Требования к дождевальным машинам (оросительным системам) и энергоемкость полива
Требования к дождевальным машинам и установкам. Различают агробиологические, экологические и технико-экономические требования. К агробиологическим следует отнести требования, обеспечивающие оптимальные (рациональные) условия снабжения растений водой, экологическим — сохранение почв и их плодородия и технико-экономическим — повышение производительности, снижение энергоемкости и т. п.
Агробиологические требования заключаются в следующем. Для достижения малоинтенсивного (бесстрессового) воздействия процесса орошения на растения отношение интенсивности водоподачи к интенсивности водопотребления должно находиться в пределах 1...50. Равномерность распределения воды на поле должна удовлетворять следующим требованиям: Кэф.п 0, 7; kнед.п kизб.п 0, 15. Отклонение от среднего слоя выпавшего дождя не должно превышать ±25% для машин с коротко- и сред неструйными и ±30% — с дальнеструйными аппаратами. Для сохранения растений от механических повреждений в процессе подготовки и проведения поливов коэффициент их повреждаемое должен быть 0, 5...2, 0%, а среднекубический диаметр капель дождя d 1 мм.
Экологические требования заключаются в следующем. С целью сохранения структуры и водопрочности почвенных агрегатов, активной жизнедеятельности микроорганизмов в почвообразовательном процессе и повышения плодородия почв содержание влаги в порах почвы должно находиться в пределах 70...90%, воздуха-10...30%, а отклонение от этих интервалов не должно превышать ±5%. Для предупреждения водной эрозии почвы скорость движения Ug потока воды в поливной борозде должна быть меньше критически допустимой ip из условий неразмываемости почвы, т. е. vq < u, а для предупреждения лужеобразования и стока средняя интенсивность дождя р должна быть меньше или равна скорости впитывания воды в почву, т. е. р s q Чтобы исключить разрушение почвенных агрегатов под действием ударов капель дождя, их диаметр не должен превышать 1, 5 мм для коротко- и средне-струйных и 1, 8 мм для дальнейструйных аппаратов.
Технико-экономические требования включают большое число показателей. Однако к наиболее важным из них относятся эффективное использование земли, производительность машин и энергоемкость выполняемого ими процесса. Коэффициент земельного использования, учитывающий потери площади под оросительной сетью и поливной техникой, должен быть равен или больше 0, 97.
Теоретически возможная производительность любой дождевальной машины или установки при заданной поливной норме m, мУга, может быть определена по формуле
Действительная производительность дождевальных машин, работающих в движении, как и любых других мобильных средств, зависит от ширины захвата, скорости движения и коэффициента использования рабочего времени. Разница заключается лишь в том, что во избежание образования луж на почвах с небольшой впитывающей способностью поливать можно не за один, а за несколько проходов. В таких случаях необходимое число проходов
Производительность машин, работающих позиционно, зависит от размера площади 5, орошаемой с одной позиции, и числа позиций z в смену, т. е. П = Sz. За продолжительность смены Т число позиций
где k — коэффициент использования рабочего времени; t — продолжительность полива с одной позиции.
Учитывая, что t = m/pcp a Pq, = Q/5, получим z = kTQ/mS. Подставив значение z в первоначальное выражение, получим
Так как Q = PcpS, a 5 = nr2, то формулу можно представить в виде
Из этого следует, что производительность в наибольшей мере зависит от радиуса действия струи г. Но одно и то же значение г можно получить при разных напорах If и диаметрах сопла d. Чтобы выбрать рациональное сочетание значений Н и rfg, нужно знать, какой из этих параметров оказывает большее влияние на энергоемкость процесса.
Энергоемкость процесса. Мощность струи, представляющая собой расход энергии в единицу времени,
где у — удельный вес воды.
Следует иметь в виду, что мощность, необходимая для привода насоса.
Характеристикой энергоемкости дождевальной машины или установки можно считать расход энергии на единицу производительности. Так как производительность П = CiQ, где q — коэффициент пропорциональности, то с;Я, где Сд = const.
Из полученного выражения следует, что удельный расход энергии пропорционален напору Я. Таким образом, наименее энергоемкими следует считать дождевальные машины и установки с короткоструйными насадками, а наиболее энергоемкими — машины, оборудованные дальнеструйными аппаратами.
Технико-экономическими требованиями предусматривается ограничение удельного расхода энергии £„ на 1 м3 поливной воды в следующих пределах: 20,5... 1,5 кВт-ч/м3для дождевальных машин и установок и Е s. 0,05...0,2 кВт • ч/м3 для установок капельного и внутрипочвенного орошения.
