ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ TUYỂN NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG DÒNG PHUN RỐI XOÁY TRONG HỆ THỐNG THIẾT BỊ TƯỚI PHUN TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH NĂM 0
Công ình được hoàn hành ại: Bộ môn chế ạo máy, Khoa Cơ hí, Đại học Bách hoa, Đại học Quốc gia Tp.HCM Người hướng dẫn hoa học: Phản biện : PGS. TS. Mai Đức Thành Phản biện : PGS. TS. Tần Thiên Phúc PGS. TS. Nguyễn Thanh Nam Đại học Quốc gia Tp.HCM PGS. TS. Tần Thị Hồng Đại học Quốc gia Tp.HCM Phản biện : TS. Dương Thái Công Luận án sẽ được bảo vệ ước Hội đồng chấm luận án cấp Tường Họp ại: Tường Đại học Bách hoa Tp.HCM Vào lúc:. giờ, ngày. háng. năm 0 Có hể ìm luận án ại: Thư viện Tường Đại học Bách hoa, Đại học Quốc gia Tp.HCM
MỞ ĐẦU Kỹ huậ ưới phun là mộ ong những phương pháp ưới sử dụng nước hợp lý, iế iệm nước và năng lượng, giúp nâng cao hiệu quả inh ế, ăng năng suấ lao động và ăng năng suấ cây ồng. Nghiên cứu ứng dụng dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun là mộ vấn đề mang ính hời sự và có ý nghĩa hực iễn. Tuy nhiên, việc nghiên cứu mộ cách có hệ hống dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun là mộ vấn đề còn đang bỏ ngỏ. Do đó, mô hình hóa dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun và đánh giá ảnh hưởng của các dao động ối oáy ới các đặc ưng chính của dòng chảy là mộ nhu cầu hực ế và cần hiế, đặc biệ ong điều iện hiện nay hi mà vấn đề iế iệm nước và năng lượng đang là vấn đề hời sự. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, ứng dụng dòng phun ối oáy ong hệ hống hiế bị ưới phun. Đối ượng nghiên cứu Dòng phun ối oáy ong hệ hống hiế bị ưới phun. Tác động của hiệu ứng oáy ới dòng phun. Phạm vi nghiên cứu Dòng phun ối oáy chuyển động dừng, được phun a ừ đầu phun ạo oáy vào môi ường hông hí. Nghiên cứu ây dựng mô hình lý huyế, mô hình hực nghiệm và ứng dụng. So sánh đánh giá ế quả nghiên cứu lý huyế với nghiên cứu hực nghiệm của các ác giả hác và các ế quả nghiên cứu hực nghiệm của bản hân; Ứng dụng các ế quả nghiên cứu lý huyế và hực nghiệm
vào ính oán, hiế ế hệ hống ưới phun cho mộ mô hình cụ hể, đánh giá hiệu quả của mô hình. Ý nghĩa hoa học và hực iễn của đề ài Dòng phun ối oáy là bài oán đặc biệ của dòng chảy ối, dòng phun có các đặc ưng hủy lực há đặc biệ và có ý nghĩa hoa học. Về mặ lý huyế, nghiên cứu dòng phun ối oáy sẽ giúp phá iển mô hình dòng phun ối oáy ong hệ hống hiế bị ưới phun về phương diện ao đổi chấ hông qua phương ình nồng độ, qua đó hép ín mô hình oán của dòng phun. Việc ác định hiệu ứng oáy phù hợp ong hệ hống ưới phun sẽ giúp làm ăng bán ính phun và độ đồng đều hi ưới phun, đồng hời đảm bảo ối ưu về chi phí năng lượng; ạo điều iện huận lợi cho việc chế ạo các đầu phun ứng dụng ong các hệ hống ưới phun. Qua đó cho hấy, dòng phun ối oáy có hả năng ứng dụng hực iễn để nâng cao hiệu quả của các hệ hống ưới phun. Việc ứng dụng dòng phun ối oáy ong hệ hống ưới phun sẽ giúp nâng cao hiệu quả iế iệm nước và năng lượng, duy ì độ ẩm cho cây ồng TỔNG QUAN, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CÚU. Kỹ huậ ưới phun và dòng phun ối oáy.. Kỹ huậ ưới phun Tưới phun là phương pháp ưới cung cấp nước cho cây ồng dưới dạng các hạ mưa hoặc hạ sương ơi ên mộ diện ích nhỏ ung quanh gốc cây ồng bằng hiế bị gọi là máy phun mưa. Nguyên ắc chính của phương pháp này là đưa lượng nước ấ hạn chế ập ung vào vùng ễ cây hông qua hệ hống máy bơm, ống dẫn nước và đầu phun để ạo hành mưa cục bộ ưới cho các loại cây ồng [].
