szállítás, szétosztás • természetes v. mesterséges vízfolyásból, tóból, felszín alatti kutakból, víztározókból • vízszállítás: nyílt csatornákban csővezetékekben
Öntözés gépesítése Öntözési módok II.
Öntözés gépesítése Öntözési módok II.
Öntözés gépesítése Felszín feletti öntözőberendezések
Esőszerű öntözés : cseppek formájában jut a növényre, talajra, nyomás alatti csővezetékek, szórófejek, cseppképzés, víztakarékos, jól szabályozható
Öntözés gépesítése Felszíni öntözőberendezések Mikroöntözés jellemzői 1. kis nyomáson, kis mennyiségek a növény közelébe, ültetvények, szántóföldi,zöldségtermesztés
Csörgedeztető öntözés: • megfelelően lejtős terület az áthaladó víz talajba szivárog sűrű soros növények
Árasztásos öntözés jellemzői •legrégibb, parcellákra osztott öntözési terület, gátakkal elválasztva, egyenletes vízborítás sík területen •Rizstermesztés, gyepöntözés
Öntözés gépesítése Felszín alatti öntözőberendezések
Felszín alatti öntözés jellemzői • perforált cső, kicsi párolgási veszteség, beruházás igényes
Öntözés gépesítése Öntöző szórófejek I.
Öntözés gépesítése Öntöző szórófejek II. Forgó rendszerű • Széles körben elterjedtek • A szórófej forgatása hajtószerkezettel • Vízszintes síkban mozgó lengőkar tekercsrugó ellenében kimozdul, majd visszaütődik. • Egy v. kettő sugárcső • Cserélhető fúvókák Függőleges síkban mozgó lengőkaros: • Járva üzemelő 220 – 2400-os szektorban öntöz, lassú öntözés, gyors visszaállás Kiválasztás: 1. A szórófej intenzitása kisebb legyen a talaj víznyelő képességénél 2. A növény levelét nem sértő cseppméret •
Öntözés gépesítése Öntöző szórófejek III.
Öntözés gépesítése Áramlástani alapok Nyomás, felületegységre ható erő:
F N p = KK 2 A m
Általában a túlnyomást mérjük A folyadékoszlop nyomása:
p = ρ ⋅g ⋅h
A térfogatáram: az áramlási
m3 Q = A ⋅ v KK s
keresztmetszet és a sebesség szorzata
A kontinuitás tétele:
változó keresztmetszetekben azonos térfogatáramok
A1 ⋅ v1 = A2 ⋅ v 2
Öntözés gépesítése Bernoulli-egyenlet: az áramló víz energia-megmaradási törvénye
ρ ⋅ v12 ρ ⋅ v22 ρ ⋅ g ⋅ h1 + p1 + = ρ ⋅ g ⋅ h 2 + p2 + 2 2 Az áramló víz súrlódása miatt pv nyomásveszteséggel kell számolni!
Az áramlás jellege: • lamináris, tubulens (kerülendő) A csövek áramlási vesztesége: az áramlás a cső két vége közötti nyomáskülönbség hatására áramlási ellenállások, nyomásesés.
λ
veszteségtényező, 0,02 – 0,03 a gyakorlatban
Ív, csőelágazás, további veszteségek Ellenállás tényezővel ξ vesszük figyelembe
l ρ ⋅v2 ∆p = λ ⋅ ⋅ d 2
v2 ∆p = ξ ⋅ ρ ⋅ 2
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek I.
Öntözés gépesítése
450
600
400 500 350 300
400
250 300 200 150
200
100 100 50 0
0 1968 1973 1978 1983 1988 1993 1995 1996 1997 1998 1999
Évek ÖNTÖZÖTT TERÜLET
Forrás: Pfau 2000.
CSAPADÉK A VEGETÁCIÓS IDŐSZAKBAN
mm
1000 ha
AZ ÖNTÖZÉS ALAKULÁSA MAGYARORSZÁGON
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek összefoglalása
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek II.
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek III.
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek IV.
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek V.
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek VI.
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek VII.
Öntözés gépesítése Öntözési módok és módszerek VIII.
Öntözés gépesítése Mikro öntözési módok I.
Öntözés gépesítése Mikro öntözési módok II.
Öntözés gépesítése Az öntözési módok értékelésnek szempontjai
Öntözés gépesítése Öntözővíz minősége I.
Öntözés gépesítése Öntözővíz minősége II.
Öntözés gépesítése Az öntözés célja szerint vannak…. I.
Öntözés gépesítése Az öntözés célja szerint vannak…. II.
Öntözés gépesítése Öntözéses gazdálkodás I.
Öntözés gépesítése Öntözéses gazdálkodás II.
Öntözés gépesítése Öntözéses gazdálkodás III.
