Öntözés gépesítése V. El ő adás anyag

Öntözés gépesítése V. El ő adás anyag

TÁMOP-4.1.1.F-14/1/KONV-2015-0006 Növénytermesztés gépei I.

Dr. Molnár Tamás Géza Ph.D f ő iskolai docens

SZTE MK

M ű szaki Intézet

Öntözés gépesítése

Agrotechnikai követelmények

Az öntözéshez köthető műveletek:

- tátápanyag kijuttatpanyag kijuttatááss - fagyvfagyvédelmi édelmi ööntntöözzééss

- nönövvéényvényvédődő szer kijuttatászer kijuttatáss Agrotechnikai követelmények:

• energiatakarékos, a növényzet ne károsodjon, minimális taposási kár

•• ne kéne képezzen tpezzen tóócscsáákat, ne rombolja a talajszerkezetetkat, ne rombolja a talajszerkezetet

• ne legyen nagy a párolgási és szivárgási veszteség

•• szabászabályozhatlyozhatóó vvízmennyisízmennyiséégg

• legyenek alkalmasak fagyvédelemre

FFőőszerkezeti egysszerkezeti egységek:égek:

1. szivattyú 2. csővezeték 3. szóró-elemek

Öntözés gépesítése

A talaj vízkészletének növelése

• vívízszerzézszerzés, kiemels, kiemeléés, szás, szállíllíttás, szás, széétosztátosztáss

• termétermészetes v. mestersszetes v. mestersééges vges víízfolyzfolyáásbsbóól, l tóból, felszín alatti kutakból, vvííztztáározrozóókbkbóóll

• vívízszázszállllííttáás: nyís: nyílt csatornált csatornákban kban cscsőővezetévezetékekbenkekben

Öntözés gépesítése

Öntözési módok I.

Öntözés gépesítése

Öntözési módok II.

Öntözés gépesítése

Öntözési módok II.

Öntözés gépesítése

Felszín feletti öntöz ő berendezések

Esőszerű öntözés : cseppek formájában jut a növényre, talajra, nyomás alatti csővezetékek, szórófejek, cseppképzés, víztakarékos, jól szabályozható

Öntözés gépesítése

Felszíni öntöz ő berendezések

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 öntöz ő berendezések

Felszín alatti öntözés jellemzői

• perforált cső, kicsi párolgási veszteség, beruházás igényes

Öntözés gépesítése

Öntöz ő szórófejek I.

ForgóForgó rendszerrendszerűű

• Széles körben elterjedtek

• A szórófej forgatása hajtószerkezettel

•• VíVízszintes szszintes sííkban mozgkban mozgóó lenglengőőkar tekercsrugkar tekercsrugóó ellen

ellenéébenben 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

Öntöz ő szórófejek II.

Öntözés gépesítése

Öntöz ő szórófejek III.

NyomáNyomás, fels, felületegysületegységre hatégre hatóó erőerő::

m

N A

p = F K K

Általában a túlnyomást mérjük A folyad

A folyadékoszlop nyomékoszlop nyomáása:sa:

p = ρ ⋅ g ⋅ h

A térfogatáram: az ááramlramláási si keresztmetszet

keresztmetszet éés a sebesss a sebesséég szorzatag szorzata s v m

A Q

3

K

⋅ K

=

A kontinuitás tétele: változó keresztmetszetekben azonos térfogatáramok

2 2

1

1

v A v

A ⋅ = ⋅

Öntözés gépesítése

Áramlástani alapok

2 p v

h 2 g

p v h

g

2 2 2

2 2

1 1

1

⋅ + ρ +

⋅

⋅ ρ

⋅ = + ρ

+

⋅

⋅ ρ

Az áramló víz súrlódása miatt p_v 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.

Ív, csÍv, csőőeleláágazgazáás, tovs, továábbi vesztesébbi veszteségekgek Ellen

Ellenáálllláás ts téényeznyezőővel vesszvel vesszüük figyelembek figyelembe

2 v

d

p = ⋅ l ⋅ ⋅

∆ λ ρ

λ

2 v

p = ⋅ ⋅

∆ ξ ρ

ξ

Öntözés gépesítése

Bernoulli-egyenlet: az áramló víz energia-megmaradási törvénye

Öntözés gépesítése

Öntözési módok és módszerek I.

Öntözés gépesítése

AZ ÖNTÖZÉS ALAKULÁSA MAGYARORSZÁGON

Forrás: Pfau 2000.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

1968 1973 1978 1983 1988 1993 1995 1996 1997 1998 1999 Évek

1000 ha

0 100 200 300 400 500 600

mm

ÖNTÖZÖTT TERÜLET CSAPADÉK A VEGETÁCIÓS IDŐSZAKBAN

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

Öntöz ő víz min ő sége I.