.. Chuyển động ối Chuyển động của lưu chấ luôn ồn ại mộ ong hai ạng hái là chuyển động ầng và chuyển động ối. Ở ạng hái chuyển động ầng, dòng chảy được hình hành bởi các lớp lưu chấ song song với nhau, ượ ên nhau heo mộ quy luậ nhấ định. Còn ở ạng hái chuyển động ối, các phần ử lưu chấ chuyển động hỗn loạn và hông hể đoán ước được đường đi của chúng. Đồng hời với chuyển động chính dọc heo phương của dòng chảy, các phần ử lưu chấ còn hực hiện những dao động heo phương ngang... Dòng phun ối oáy Dòng phun ối oáy được ạo a do ứng dụng chuyển động oắn, ngoài các hiện ượng phức ạp uấ hiện ong dòng ối, còn hêm vào quá ình oáy làm phân án, lắng đọng và cuốn heo của các hạ (giọ lỏng, bọ hí). Tong ỹ huậ, dòng phun ối oáy được hình hành bằng ba phương pháp cơ bản: Nhờ ãnh dẫn hướng (ãnh ạo oáy hay cánh ạo oáy) ong đầu phun. Tạo ống dẫn ực iếp đi vào đầu phun heo phương chiều ục và phương iếp uyến. Đầu phun quay ực iếp để ạo oáy.. Tình hình nghiên cứu ên hế giới và ong nước.. Kỹ huậ ưới phun Tong vài chục năm qua các ỹ huậ công nghệ ưới iế iệm nước, ong đó có công nghệ ưới phun đã hông ngừng được phá iển, hoàn hiện và áp dụng ộng ãi ở nhiều nơi, cho nhiều loại cây ồng, ong các điều iện hác nhau. Hiện nay, hầu như các quốc gia ên hế giới í nhiều đều đã áp dụng công nghệ ưới iế iệm nước, đặc biệ là ỹ huậ ưới phun []. Đối với Việ Nam, công nghệ ưới phun còn ấ mới mẻ. Từ năm
99, công nghệ ưới phun mới được bắ đầu nghiên cứu và chủ yếu là hực nghiệm ại các cơ sở sản uấ. Việc ứng dụng hiệu ứng oáy ong ỹ huậ ưới phun nhằm mục đích: cho ầm phun mưa ộng, ăng hiệu quả sử dụng nước; phân bố lượng mưa đồng đều, giúp cây ồng và đấ đai có hể hấp hụ mộ cách iệ để, đặc biệ đối với những cây ồng cao cấp ong nhà ính hay vườn ươm; ngoài hả năng ưới còn làm má cho cây ồng, cải ạo vi hí hậu... Mô hình ối Các công ình nghiên cứu ừ ước ới nay về mô hình ối cho hấy, có nhiều mô hình ối đã được ây dựng và ứng dụng ong các nghiên cứu, mỗi mô hình đều có những ưu điểm và mặ hạn chế iêng nhằm phục vụ cho mộ loại dòng chảy ối nhấ định. Vì vậy, việc ứng dụng các mô hình ối này để ây dựng hoàn hiện mô hình oán cho dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun là hướng nghiên cứu mới của đề ài... Dòng phun oáy Để biểu diễn mức độ oáy và ảnh hưởng của sự oáy, ong ỹ huậ sử dụng đại lượng cơ bản là hệ số cường độ oáy S, đó là mộ đại lượng hông hứ nguyên đặc ưng cho dòng chảy. Qua các nghiên cứu hực nghiệm đã ác định được, mức độ oáy phụ huộc vào ỷ số giữa vận ốc heo phương iếp uyến và vận ốc heo phương dọc ục S. Còn ong các hiế bị ạo oáy, mối quan u hệ giữa hệ số cường độ oáy và góc nghiêng của ãnh ạo oáy được hể hiện qua công hức: S g [8]. Nhìn chung, hầu hế các nghiên cứu về dòng phun oáy ập ung vào những ứng dụng ong các buồng đố công nghiệp nhằm 4
làm ăng quá ình hòa ộn giữa nhiên liệu và hông hí, ạo a sự ổn định cho quá ình cháy và làm sạch buồng đố. Việc nghiên cứu ứng dụng dòng phun oáy ong hệ hống hiế bị ưới phun là mộ đề ài mới cần được quan âm, em é.. Nhiệm vụ nghiên cứu.. Những vấn đề cần giải quyế Bổ sung phương ình nồng độ phù hợp với mô hình ối để hép ín hệ phương ình oán. Lựa chọn phương pháp giải hệ phương ình oán và phương pháp mô phỏng số có độ chính ác hích hợp và hực hiện đơn giản. Nghiên cứu hực nghiệm và ứng dụng các ế quả lý huyế để hiế ế hệ hống ưới phun mưa và chế ạo đầu phun ạo oáy... Nội dung nghiên cứu Bổ sung phương ình nồng độ cho mô hình, qua đó hép ín mô hình oán biểu diễn dòng phun. Mô phỏng số mộ số hông số vậ lý, hông số ích hước hình học của dòng phun với các hệ số oáy hác nhau phục vụ cho việc ính oán hiế ế hệ hống ưới phun. Nghiên cứu hực nghiệm, iểm chứng các hông số vậ lý, hông số ích hước hình học của mô hình số và ác định hệ số oáy phù hợp nhấ ong hệ hống hiế bị ưới phun. Tính oán, hiế ế hệ hống ưới phun mưa sử dụng đầu phun ạo oáy, bao gồm việc chế ạo đầu phun có ãnh ạo oáy và ứng dụng ại mộ số đơn vị nhằm đánh giá hiệu quả hệ hống ưới phun..4 Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng ong luận án bao gồm: phương pháp nghiên cứu lý huyế, phương pháp mô phỏng số, phương pháp chế ạo và phương pháp nghiên cứu hực nghiệm. 5
6 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỐ DÒNG PHUN RỐI XOÁY TRONG KỸ THUẬT TƯỚI PHUN. Hệ phương ình biểu diễn dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun.. Đặ vấn đề Hệ phương ình oán bao gồm các phương ình: liên ục, bảo oàn động lượng, ao đổi chấ và phương ình của mô hình ối... Khai iển các phương ình của mô hình oán 0 v u (.) g p u u u v u u (.) v p v v v v v u (.) v v u (.4) C u C Sc v C Sc C v C u s (.5) P v u (.6) C P C v u (.7) Như vậy, hệ phương ình oán biểu diễn dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun gồm 7 phương ình vi phân (.) (.7) với 7 ẩn số cần ác định là u, v,, p, C, và.