Агробиологические требования заключаются в следующем. Для достижения малоинтенсивного (бесстрессового) воздействия процесса орошения на растения отношение интенсивности водоподачи к интенсивности водопотребления должно находиться в пределах 1...50. Равномерность распределения воды на поле должна удовлетворять следующим требованиям: Кэф.п 0, 7; kнед.п kизб.п 0, 15. Отклонение от среднего слоя выпавшего дождя не должно превышать ±25% для машин с коротко- и сред неструйными и ±30% — с дальнеструйными аппаратами. Для сохранения растений от механических повреждений в процессе подготовки и проведения поливов коэффициент их повреждаемое должен быть 0, 5...2, 0%, а среднекубический диаметр капель дождя d 1 мм.
Экологические требования заключаются в следующем. С целью сохранения структуры и водопрочности почвенных агрегатов, активной жизнедеятельности микроорганизмов в почвообразовательном процессе и повышения плодородия почв содержание влаги в порах почвы должно находиться в пределах 70...90%, воздуха-10...30%, а отклонение от этих интервалов не должно превышать ±5%. Для предупреждения водной эрозии почвы скорость движения Ug потока воды в поливной борозде должна быть меньше критически допустимой ip из условий неразмываемости почвы, т. е. vq < u, а для предупреждения лужеобразования и стока средняя интенсивность дождя р должна быть меньше или равна скорости впитывания воды в почву, т. е. р s q Чтобы исключить разрушение почвенных агрегатов под действием ударов капель дождя, их диаметр не должен превышать 1, 5 мм для коротко- и средне-струйных и 1, 8 мм для дальнейструйных аппаратов.
Технико-экономические требования включают большое число показателей. Однако к наиболее важным из них относятся эффективное использование земли, производительность машин и энергоемкость выполняемого ими процесса. Коэффициент земельного использования, учитывающий потери площади под оросительной сетью и поливной техникой, должен быть равен или больше 0, 97.
Теоретически возможная производительность любой дождевальной машины или установки при заданной поливной норме m, мУга, может быть определена по формуле
Действительная производительность дождевальных машин, работающих в движении, как и любых других мобильных средств, зависит от ширины захвата, скорости движения и коэффициента использования рабочего времени. Разница заключается лишь в том, что во избежание образования луж на почвах с небольшой впитывающей способностью поливать можно не за один, а за несколько проходов. В таких случаях необходимое число проходов
n = m/h,
где т — поливная норма, мм; А — слой воды, вылитый за один проход, мм.Производительность машин, работающих позиционно, зависит от размера площади 5, орошаемой с одной позиции, и числа позиций z в смену, т. е. П = Sz. За продолжительность смены Т число позиций
z = kT/t,
где k — коэффициент использования рабочего времени; t — продолжительность полива с одной позиции.
Учитывая, что t = m/pcp a Pq, = Q/5, получим z = kTQ/mS. Подставив значение z в первоначальное выражение, получим
Ω = кTQ/m
Так как Q = PcpS, a 5 = nr2, то формулу можно представить в виде
Ω = πkpср rT/m.
Из этого следует, что производительность в наибольшей мере зависит от радиуса действия струи г. Но одно и то же значение г можно получить при разных напорах If и диаметрах сопла d. Чтобы выбрать рациональное сочетание значений Н и rfg, нужно знать, какой из этих параметров оказывает большее влияние на энергоемкость процесса.
Энергоемкость процесса. Мощность струи, представляющая собой расход энергии в единицу времени,
Nстр = γQH
Nстр = γμπdH√2gH/4
Nстр = γμπdH√2gH/4
где у — удельный вес воды.
Следует иметь в виду, что мощность, необходимая для привода насоса.
Характеристикой энергоемкости дождевальной машины или установки можно считать расход энергии на единицу производительности. Так как производительность П = CiQ, где q — коэффициент пропорциональности, то с;Я, где Сд = const.
Из полученного выражения следует, что удельный расход энергии пропорционален напору Я. Таким образом, наименее энергоемкими следует считать дождевальные машины и установки с короткоструйными насадками, а наиболее энергоемкими — машины, оборудованные дальнеструйными аппаратами.
Технико-экономическими требованиями предусматривается ограничение удельного расхода энергии £„ на 1 м3 поливной воды в следующих пределах: 20,5... 1,5 кВт-ч/м3для дождевальных машин и установок и Е s. 0,05...0,2 кВт • ч/м3 для установок капельного и внутрипочвенного орошения.
