《设施农业工程学》课程设计.docx
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1、 设施农业工程学课程设计设施农业工程学课 程 设 计学校河海大学 班级07 级设农 1 班学号0716020234姓名景亚红2023 年 7 月 1 日2023 年 7 月 9 日第 10 页共 18 页名目一、根本状况31、地理位置与地形32、土壤条件与种植状况33、气候条件34、水源资料3二、微灌系统规划设计参数4三、灌水器选择4四、微灌工程的规划布置51、工程规划52、管网布置5(1) 毛管与喷头布置。5(2) 干、支管布置。5(3) 掌握、调整和保护设备布置。6五、浇灌及微灌系统工作制度确实定61、一次浇灌用水量灌水定额计算62、设计灌水周期的计算63、一次灌水连续时间计算74、轮灌组
2、数计算7六、系统流量推算8七、管网水力计算81、毛管上允许安装微喷头数及毛管允许最大长度82、毛管水力计算93、支管及干管水力计算94、干管水力计算105、泵型选择10八、首部枢纽的设计11九、工程用材量单11十、工程技术经济分析 1、工程投资132、年运行治理费133、增产效益计算134、经济分析13投资回收年限计算14效益费用比14十一、微灌系统部件安装使用说明书151、产品性能特点152、使用说明16试运转16(2)各零部件的使用16正常使用173、留意事项174、维护和保养185、水泵的使用与维护保养18一、根本状况1、地理位置与地形该蔬菜园区位于徐州地势平坦地区2、土壤条件与种植状况
3、质地:沙壤土容重:1.50 gcm3田间持水率占土壤体积33%作物:番茄、辣椒、茄子株距:30cm;行距:大行 50cm,小行 30cm亩产:番茄 1.0t;辣椒 1.0t;茄子 1.0t依据温室工程设计手册表 7-23,自行选择3、气候条件徐州为暖温带半潮湿季风气候,四季清楚,夏无酷暑,冬无严寒, 年平均气温为 14。年日照时数为 22842490 小时,日照率为 52%57%。多年平均降水量为 860mm,雨季 6 到 9 月降水为全年降水的56%,可达 590mm,其中 1 到 3 月降水较少。多年平均风速 3.5m/s。土壤温度和冻土层深度历年10 年80cm 内土温在 12以上,冻土
4、层深度为 240cm4、水源资料假定水源为井水,水量充分,水质满足浇灌要求,不记提水高度无视蓄水池,不记水井建设费用。二、微灌系统规划设计参数该区属于暖温带半潮湿季风气候,夏季高温潮湿,以番茄结果器水分消耗量最大,依据资料,本设计承受的设计参数如下1、微喷灌设计日耗水强度Ed =8mm/d2、设计工作压力hd=200kPaP3673、微喷灌均匀度Cu=95%14、流量偏差qv 与工作压力偏差Hvqv=20%, Hv=q (1 + 0.121 - x q xvxv) =41%流态指数 x=0.5 的灌水器5、喷灌强度沙壤土允许值15mm/h 6、浇灌水有效利用率 =90%温室设计手册P364 7
5、、设计潮湿土层深度Z=0.3m8、设计土壤潮湿比考虑番茄、辣椒、茄子的生长适宜土壤潮湿比资料,选择P=80% 9、 设计温度修正系数设计温度为 20,温度修正系数 为 1.00三、灌水器选择选择微喷灌形式的灌水器。由于温室内高温高湿,为满足沙壤土喷灌强度较低,番茄种植室内雾化程度低的要求,选择旋转式微喷头WPX。该微喷头在 20m 工作水头时的流量为 50L/h,潮湿直径为5.5 m,平均喷洒强度为 mm/h,喷头的流态指数x=0.50。四、微灌工程的规划布置1、工程规划徐州蔬菜生产基地一连片日光温室,单栋温室长宽为509m, 每栋之间间隔为 4m,中间有一道路宽 10m,将地块分为东西两大块
6、, 以路为中心对称分布,共 24 个温室。依据蔬菜生产基地的的总体规划,水源在基地北边,是一水井。为了削减输水干管长度,节约投资, 系统首部枢纽布置在水源四周,用干管将压力水流输送进微喷管网。2、管网布置(1) 毛管与喷头布置。作物沿南北方向成行种植,毛管沿东西方向布置,每栋温室内布置两条毛管,与北墙距离分别为2.8m、6.5m。微喷头用一条长0.6m, 直径 4mm 的软管与毛管连接,微喷头距地高度 2.2m。微喷头的组合方式为等腰三角形,同一条毛管上两相邻微喷头的间距Se=3.0m,相邻两根毛管的间距 Sl=3.7m。组合喷灌强度计算:s= qh= 50 0.9 =4.1mm/h,SeSl