Öntözés gépesítése

Öntöz ő víz min ő sége 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

*Támogatás nélkül

**Terület kiépítésével együtt

400 – 550 Öncsévél ő s öntöz ő

berendezés

600 – 700 Csepegtet ő öntöz ő

berendezés

500 – 650 Lineár öntöz ő berendezés

Beruházás **

mFt/ha

Öntözési mód

áramlástechnikai gépek

Vízturbinák Vizi- Térfogatkiszorítású hidraulikus

Forgó mozgást hidromotorok

Örvényszivattyúk

Centrifugál

Axiál szivattyúk

Félaxiál

Térfogatkiszorítású

Dugattyús szivattyúk Forgó mozgást végzõ

Sugárszivattyúk Erõgépek

kerekek

Szivattyúk Hidraulikus

erõátviteli gépek

adó munkahengerek

szivattyúk

térfogatkiszorízású sziv.

szivattyúk

szivattyúk

Folyadékkal mûködõ

Öntözés gépesítése

[ ] ^W

p

P Q

K K η

= ⋅

A szivattyú hatásfoka: 0,6 – 0,85 a gyakorlatban!

A szivattyú teljesítmény-igénye:

Szivattyú jellemzők:

1. térfogatáram: Q [m³/s, m³/h]

2. össznyomás: p_sz[bar, Pa]

3. szívóképesség: h_kr[m]

• a forgó járókerék csatornáiból a víz a centrifugcentrifugális erális erőő hatáhatássáára sugra sugáriráriráányban a nyomnyban a nyomóóttéérbe rbe ááramlikramlik

• a bbővővüüllőő nyomónyomócsonkban a sebesscsonkban a sebesséégi energia egy gi energia egy rrésze nyomésze nyomáási energisi energiáávváá alakulalakul

• a jjáárróókerkeréék kk köözepzepéén nyomán nyomáscsscsöökkenkkenééss, szívóhatás

•• nagyobb nyomnagyobb nyomásigásigény esetény esetéén tn tööbbfokozatbbfokozatúú szivattyúszivattyú!!

Centrifugál szivattyú I.

Csigah

Csigaháázas, a jzas, a jáárróókerkeréék forgk forgáási irsi iráánynyáábanban fokozatosan bővül. IndíIndíttáási feltsi feltéétel: tel:

a szía szívvóócscsőő és a szivattyés a szivattyúú vívízzel fel legyen tzzel fel legyen tööltve!ltve!

Típusai:

• örvényszivattyúk, centrifugál,

• csavarlapátos, szárnylapátos

Öntözés gépesítése

Szivattyúk jellemzése I.

P'm P'm P'm

Qv

Pt

Qv h'v

szívócsonk

járókerék nyomócsonk

tömszelence

csapágyak csigaház

tengely lapátok

Jellemző paraméterek:

• Q, térfogatáram: 1 – 200 l/s

• p_sztúlnyomás 0,2 – 1,2 MPa

• H_szfelszívóképesség: 4 -6 m

•• „0,6 MPa „0,6 MPa „„ felett esfelett esőőztetztetőő öntöntözözéésresre, , alatta

alatta vvíízemelzemeléésre alkalmazzuk!sre alkalmazzuk!

Centrifugál szivattyú II.

Öntözés gépesítése

Szivattyúk jellemzése II.

Csavarlapátos szivattyú:

Kúpos agyon 3 -5 csavarmenetű lapát A víz áramlása az agy palástjával párhuzamos:

• TTérfogatérfogatááram: 30 ram: 30 --800 l/s800 l/s

•• TTúlnyomúlnyomás: 40 ás: 40 --160 kPa160 kPa

•• FelszíFelszívvókókéépesspesséég: 2 -g: 2 - 4 m4 m

•• VíVízázátemeltemelééss

Nagy térfogatáram, csatornahcsatornaháállóózatok vzatok víízellzellááttáásasa a járókeréken 3 – 4 szárnylapát Hengeres szivattyHengeres szivattyúúhháázz

•• TTéérfogatrfogatááram: 100 ram: 100 –– 800 l/s800 l/s

•• TTúúlnyomlnyomáás: 10 s: 10 –– 100 kPa100 kPa

•• FelszFelszíívvóókkéépesspesséég: g: << 1 m1 m

Sz Sz á á rnylap rnylap á á tos szivatty tos szivatty ú ú : :

Öntözés gépesítése

Szivattyúk jellemzése III.