Öntözés gépesítése ÖNTÖZÉSI MÓDOK BERUHÁZÁSI KÖLTSÉGEI
Öntözési mód Lineár öntöző berendezés Csepegtető öntöző berendezés Öncsévélős öntöző berendezés *Támogatás nélkül **Terület kiépítésével együtt
Beruházás ** mFt/ha 500 – 650 600 – 700 400 – 550
Öntözés gépesítése Folyadékkal mûködõ áramlástechnikai gépek Szivattyúk
Erõgépek
Vízturbinák
Hidraulikus erõátviteli gépek
Vizi- Térfogatkiszorítású Forgó mozgást adó kerekek hidraulikus hidromotorok munkahengerek
Örvényszivattyúk
Térfogatkiszorítású szivattyúk
Sugárszivattyúk
Axiál szivattyúk Dugattyús szivattyúk
Centrifugál szivattyúk
Félaxiál szivattyúk
Forgó mozgást végzõ térfogatkiszorízású sziv.
Öntözés gépesítése Szivattyúk jellemzése I. Típusai: • örvényszivattyúk, centrifugál, • csavarlapátos, szárnylapátos
Szivattyú jellemzők: 1. térfogatáram: Q [m3/s, m3/h] 2. össznyomás: psz[bar, Pa] 3. szívóképesség: hkr[m]
A szivattyú teljesítmény-igénye: A szivattyú hatásfoka: 0,6 – 0,85 a gyakorlatban!
P=
Q ⋅ p sz
η
KK[W ]
Centrifugál szivattyú I. Csigaházas, a járókerék forgási irányában fokozatosan bővül. Indítási feltétel: a szívócső és a szivattyú vízzel fel legyen töltve! • • • •
a forgó járókerék csatornáiból a víz a centrifugális erő hatására sugárirányban a nyomótérbe áramlik a bővülő nyomócsonkban a sebességi energia egy része nyomási energiává alakul a járókerék közepén nyomáscsökkenés, szívóhatás nagyobb nyomásigény esetén többfokozatú szivattyú!
Öntözés gépesítése Szivattyúk jellemzése II. Centrifugál szivattyú II. Q
v
P' m
h'v
P' m
P' m
P t
Q
nyomócsonk
v
járókerék lapátok
csigaház csapágyak tengely szívócsonk
tömszelence
Jellemző paraméterek: • Q, térfogatáram: 1 – 200 l/s • psz túlnyomás 0,2 – 1,2 MPa • Hsz felszívóképesség: 4 -6 m • „0,6 MPa „ felett esőztető öntözésre, alatta vízemelésre alkalmazzuk!
Öntözés gépesítése Szivattyúk jellemzése III. Csavarlapátos szivattyú: Kúpos agyon 3 -5 csavarmenetű lapát A víz áramlása az agy palástjával párhuzamos: • Térfogatáram: 30 -800 l/s • Túlnyomás: 40 -160 kPa • Felszívóképesség: 2 - 4 m • Vízátemelés
Szárnylapátos szivattyú: Nagy térfogatáram, csatornahálózatok vízellátása a járókeréken 3 – 4 szárnylapát Hengeres szivattyúház • Térfogatáram: 100 – 800 l/s • Túlnyomás: 10 – 100 kPa • Felszívóképesség: < 1 m
Öntözés gépesítése Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése I. 1. 2. 3. 4. 5.
hajtás: dízel v. villanymotorral közös vázra építve légtelenítés, kézi működtetésű dugattyús v. membrános szivattyúval! dízelmotoros szivattyúhajtás, kipufogócsőbe szerelt injektoros légtelenítő Légtelenítés előtt a nyomócsonkot tolózárrral zárjuk
Csővezetékek és szerelvények: • Anyag: horganyzott acél, alumínium, műanyag • Hegesztett karimás csatlakozás • irányváltoztatás: 300 , 450 , 600 , 900-os ívekkel Csővezetékek elzárása: tolózár, szelep • Szívócső végén lábszelep, szűrőkosár • Hordozható és beépített változatok
Gyorskapcsoló: • gömbszelet alakú pozitív • csonkakúp alakú negatív csővég • gumigyűrű tömítés
Öntözés gépesítése Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése II. Dízelmotorral hajtott szivattyú gépegység
Egy lineár öntözőberendezés lehetséges villamosítása
Öntözés gépesítése Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése III • A csőtagok hossza: 6 m • Szárnyvezeték átmérő: 65 – 85 mm • Fővezeték átmérő: 130 – 160 mm Fontosabb csőidomok és szerelvények: • hattyúnyakcső • tolózáras T idom • csonkos cső • végelzáró Beépített csővezetékek a fagyhatár alatt!
Szórófejek: A vízsugár, a nehézségi erő, a légellenállás és a turbulens mozgás hatására cseppekre bomlik A szórófejek jellemzői: nyomás, térfogatáram, szórási sugár, intenzitás (vízborítás mm.ben, egységnyi idő alatt) Szórófej-jelleggörbék: q - p
Öntözés gépesítése Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése IV H Pö NPSH η
n=áll.