7. Phương pháp giải hệ phương ình dòng phun ối oáy.. Lựa chọn phương pháp giải Đối với các bài oán ong cơ học lưu chấ hì phương pháp hối hữu hạn ỏ a hích hợp hơn cả. Vì vậy, luận án sẽ sử dụng phương pháp hối hữu hạn để giải hệ phương oán... Biến đổi hệ phương ình oán về dạng ổng quá Để có hể giải hệ phương ình oán bằng phương pháp hối hữu hạn, các phương ình (.) (.7) sẽ được biến đổi về dạng ổng quá dưới dạng phương ình hàm dòng [4]. Sau hi biến đổi và sắp ếp lại a có: 0 (.8) 0 (.9) 0 (.0) 0 C u C Sc v C Sc C C s (.) 0 P (.)
8 0 C P C (.) Như vậy, hệ phương ình oán lúc này còn 6 phương ình với 6 ẩn số là,,, C, và ; hai biến u và v liên hệ với biến qua công hức (.4), (.5) và biến p liên hệ với biến qua công hức (.6): u (.4) v (.5) p (.6) Các phương ình (.8) (.) đã được biến đổi và đưa về dạng ổng quá để có hể giải bằng phương pháp hối hữu hạn [4]: 0 d c b c b a (.7) đối lưu (convecion) huếch án (diffusion) nguồn (souce) ong đó,,, C, hay a, b, c, d các hệ số có liên hệ với biến.. Phương pháp hối hữu hạn giải hệ phương ình oán Phương ình ổng quá (.7) sẽ được giải bằng phương pháp hối hữu hạn. Tình ự hực hiện qua 5 bước: Bước. Tạo lưới. Bước. Tích phân ên hể ích iểm soá. Bước. Rời ạc hóa phương ình ích phân.
Bước 4. Rời ạc hóa các điều iện biên. Bước 5. Giải hệ phương ình đại số. Tóm lại, việc đưa hệ phương ình vi phân biểu diễn dòng phun ối oáy về dạng ổng quá và ây dựng huậ oán giải hệ phương ình cơ bản cho phép ính oán giá ị của các hông số ại các nú lưới và mô phỏng sự phân bố các biến.. Mô phỏng số Việc mô phỏng số các hông số vậ lý của dòng phun ối oáy (u, v,, p, C, và ) được hực hiện đối với đoạn đầu của dòng phun, dựa vào ế quả ính oán hi giải hệ phương ình vi phân (.8) (.). Giá ị của các hông số ại các nú lưới ứng với các hệ số oáy S = 0; 0,4 và 0,7..4 Nhận é Việc bổ sung phương ình nồng độ cho dòng phun ối oáy là hướng mới cho phép em é ảnh hưởng của dao động ối đến quá ình ao đổi chấ ong dòng phun. Việc chuyển đổi hệ phương ình vi phân về dạng ổng quá và quá ình ây dựng huậ oán giải hệ phương ình cho hấy phương pháp hối hữu hạn là phù hợp để giải hệ phương ình oán. Việc mô phỏng số ế hợp với các điều iện biên ban đầu cho phép ác định các đặc ính động học của quá ình ưới phun và các hông số hình học của dòng phun ứng với các hệ số oáy hác nhau giúp ính oán hiế ế, chế ạo vòi phun. So sánh ế quả nghiên cứu hực nghiệm [5], [8], [0] và [7] với ế quả ính oán mô phỏng số (ong cùng mộ điều iện như nhau về đường ính lỗ vòi phun, vận ốc, áp suấ và hệ số oáy) cho hấy các ế quả là ương đồng, sai số ung bình nhỏ (< 5%) do quá ình ính oán đã bỏ qua mộ số yếu ố ảnh hưởng í ới dòng phun. Điều này định ế quả mô phỏng số là đáng in cậy. 9
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DÒNG PHUN RỐI XOÁY TRONG KỸ THUẬT TƯỚI PHUN. Mô hình hực nghiệm.. Xây dựng mô hình hực nghiệm Mô hình hực nghiệm dòng phun ối oáy ong hệ hống hiế bị ưới phun sử dụng đầu phun ạo oáy được mô ả ở hình.. Hình. Mô hình hực nghiệm:. Bể chứa nước;. Van (4);. Ống 4 ; 4. Nối góc 90 0 (4); 5. Bơm ly âm; 6. Ống cấp I (7); 7. Van 7; 8. Đồng hồ đo lưu lượng; 9. Nối chạc ba ; 0. Đồng hồ đo áp suấ;. Đầu vòi phun.. Thiế ế, chế ạo đầu phun ạo oáy Để ây dựng mô hình hực nghiệm, ác giả chế ạo vòi phun oáy bằng cách sử dụng các ãnh ạo oáy. Đầu phun ạo oáy (gồm 5 chi iế) được hiế ế và gia công có hình dạng chung và cấu ạo như được ình bày ở hình.... Bố í hực nghiệm và đo đạc các hông số của dòng phun Mặ bằng sơ đồ bố í hực nghiệm được mô ả ở hình.. 0
a) b) Hình. Cấu ạo đầu phun ạo oáy: a) Hình dạng chung; b) Bản vẽ lắp. Ống nối chuyển bậc 7;, 4. Vòng đệm cao su;. Bộ phận ạo oáy; 5. Đầu vòi phun Hình. Mặ bằng sơ đồ bố í hực nghiệm Kế quả hực nghiệm đo đạc các hông số ỹ huậ của dòng phun và phân bố cường độ mưa ứng với các hệ số oáy (S = 0; 0,; 0,4; 0,7 và,) được ình bày ong bảng PL. PL.8 (phụ lục ).