CsCsőővezetévezetékek kek éés szerelvs szerelvéények:nyek:

• Anyag: horganyzott achorganyzott acél, alumél, alumíínium, nium, mműűanyaganyag

•• Hegesztett karimáHegesztett karimás csatlakozs csatlakozásás

• irányváltoztatás: 3030^{0 0} , 45, 45^{0 0} , 60, 60^{0 0} , 90, 90⁰⁰-os -os íívekkelvekkel

CsCsőővezetévezetékek elzkek elzáárráása: tolsa: tolóózzáár, szelepr, szelep

• Szívócső végén lábszelep, szűrőkosár

• Hordozható és beépített változatok

Gyorskapcsol Gyorskapcsolóó: :

•• gögömbszelet alakmbszelet alakúú pozitpozitíívv

•• csonkakúcsonkakúpp alakalakúú negatínegatív csv csőővévégg

•• gumigyűgumigyűrrűű tötömmíítétéss

Öntözés gépesítése

Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése I.

1. hajtás: dídízel v. villanymotorralzel v. villanymotorral 2. köközzöös vs váázra zra ééppíítvetve

3. lélégtelenígtelenítétés, ks, kéézi mzi műűkködtetödtetééssűű dugattyúdugattyús v. membrs v. membráánosnos szivattyúszivattyúval!val!

4. dídízelmotoros szivattyzelmotoros szivattyúúhajthajtáás, kipufogs, kipufogócsócsőőbe szerelt injektoros lébe szerelt injektoros légtelengtelenííttőő 5.5. LLégtelenégtelenííttés elés előőtt a nyomótt a nyomócsonkot csonkot tolótolózzáárrralrrral zázárjukrjuk

Dízelmotorral hajtott szivattyú gépegység

Egy lineEgy lineáárr öntöntöözzőőberendezéberendezés lehetss lehetsééges villamosges villamosítítáása sa

Öntözés gépesítése

Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése II.

•• A csA csőőtagok hossza: 6 mtagok hossza: 6 m

•• SzáSzárnyvezetrnyvezetéék k áátmtméérrőő: 65 –: 65 – 85 mm85 mm

•• FFőővezetévezeték k áátmétmérrőő: 130 –: 130 – 160 mm160 mm Fontosabb cs

Fontosabb csőőidomok idomok és szerelvés szerelvéények:nyek:

• hattyúnyakcső

• tolózáras T idom

• csonkos cső

• végelzáró

BeBeépépíített cstett csőővezetévezetékek a fagyhatkek a fagyhatáár alatt!r alatt!

A vvíízsugzsugáár, a nehr, a nehéézszséégi ergi erőő, a l, a léégellengellenáálllláás s éés a turbulens mozgs a turbulens mozgááss hatására cseppekre bomlik

A sz

A szóórróófejek jellemzfejek jellemzőői: i nyomás, térfogatáram, szórási sugár, intenzitás (vízborítás mm.ben, egységnyi idő alatt)

Szórófej-jelleggörbék: q - p

Szórófejek:

Öntözés gépesítése

Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése III

P (Q)

H (Q)

Qopt Hopt

H P NPSH

n=áll.

NPSH (Q) )

(Q ηηηη

Q

ηηηηmax

ηηηη ö

ö

10 20 30 40

Q_{}^{llll min}_{}^

80 70 60 50 40 ηηηη ^[%]

H Q1 1

H Q2 2

ηηηη(Q)

Affin parabola

ωωω ω

u v

w 2

2 2

v1 w1 u1

Öntözés gépesítése

Szivattyús gépcsoportok üzemeltetése IV

Öntözés gépesítése

Szivattyú megoldások

ForgóForgó rendszerrendszerűű

•Széles körben elterjedtek

•A szórófej forgatása hajtószerkezettel

•V•Víízszintes szszintes sííkban mozgkban mozgóó lenglengőőkar tekercsrugkar tekercsrugóó ellen

ellenéébenben kimozdul, majd visszaütődik.