7、3.0 3.7s=4.115,符合要求。为使喷灌水尽量不喷洒在温室墙体上,毛管布置向中心收缩。有少量区域不被理论喷洒面积掩盖,然而此区域占总浇灌面积比例极 小,可以无视。依据水力计算结果知见第七局部毛管允许最大长度为 78m,毛管直径D=16mm。每条毛管上有 16 个出水口,16 个微喷头.(2) 干、支管布置。干管南北走向埋入温室区道路中间地下,支管与干管垂直,从干管连接到温室内。(3) 掌握、调整和保护设备布置。在水泵的出口处安装逆止阀。干管进口处、支管出口处安装掌握阀门,干管的末尾安装冲泥、排水阀。在干管上端安装进、排气阀。压力调整装置装在毛管进口。五、浇灌及微灌系统工作制度确实定1、
8、一次浇灌用水量灌水定额计算I= 1000abZPh= 1000abZP =h式中I一次灌水量,mm; 最大有效水重量田间持水率,占土壤体积,取 33% 有效水分含量,取 40%; P土壤潮湿比,80%; Z打算潮湿土层深度,取 0.3mh 浇灌水的利用率;取 90%将以上数据带入公式中计算得设计一次灌水量I= 1000 0.4 0.33 0.8 0.3 =35.2 mm0.92、设计灌水周期的计算两次灌水之间的时间间隔又称灌水周期或轮灌周期,计算公式为T= IEa式中 Ea作物日耗水量,依据番茄需水量取Ea=8mmdT轮灌周期,d。将I 和 Ea值代入公式计算得T= 35.2 =4.4d,取
9、T=4d83、一次灌水连续时间计算一次灌水连续时间与微灌系统的水力学性能和工作压力有关,可用下式计算:t= ISeSlh q式中t一次灌水时间,hI一次灌水量,mm Se毛管上相邻微喷头间距, 3.0m Sl毛管间距, 3.7m q灌水器流量,L/h 浇灌水有效利用率, =0.9代入公式可得t= 35.2 3.0 3.7 =8.7h,取 t=9h0.9 504、轮灌组数计算N c TtN轮灌组数目 c微喷灌系统一天运行时间,取 12h T轮灌周期,dt一次灌水时间,h因此可得轮灌组数目N12 4 =5.39本着经济高效、便利操作治理的原则,将灌区划分为 4 个轮灌组。轮灌组的具体划分见表。六、
10、系统流量推算1、毛管流量计算Q 毛=nq=1650=800(L/h)2、支管流量计算Q 支=2Q 毛=2800=1600(L/h)3、干管流量的推求干管流量按不同轮灌组从下之上推求。Q 干=6Q 支=61600=9600L/h七、管网水力计算计算水头损失承受勃拉休斯方程:D H= 8 . 4 10 4Q 1 . 75 LFD 4 . 751、毛管上允许安装微喷头数及毛管允许最大长度毛管上出水口流量qd=50L/h,毛管直径D=16mm以阅历确定,取局部水头损失系数=1.1,按式5-51”计算得毛管上允许的出5.533 D4.75 h H 0.3636水口数目Nm = dv + 0.52kSq1
11、.75d5.533164.75 20 0.41 0.3636= + 0.521.1 3.0 501.75=26.4,取Nm=26毛管允许最大长度Lm=NmS=263.0=78m所选用的毛管长度分别为 48m、46.5m,x进口端至第一个出水口的距离与孔口间距之比为 1、0.5,毛管上安装的微喷头数都为16 个。2、毛管水力计算Q=0.8 m毛3 /h,L 毛=48m,D 毛=16mm。局部水头损失系数 =1.1。孔口数 N=16,x=1,m 取 1.75,查表得,多口系数F=0.395.DH=8 . 4 104 kQ1 . 75LF毛实际D4 . 75=8 . 4 100 . 8 1 . 75
12、4 1 . 1 480 . 395164 . 75=2.26m令最不利位置点A 点的压力H = h=hd DH =20- 2.26 =18.87mAmin22则毛管进口B 点的压力HB=HA+ DH=18.87+2.26=21.13m毛3、支管及干管水力计算DH= h H - DH=2020%-2.26=1.74m支dv毛Q=1.6 m支3/h, L支=6.0+2.6=8.6m考虑支管悬挂在空中的距离,局部水头损失系数 =1.05。支管上以三通方式与 2 条毛管相连,取F=1.令支管上的实际损失水头与支管的允许损失水头相等,DH=8 . 410支Q1 . 75k4LFD4 . 75= 8 .
13、4 101 . 6 1 . 754 1 . 05 8 . 6 1解得D=1.74m=18.30mm,18.25D 4 . 75支选用直径为 20mm 的PE 管1 . 6 1 . 75则DH= 8 . 4 10 4 1 . 05 8 . 6支实际20 4 . 75DH = DH实=1.14m+ DH毛实际支实际=2.26+1.14=3.40(m) 4m,满足要求。4、干管水力计算干Q =9.6 m 3 /h,N=6,x=0.5,F=0.401L 干=71.5m,L 干”=107.65m,L 干= L 干+L 干”=179.15m,假设D 干=63mm则DH = DH + DH ”干干干=8.4
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