. Kiểm chứng mô hình số Qua so sánh hai ế quả giữa lý huyế và hực nghiệm về góc phun, bán ính dòng phun và lưu lượng dòng phun nhận hấy, biên dạng của các đường đồ hị là ương đồng, ổng sai số ung bình sau hi ính oán lần lượ là 4,95%; 7,08% và 5,09%.. Xác định hệ số oáy có hiệu quả ong mô hình hực nghiệm Qua các đồ hị biểu diễn quan hệ giữa chiều ộng dòng phun, lưu lượng dòng phun, độ hô hạ mưa, sự phân bố cường độ mưa và độ đồng đều ưới phun với hệ số oáy; đồng hời, qua nghiên cứu và phân ích mối quan hệ giữa các hông số ỹ huậ của dòng phun và hệ số oáy cho hấy, hệ số oáy có hiệu quả nhấ ong mô hình hực nghiệm nằm ong hoảng S = 0,7, vì cho bán ính dòng phun là lớn nhấ, lưu lượng dòng phun là ổn định và đặc biệ là đạ độ đồng đều hi ưới ấ cao..4 Quy hoạch hực nghiệm.4. Lựa chọn các hông số hực nghiệm Các hông số đầu vào gồm: X đường ính vòi phun [mm]; X hệ số oáy và X lưu lượng ưới [l/ph]. Các hông số đầu a: Y bán ính ưới phun [m]; Y độ đồng đều [%] và Y - chi phí điện năng [Wh/m ]. Quá ình ưới phun được hể hiện qua bài oán hộp đen như mô ả ở hình.4..4. Kế quả hực nghiệm Xuấ phá ừ mục đích và nội dung nghiên cứu đã ây dựng được bốn bài oán ối ưu: Bài oán Hàm mục iêu: Y ma, hay: Hình.4 Hộp đen mô ả quá ình nghiên cứu
Y =,86 0,664X Y Y + 0,0875X X 0,69X 0,085707X Lưu lượng ưới Q = 6,8l/ph. + 0,0675X Hàm điều iện: +,6879 X i,6879 Bài oán Hàm mục iêu: Y ma, hay: = 4,56 5,9959X +,9447X + 0,074605X X +,707X + 0,856X +,965XX + 5,9687X +,575X X + 7,5064X Hàm điều iện: +,6879 X i,6879 Bài oán Hàm mục iêu: Y min, hay: =,567 0,4858X 0,055X Y X + 0,6X Bài oán 4 Hàm mục iêu: 0,055X X + 0,6X X =,567 0,4858X Hàm điều iện: X + 0,559X + 0,48686X + 0,559X + 0,48686X + 0,5X + 0,869X + 0,5X + 0,869X + 0,069X + 6,8875X X X ma ma + 0,55665X + 0,6074X + 0,55665X + 0,6074X min min Y =,86-0,664X 0,085707X + 0,074605X + 0,069X + 0,0875X X 0,69X + 0,0675X X + 0,856X R Y = 4,56 5,9959X +,9447X +,707X + 6,8875X +,965X X + 5,9687X +,575X X + 7,5064X C +,6879 X i,6879 Kế quả giải bài oán ối ưu đã ác định được các hông số ối ưu như sau: Đường ính vòi phun d =,5mm. Hệ số oáy S = 0,8. U0 0
.5 Nhận é So sánh ế quả iểm chứng giữa mô hình số và ế quả đo đạc hực nghiệm với các điều iện biên ương ự nhau về các hông số của dòng phun như góc phun, chiều ộng và lưu lượng dòng phun cho hấy là phù hợp nhau, sự biến hiên của các hông số là ương đồng, giá ị của chúng hông có sự hác biệ lớn và nằm ong giới hạn cho phép. Điều đó hể hiện ế quả đo đạc hực nghiệm và ế quả ính oán mô phỏng số là đáng in cậy. Kế quả nghiên cứu hực nghiệm về mối quan hệ của hệ số oáy với các hông số của dòng phun cũng cho hấy ằng, hiệu ứng oáy có ảnh hưởng ực iếp ới các hông số của dòng phun, đặc biệ là góc phun, cường độ phân bố mưa và độ đồng đều hi ưới. Khi hệ số oáy cao S 0,4 và đặc biệ là hi hệ số oáy nằm ong hoảng S = 0,7, hì cho ầm phun mưa ộng, độ hô của hạ mưa nhỏ và cho hiệu quả sử dụng nước cao nhấ, do lượng mưa phân bố đồng đều ừ âm vòi phun ới ầm phun a nhấ. Đồng hời, qua quy hoạch hực nghiệm giải bài oán ối ưu, cũng đã ác định được các hông số ối ưu ong quá ình ưới phun (d =,5mm; S = 0,8; Q = 6,8l/ph), điều đó cho phép hẳng định ế quả hực nghiệm và ế quả ính oán mô phỏng là hoàn oàn phù hợp nhau. Tóm lại, ừ ế quả hực nghiệm đã hiế ế, chế ạo được đầu phun ạo oáy phục vụ cho mô hình hực nghiệm, ừ đó cho phép iểm chứng mộ số hông số của mô hình số đã ây dựng và cũng đã ác định được hệ số oáy có hiệu quả nhấ về iêu chí sử dụng nước và năng lượng ong hệ hống hiế bị ưới phun. 4 ỨNG DỤNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI PHUN 4. Tính oán hiế ế mô hình 4.. Lựa chọn và bố í đầu phun 4