•Egy v. kettő sugárcső

•Cser•Cseréélhetlhetőő fúfúvvóókkáákk

Függőleges síkban mozgó lengőkaros:

• Járva üzemelő

220 – 240⁰-os szektorban öntöz, lassú öntözés, gyors visszaállás

KiváKiválasztlasztás:ás:

1. A szórófej intenzitása kisebb legyen a talaj víznyelő képességénél

2. A növény levelét nem sértő cseppméret

Öntözés gépesítése

Öntöz ő szórófejek

• álló helyzetben üzemelő, kézi áttelepítéssel

•• mozgmozgáás ks köözben zben ööntntöözzőő, cscséévvéélhetlhetőő,, ttööbbtbbtáámaszmaszúú

• Kézi áttelepítés a szükséges vízborítás után

• Gépi áttelepítés: hossz v. keresztirányban mozgó

• traktor v. beépített motor

Es Es ő ő ztet ztet ő ő ö ö nt nt ö ö z z ő ő berendez berendez é é sek I. sek I.

MozgáMozgás ks köözben zben üüzemelzemelőő esesőőztetztetőő öntöntöözzőőberendezéberendezéseksek

Dobmeghajt

Dobmeghajtáás az s az öntöntöözzőővvííz energiáz energiájjáával, val, áttelepáttelepíítétéss

Öntözés gépesítése

szórófej sebesség egyenletesítő

kemény polietilén cső vonórúd dob

szórófej-kocsi

kocsi emelő csővezető

turbina sebesség

választó megkerülő vezeték kapcsolója

Öntözés gépesítése

Es Es ő ő ztet ztet ő ő ö ö nt nt ö ö z z ő ő berendez berendez é é sek II. sek II.

Csévélhető tömlős öntöző berendezés

Öntöz ő konzol

Lineár öntöz ő gépek I.

DíDízelmotor hajtja, nyzelmotor hajtja, nyíílt csatorna a vlt csatorna a vííznyerznyerőőhely, automatikus mozghely, automatikus mozgáás!s!

Öntözés gépesítése

Es Es ő ő ztet ztet ő ő ö ö nt nt ö ö z z ő ő berendez berendez é é sek III. sek III.

Mikro

Mikroööntöntözézéss:: az öntözővizet közvetlenül a növényhez vezetik,

• kis térfogatáramú csepegtetők,

• mikroszórófejek, könnyezőcsövek Kombin

Kombináált technollt technolóógigiáákk: vegyszerkijuttatás

Energiatakarékos technológiák:

Öntözés gépesítése

Es ő ztet ő öntöz ő berendezések IV.

Lineár öntözőgépek II

Öntözés gépesítése

Es ő ztet ő öntöz ő berendezések VI.

Határozza meg az álló helyzetben üzemelő öntöző berendezés esetében az öntözővíz kijutatásának idejét, és a működtető motor teljesítményét?

1. Példa

Adatok:

Q= 0,015m³/s = 54 m³/h H = 46 m

ηηηη = 0,65 T =6336 m² h = 30 mm ρρρρ =1000 kg/m³

t =? [h]

P_m =? [kW]

1. Intenzitás meghatározása:

h 8,5227mm h

0,0085227m 6336m

h 54m

T

i Q ₂

3

=

=

=

=

2. Öntözővíz kijutatásának ideje:

211,2min 3,52h

h 8,5227mm

30mm i

t= h = = =

3. Hasznos szivattyú teljesítmény meghatározása:

6,768kW 6768,9W

s 46m 9,81m m

1000kg s

0,015m H

g Q ρ

P _{3 2}

3

h = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = =

4. Motor teljesítményének meghatározása:

10,4kW 0,65

6,768kW η

P P P

P P

η P

Sz h Motor motor

hasznos befektetet

hasznos

Sz = = ⇒ = = =

Öntözés gépesítése

Es ő ztet ő öntöz ő berendezések VII.

Határozza meg a mozgás közben üzemelő öntöző berendezés esetében a működtető motor teljesítményét és a haladási sebességet ?

2. Példa

Adatok:

Q= 182m³/h = 0,0505 m³/s H = 28 m

ηηηη = 0,75

h = 10 mm =0,01 m ρρρρ =1000 kg/m³ B=724 m

v =? [m/h]

P_m =? [kW]

1. Időegység alatt lefedett terület meghatározása

3. Hasznos szivattyú teljesítmény meghatározása:

4. Motor teljesítményének meghatározása:

2 3

' 18200m

0,01m h 182m

h

A = Q = = h

25,1381m 724m

18200m v

B A

2 h

' = ⋅ ⇒ =

13,871kW 13871W

s 28m 9,81m m

1000kg s

0,0505m H

g Q ρ

P _{3 2}

3

h = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = =

18,495kW 0,75

13,871kW η

P P P

P P

η P

Sz h Motor

motor hasznos befektetet

hasznos

Sz = = ⇒ = = =

KÖSZÖNÖM

A FIGYELMET!