Affin parabola
P (Q) ö
H opt H Q1 1
η max
H Q 2 2
H (Q)
η ( Q)
η [%] 80 70 60
NPSH (Q)
η (Q)
50 40 Q l min
Qopt
ω w u
1
1 v1
v
2
u w
2
2
Q
10
20
30
40
Öntözés gépesítése Szivattyú megoldások
Öntözés gépesítése Öntöző szórófejek Forgó rendszerű •Széles körben elterjedtek •A szórófej forgatása hajtószerkezettel •Vízszintes síkban mozgó lengőkar tekercsrugó ellenében kimozdul, majd visszaütődik. •Egy v. kettő sugárcső •Cserélhető fúvókák Függőleges síkban mozgó lengőkaros: • Járva üzemelő 220 – 2400-os szektorban öntöz, lassú öntözés, gyors visszaállás Kiválasztás: 1. A szórófej intenzitása kisebb legyen a talaj víznyelő képességénél 2. A növény levelét nem sértő cseppméret
Öntözés gépesítése Esőztető öntözőberendezések I. • • • • •
álló helyzetben üzemelő, kézi áttelepítéssel mozgás közben öntöző, csévélhető, többtámaszú Kézi áttelepítés a szükséges vízborítás után Gépi áttelepítés: hossz v. keresztirányban mozgó traktor v. beépített motor Mozgás közben üzemelő esőztető öntözőberendezések
Dobmeghajtás az öntözővíz energiájával, áttelepítés
Öntözés gépesítése Esőztető öntözőberendezések II. Csévélhető tömlős öntöző berendezés kemény polietilén cső vonórúd
dob
sebesség egyenletesítő
szórófej
megkerülő vezeték kapcsolója sebesség turbina választó
szórófej-kocsi
csővezető
kocsi emelő
Öntözés gépesítése Esőztető öntözőberendezések III. Öntözőkonzol
Lineár öntözőgépek I.
Dízelmotor hajtja, nyílt csatorna a víznyerőhely, automatikus mozgás!
Öntözés gépesítése Esőztető öntözőberendezések IV. Lineár öntözőgépek II
Energiatakarékos technológiák: Mikroöntözés: az öntözővizet közvetlenül a növényhez vezetik, • kis térfogatáramú csepegtetők, • mikroszórófejek, könnyezőcsövek Kombinált technológiák: vegyszerkijuttatás
Öntözés gépesítése Esőztető öntözőberendezések VI. 1. Példa
Határozza meg az álló helyzetben üzemelő öntöző berendezés esetében az öntözővíz kijutatásának idejét, és a működtető motor teljesítményét?
Adatok: Q= 0,015m3/s = 54 m3/h H = 46 m η = 0,65 T =6336 m2 h = 30 mm ρ =1000 kg/m3
1. Intenzitás meghatározása: m3 Q h = 0,0085227 m = 8,5227 mm i= = T 6336m2 h h 54
2. Öntözővíz kijutatásának ideje:
t =? [h] Pm =? [kW]
t=
3. Hasznos szivattyú teljesítmény meghatározása:
h 30mm = = 3,52h = 211,2min i 8,5227 mm h
m3 kg m Ph = Q ⋅ ρ ⋅ g ⋅ H = 0,015 ⋅ 1000 3 ⋅ 9,81 2 ⋅ 46m = 6768,9W = 6,768kW s m s
4. Motor teljesítményének meghatározása: ηSz =
Phasznos Phasznos P 6,768kW = ⇒ PMotor = h = = 10,4kW Pbefektetet Pmotor ηSz 0,65
Öntözés gépesítése Esőztető öntözőberendezések VII. 2. Példa
Határozza meg a mozgás közben üzemelő öntöző berendezés esetében a működtető motor teljesítményét és a haladási sebességet ?
Adatok: Q= 182m3/h = 0,0505 m3/s 1. Időegység alatt lefedett terület meghatározása H = 28 m η = 0,75 2 m3 18200m m ' 182 h = 10 mm =0,01 m Q A = B ⋅ v ⇒ = 25,1381 ' 2 h = 18200m h A = = ρ =1000 kg/m3 724m h h 0,01m B=724 m v =? [m/h] Pm =? [kW]
3. Hasznos szivattyú teljesítmény meghatározása: m3 kg m Ph = Q ⋅ ρ ⋅ g ⋅ H = 0,0505 ⋅ 1000 3 ⋅ 9,81 2 ⋅ 28m = 13871W= 13,871kW s m s
4. Motor teljesítményének meghatározása: η Sz =
Phasznos P P 13,871kW = hasznos ⇒ PMotor = h = = 18,495kW Pbefektetet Pmotor η Sz 0,75
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