Để phủ hế diện ích vùng ưới với lưu lượng nhỏ hì bán ính các đầu phun phải phủ lên nhau, nên sử dụng hai loại đầu phun có đường ính lỗ vòi là d = 4mm và d = mm. Sơ đồ bố í đầu phun và đường ống được giới hiệu ở hình 4.. Beå chöùa nöôùc ngaàm 00m Van 4 Bôm Van 7 6m 6m 5m,5m Loâ Loâ OÁng chính 4 4,5m Ñaàu phun (8 caùi) OÁng nhaùnh 7 5,m OÁng nhaùnh 7 Loâ 4 OÁng ñöùng (8 ñoaïn) Loâ 0,5m,5m m Hình 4. Sơ đồ bố í đầu phun và đường ống 4.. Tính lưu lượng ại các đầu phun và lưu lượng ong các đoạn ống Giá ị của lưu lượng dòng chảy ong các đoạn ống được liệ ê ong bảng 4.. 4.. Xác định đường ính các đoạn ống Tong mô hình hiế ế có ba loại đường ống được chọn (hình 4.): Đường ống chính cấp I có đường ính 7mm, chiều dài 57m. 5
Đường ống nhánh cấp II có mm, chiều dài 9,9m. Đường ống nhánh cấp III có 7mm, chiều dài,m. 4..4 Xác định vận ốc dòng chảy ong các đoạn ống Giá ị vận ốc dòng chảy ong các đoạn ống được liệ ê ong bảng 4.. 4..5 Xác định ổn hấ ên đường ống cơ bản Tổn hấ cộ áp h d cho ừng đoạn ống được mô ả ong bảng 4.. Bảng 4. Tổng ổn hấ cộ áp ên đường ống cơ bản Thông số Đoạn ính L D Q v K h d [m] [m] [m /s] [m/s] [m /s] [mh O] A-B 5 0,07 0,556.0 -,005 8,46.0-0,9 B-C 6 0,07 0,556.0 -,005 8,46.0-0,076 C-D 6 0,0 0,78.0-0,845 8,46.0-0,09 D-5,5 0,0 0,78.0-0,845 8,46.0-0,007 5-6 4,5 0,07 0,0.0-0,958 8,46.0-0,008 6-F 5, 0,07 0,.0-0,564 8,46.0-0,00 F-8,5 0,07 0,06.0-0,8 8,46.0-0,000 Tổng ổn hấ 0, 4..6 Xác định chiều cao đặ bơm và chọn bơm Sau hi ính oán, chọn bơm ly âm có ý hiệu DK5 được chế ạo liền với động cơ điện có các hông số ỹ huậ: N = 70W; n = 900vg/ph; U = 0V; f = 50Hz; Q = 40l/ph. H h = 4mH O; H đ = 8mH O. 4. Đánh giá hiệu quả của các mô hình hiế ế 4.. Kế quả ứng dụng Để đánh giá ế quả ứng dụng mô hình hệ hống ưới phun, hực nghiệm đã sử dụng đầu phun 098 để so sánh về chỉ iêu phân bố cường độ mưa (hình 4.). Thực nghiệm được iến hành ong cùng 6
mộ điều iện như nhau: đường ính lỗ vòi d = 4mm và áp lực phun p =,0ba. So sánh giữa hai ế quả nhận hấy ằng: phân bố cường độ mưa của đầu phun oáy cho ế quả đồng đều hơn ừ âm vòi phun ới biên dòng phun so với đầu phun 098; biên dạng phân bố cường độ mưa của hai loại đầu phun cho hấy có sự ương đồng; phân bố cường độ mưa và độ hô của hạ mưa của đầu phun 098 hấp hơn so với đầu phun ạo oáy, lượng mưa ập ung nhiều ở âm vòi phun. Qua đó có hể hẳng định lợi ích của việc ứng dụng hiệu ứng oáy ong ỹ huậ ưới phun về sự phân bố cường độ mưa và độ hô của hạ mưa. Hình 4. Đồ hị so sánh phân bố cường độ mưa của đầu phun ạo oáy và đầu phun 098 4.. Kế quả ứng dụng Tại Tại hực nghiệm và sản uấ giống huộc Công y cổ phần Mía Đường La Ngà, Đồng Nai cho vườn ươm cây mía bầu ên diện ích 00m (0m 0m) và sử dụng đầu phun mưa T9 của Tung Quốc sản uấ. Để so sánh ế quả ứng dụng mô hình hệ hống ưới phun với đầu phun T9, hực nghiệm đã sử dụng đầu phun ạo oáy có cùng các hông số ỹ huậ (d = 4mm; p =,0ba và S =,). Nguồn nước 7
ưới được bơm ực iếp ừ giếng lên, công suấ bơm N =,W. Sơ đồ bố í đầu phun và đường ống được mô ả ở hình 4.. Hình 4. Sơ đồ bố í đầu phun và đường ống Đồ hị so sánh về sự phân bố cường độ mưa của đầu phun ạo oáy và của đầu phun T9 được biểu diễn ở hình 4.4, qua đó nhận hấy ằng: ong cùng mộ điều iện bố í hực nghiệm như nhau (d = 4mm và p =,0ba), phân bố cường độ mưa của đầu phun oáy Hình 4.4 Đồ hị so sánh phân bố cường độ mưa của đầu phun ạo oáy và đầu phun T9 8
cho ế quả đồng đều ừ âm vòi phun ới ầm phun a nhấ, bán ính phun mưa cũng lớn hơn so với đầu phun T9; biên dạng phân bố cường độ mưa của hai loại đầu phun cho hấy là giống nhau; phân bố cường độ mưa và độ hô của hạ mưa của đầu phun T9 hấp hơn so với đầu phun ạo oáy. 4.. Kế quả ứng dụng Tại Tại hực hành hực nghiệm Lâm sinh huộc ường Cao đẳng nghề Công nghệ và Nông lâm Nam bộ ại huyện Tân Uyên, Bình Dương. Tại đây đang sử dụng đầu phun 096 do Việ Nam chế ạo. Để có cơ sở so sánh ế quả ứng dụng mô hình hệ hống ưới phun với đầu phun 096, hực nghiệm đã sử dụng đầu phun ạo oáy có các hông số ỹ huậ ương đương: đường ính lỗ vòi mm và mm, áp lực làm việc,0ba và hệ số oáy S =,. Nguồn nước ưới được ả ừ bồn chứa 5m có cao độ 6m so với mặ đấ. Sơ đồ bố í đầu phun và đường ống được mô ả ở hình 4.5. Hình 4.5 Sơ đồ bố í đầu phun và đường ống 9
Đồ hị so sánh về sự phân bố cường độ mưa của đầu phun ạo oáy và của đầu phun 096 được hể hiện ở hình 4.6. So sánh giữa hai ế quả nhận hấy ằng: ong cùng mộ điều iện bố í hực nghiệm như nhau (d = mm và p =,0ba), bán ính phun của đầu phun oáy cho hấy ộng và đồng đều hơn, các đầu phun có đường ính lỗ vòi bé nên hạ mưa phun a có dạng sương, ấ hích hợp với các loại cây ồng ở vườn ươm; biên dạng của hai đồ hị có sự hác biệ, phân bố cường độ mưa của đầu phun 096 cho hấy lượng mưa ập ung nhiều ở âm vòi phun và hoảng giữa của bán ính dòng phun; còn đầu phun oáy cho ế quả đồng đều ên diện ích được phủ. Hình 4.6 Đồ hị so sánh phân bố cường độ mưa của đầu phun ạo oáy và đầu phun 096 4. Nhận é Kế quả ứng dụng hiệu ứng oáy ong hiế ế hệ hống ưới phun mưa bằng cách sử dụng đầu phun ạo oáy cho phép iểm chứng và đánh giá ảnh hưởng của hiệu ứng oáy ới chiều ộng của dòng phun và độ đồng đều hi ưới của nghiên cứu lý huyế và hực nghiệm ước đó là phù hợp và đáng in cậy. So sánh các ế quả ứng dụng hực nghiệm ại ba đơn vị hác nhau hi sử dụng đầu phun ạo oáy và các loại đầu phun hác có 0
bán ên hị ường cho hấy ưu điểm nổi bậ của đầu phun ạo oáy là cho ầm phun mưa ộng hi sử dụng hệ số oáy cao (S,), phân bố lượng mưa đồng đều ên diện ích ưới, qua đó có hể giúp duy ì độ ẩm ối ưu cho cây ồng, phá huy được hiệu quả iế iệm nước và năng lượng do sử dụng áp lực làm việc hông lớn, lưu lượng đòi hỏi hông cao nên iêu ốn nguồn điện năng và nước í. Tóm lại, các ế quả nghiên cứu lý huyế và hực nghiệm dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun đã chứng ỏ đề ài đi đúng hướng, hả năng ứng dụng dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun cho hấy sẽ mang lại những hiệu quả hiế hực. 5 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 5. Kế luận chung Từ những ế quả đạ được ong luận án, ác giả in óm ắ những vấn đề mới đã hực hiện ong quá ình nghiên cứu. 5.. Kế quả nghiên cứu lý huyế ) Bổ sung phương ình nồng độ và ứng dụng mô hình ối - cho dòng phun ối oáy, qua đó hép ín mô hình oán biểu diễn dòng phun ối oáy ứng dụng ong ỹ huậ ưới phun. Việc bổ sung phương ình nồng độ cho dòng phun ối oáy ong hệ hống hiế bị ưới phun là hướng đi mới, cho phép em é ảnh hưởng của dao động ối lên quá ình ao đổi chấ ong dòng phun. ) Biến đổi hệ phương ình oán biểu diễn dòng phun ối oáy về dạng ổng quá và ây dựng huậ oán giải hệ phương ình oán. ) Tính oán mô phỏng số các hông số vậ lý của dòng phun ối oáy. Việc mô phỏng cho phép ác định các đặc ính động học của quá ình ưới phun và mộ số hông số hình học của dòng phun ứng với các hệ số oáy hác nhau giúp cho việc hiế ế chế ạo vòi phun
và hệ hống ưới phun. 4) Xây dựng mối liên hệ giữa hệ số cường độ oáy với các hông số vậ lý, hông số hình học của dòng phun. Đây là cơ sở cho việc ính oán hiế ế hệ hống ưới phun hi sử dụng đầu phun ạo oáy. 5.. Kế quả nghiên cứu hực nghiệm ) Đã hiế ế, chế ạo đầu phun ạo oáy phục vụ cho mô hình hực nghiệm. Việc hiế ế, chế ạo đầu phun ạo oáy cho phép iến hành hực nghiệm đo đạc các hông số ích hước hình học và hông số vậ lý của dòng phun để iểm chứng lại mộ số hông số của mô hình số. ) Đã ây dựng được mô hình hực nghiệm dòng phun ối oáy ứng dụng ong ỹ huậ ưới phun, iến hành hực nghiệm và đo đạc các hông số của dòng phun làm cơ sở iểm chứng ế quả ính oán mô phỏng số ừ nghiên cứu lý huyế. ) Đã iến hành nghiên cứu và phân ích ác động của hiệu ứng oáy ới các hông số ỹ huậ của dòng phun. Từ đó, ác định được phạm vi hiệu quả nhấ của hệ số oáy (S = 0,7,) về các iêu chí cho bán ính dòng phun lớn, phân bố cường độ mưa đồng đều ên diện ích ưới và chấ lượng ưới phun hông qua hệ số C U. 4) Bằng phương pháp quy hoạch hực nghiệm, đã hiế lập được phương ình hồi quy cho các hàm: bán ính ưới phun, độ đồng đều ưới phun và chi phi điện năng. Từ đó ác định được các hông số ối ưu của quá ình ưới phun: đường ính vòi phun d =,5mm; hệ số oáy S = 0,8 và lưu lượng ưới Q = 6,8l/ph. 5.. Ứng dụng ế quả nghiên cứu ) Đã ứng dụng ế quả ính oán mô phỏng số và hực nghiệm để hiế ế và lắp đặ hệ hống ưới phun mưa sử dụng đầu phun ạo oáy cho mộ mô hình cụ hể. Sau hi hiế ế và lắp đặ, hệ hống ưới phun mưa sử dụng đầu phun ạo oáy đã hoạ động ổn định,
hỏa mãn các iêu chí bán ính ưới phun và độ đồng đều hi ưới. ) Đã iến hành so sánh ế quả ứng dụng hực ế hệ hống ưới phun ại ba đơn vị hác nhau hi sử dụng đầu phun ạo oáy cho hấy, đầu phun ạo oáy có nhiều ưu điểm nổi bậ: cho ầm phun mưa ộng hi hệ số oáy cao, lượng mưa phân bố đồng đều ên diện ích ưới, cỡ hạ mưa nhỏ, iế iệm nước và điện năng, iế iệm công sức của người lao động, hích hợp với các loại cây ồng mềm yếu như hoa, vườn ươm, cây đang a hoa, hụ phấn và cây ồng cao cấp ong nhà ính hay hông gian ĩnh lặng và ngoài hả năng ưới còn làm má cho cây ồng và cải ạo vi hí hậu. Tóm lại, với mục iêu đề a, luận án đã hực hiện hoàn hành các nội dung nghiên cứu bao gồm nghiên cứu lý huyế, nghiên cứu hực nghiệm và ứng dụng cho hệ hống ưới phun mưa sử dụng đầu phun ạo oáy. Dòng phun ối oáy cho hấy có hả năng ứng dụng hực iễn để nâng cao hiệu quả của các hệ hống ưới phun, giúp ăng năng suấ cây ồng, iế iệm nước và năng lượng, duy ì độ ẩm ối ưu cho cây ồng. 5. Hướng phá iển của đề ài Tong quá ình nghiên cứu hực nghiệm, vì điều iện hông cho phép đo đầy đủ các hông số của dòng phun như vận ốc, nồng độ Có những hông số phải được ính oán hông qua những hông số hác, chẳng hạn như vận ốc dọc ục lớn nhấ ại miệng phun hông qua lưu lượng. Vì vậy, đề ài chỉ so sánh và đánh giá ế quả ính oán mô phỏng số với mộ số ế quả nghiên cứu hực nghiệm của các ác giả hác; so sánh và đánh giá ế quả nghiên cứu ừ mô hình hực nghiệm với ế quả ính oán mô phỏng số cho mộ số hông số vậ lý và hông số ích hước hình học của dòng phun. Do đó, hướng phá iển của đề ài sẽ là: Nghiên cứu hả năng iển hai hực nghiệm mộ số hông số vậ lý hác của dòng phun như vận ốc, nồng độ
Ứng dụng hiệu ứng oáy, nghiên cứu chế ạo các đầu phun với các cung phun hác nhau: 60 0, 70 0, 80 0 hay 90 0 để hiế ế các mô hình ưới iệ để iế iệm nước. Nghiên cứu chế ạo các đầu phun có các ích hước và đường ính lỗ vòi hác nhau để có hể ứng dụng ưới ên những diện ích và các loại cây ồng hác nhau. Mô hình cần được áp dụng và ổ chức hực hiện đối với mộ loại cây ồng cụ hể và ong mộ hời gian dài để có hể đánh giá chính ác hiệu quả về các chỉ iêu như ăng năng suấ cây ồng, sử dụng nước hợp lý, iế iệm nước, iế iệm năng lượng và các chỉ iêu hác của dòng phun ối oáy ong ỹ huậ ưới phun. 6 CÁC TÀI LIỆU CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ [] Vo Tuyen e al, Opimizaion Paamees of Iigaion Pocess Accoding o he Unifomiy, Tạp chí Phá iển Khoa học và Công nghệ ập 5 Đại học Quốc gia Tp.HCM, 0/0. [] Võ Tuyển e al, Xác định giá ị ối ưu cho các hông số của vòi phun bằng quy hoạch hực nghiệm, Tuyển ập công ình Hội nghị CHTK oàn quốc năm 0 Nghệ An, 07/0. [] Vo Tuyen e al, Opimizaion of Paamees of Iigaion Pocess Accoding o Iigaion Radius, S&T Developmen EM, Bulgaia, 09/0. [4] Vo Tuyen e al, Reseach on Numeical Simulaion fo Velociy Disibuion of Siling Tubulen Jes in Spay Iigaion Technology, Tạp chí Phá iển Khoa học và Công nghệ ập Đại học Quốc gia Tp.HCM, 0/00. [5] Võ Tuyển e al, Nghiên cứu ứng dụng hiệu ứng oáy hiế ế hệ hống ưới phun mưa, Báo cáo Hội nghị CHTK oàn quốc năm 00 Quy Nhơn, 07/00. [6] Võ Tuyển, Nguyễn Thanh Nam, Giải pháp hữu ích cho Đầu phun ạo oáy, Cục sở hữu í uệ, Bộ Khoa học và Công nghệ, Hà Nội, 04/00. 4
[7] Võ Tuyển e al, Nghiên cứu hực nghiệm sự phân bố cường độ mưa ong hệ hống ưới phun ứng dụng hiệu ứng oáy, Báo cáo Hội nghị CHTK oàn quốc năm 009 Đà Nẵng, 07/009. [8] Võ Tuyển e al, Thiế ế, chế ạo đầu phun oáy ong ỹ huậ ưới phun, Tạp chí Khoa học và Phá iển Đại học Nông nghiệp ập 7, Hà Nội, 06/009. [9] Vo Tuyen e al, Reseach on Numeical Simulaion fo Velociy Disibuion of Siling Tubulen Jes in Spay Iigaion Technology, The In. Woshop on Themal Hydodynamics of Muliphase Flos and Appl. Hanoi, 05/009. [0] Vo Tuyen e al, Reseach Impac of Sil Effec o he Disibuion of Rain-Spay Inensiy and Unifom hen Iigaed in Spay Iigaion Technology, The In. Woshop on Themal Hydodynamics of Muliphase Flos and Applicaions Hanoi, 05/009. [] Võ Tuyển e al, Nghiên cứu chế ạo đầu phun ạo oáy và ảnh hưởng của hiệu ứng oáy ới góc phun ong ỹ huậ ưới phun, Báo cáo Hội nghị KHCN Cơ hí chế ạo oàn quốc lần hứ nhấ và Tạp chí Cơ hí số 7, Tp. HCM, /008. [] Võ Tuyển e al, Nghiên cứu ác động của hiệu ứng oáy ới các hông số ỹ huậ của dòng phun ong ỹ huậ ưới phun, Hội nghị KHCN Cơ hí chế ạo oàn quốc lần hứ nhấ, Tp. HCM, /008. [] Võ Tuyển e al, Xây dựng huậ oán giải hệ phương ình vi phân cơ bản biểu diễn dòng phun ối oáy phun ong ỹ huậ ưới phun bằng phương pháp hối hữu hạn, Hội nghị KHCN CKCT oàn quốc lần hứ nhấ, Tp. HCM, /008. [4] Vo Tuyen e al, Mahemaical Model of To-Phase Siling Tubulen Jes in Iigaion Technology, S&T Developmen EM, Bulgaia, 09/008. [5] Vo Tuyen e al, Wae Jes and Injecing Iigaion Technology, Science & Technology Developmen EM, Bulgaia, 09/004. 5