设施农业环境控制课设Word格式文档下载.docx
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P=ρgh，得到h=20.41ｍ
（二）、流量q
根据旋转微喷头的特性，选择了大旋轮微喷头，即旋选用微喷头流量为50L/h的旋转微喷头,该微喷头在200Pa工作水头时的流量为50L/h，湿润直径为8.0m
（三）、孔口直径
其工作水头是20.41m，孔口流量为50/h，管嘴特性的流量系数Cq取为0.7。
根据滴头流量计算公式
有：
可解的滴头的流到面积为：
进而可求滴头流到的直径为：
旋转微喷头的具体形式和生产性图纸见图一和图二。
三、利用所设计旋转微喷头进行微喷灌工程设计
（一）、基本情况
北方有两个日光温室，种植番茄，此温室使用微喷灌的方式灌溉。
温室内的土壤为沙壤土，温室长为30m，宽为10m，两温室间距为1m，温室墙体厚1m，有0.5m的过道。
（二）、设计参数的确定
根据当地气候和作物灌溉的要求，确定温室微灌设计的有关参数如下：
计耗水强度取8.9㎜/d；
②采用全面喷洒灌溉方式，设计土壤湿润比为
80%；
③灌水均匀系数的确定：
为了保证微灌的灌水质量，要求灌水均匀度达到一定要求。
微灌灌水器的流量偏差率与工作水头偏差率的关系
=
×
且x<
1x取为0.5，
=0.2
则求得设计流量偏差率
=9.9%，
只考虑水力因素，由
与
关系
（%）
98
95
92
（%）
10
20
30
可查得
=98%
（三）、主要设备的选择
1、微喷头，按照设计的旋转式微喷头，额定工作压力250KPa时，流量为55.8L/h，湿润直径为5.5m。
因此，考虑到温室的长和宽，横向布置三根毛管，每根毛管上有11旋转微喷头，每根毛管和每个喷头之间的距离如附图所示。
2、微喷头的组合方式，考虑到温室长度，微喷头选择矩形的组合方式，组合间距
=2.25m,
=2.3m,R=2.75m,,组合喷灌强度计算，
=9.7<
15,故根据土壤特性表7-23知该喷头组合方式符合要求。
3、管道与管件，选用国产管道与管件，其中温室田间输水管道采用耐候性好、易加工PE管，外部引水及给水支管和干管采用UPVC管并埋于地下。
4、灌溉自动控制，选用进口灌溉时间控制器、配合进口的优质电磁阀实施全部温室的自动灌溉作业。
比较时间控制器选择美国亨特公司生产的控制器，电磁阀选择美国Hunter公司生产的ICV系列灌溉用电磁阀。
传感器选择Hunter生产的，自动灌溉施肥机选择以色列爱尔达公司生产的Fertigal系列施肥器，注意的是要按实际情况（流量、压力选则）
5、施肥装置，采用德国MSR公司生产的可调施肥比例的水动注肥泵，该水动注肥泵技术含量高，结构复杂，投资较高，但是其产生的供水压力比较小，能够根据灌溉水量大小调节废水吸入量，是灌溉系统实现按比例施肥。
6、首部设备
①水泵的选择水泵的选择要按最不利轮灌组的流量和扬程进行选择。
②过滤器的选择为满足干管的流量要求，水沙过滤器应选择其流量范围满足干管流量要求，使其符合要求。
网式过滤器，与叠片式过滤器配合使用，提高过滤的精度。
③其他设备的选择压力表、测量与控制设备、安全设备等的选择则根据经济等具体情况进行考虑选择即可。
7、灌溉自动控制器，我们采用的时间控制器，可以预先设定的灌溉时间、灌溉延续时间、灌溉次数等自动化实现各轮灌区的灌溉作业。
该控制器同时自动控制灌溉系统供水水泵的启动和关闭，以保证自动轮灌的供水要求。
（四）、微灌灌溉制度
1、设计灌水定额：
选取计划湿润层深度Z=30cm，土质为砂壤土，α=30%，P=80%，η=0.88，查表取β=0.35，则一次性灌水量为I=
≈28.6（mm）
2、设计灌水周期T=
=28.6/8.9≈3（d）
3、一次灌水延续时间t：
t=
≈3.9（h）
（五）、各级管道的设计
1、毛管的设计：
已知毛管长度为L=30ｍ,ｓ=2.75ｍ，故ｘ=1，N=11，ｍ=1.75，查表5-6得多口系数Ｆ=0.410，不考虑温度的影响，且
=20％，
=20.41ｍ,ｑ=50l/h=0.050
/h,则
=N×
q=0.55
/h.假设毛管直径为
而毛管允许的水头差为△H毛分=0.55HvHd=0.55×
0.2×
20.41=2.245（ｍ）①
按照勃拉修斯公式有：
△
=8.4×
F=8.4×
30×
0.410=
②
由①②可得到
=12.49㎜，根据标准，选择PE素材毛管直径为
=15㎜。
那么△
0.410=0.92（ｍ）
则△
－△
=0.2×
20.41－0.92=3.162（ｍ）③
2、支管的计算
已知支管的长度为5ｍ，
=3×
0.55=1.65
/h），假设设计支管管径为
按照勃拉修斯公式有
=8.4×
5=
④
由③④有
=14.41㎜，按照标准选择PVC材料支管直径为32㎜。
5=
=0.071（ｍ）
3、干管的计算
由于每个温室支管的流量为1.65
/h），那么干管的流量为
=2×
1.65=3.30
/h，考虑干管流量选择干管直径为40㎜。
又已知x=0.5,N=1,
=100ｍ，m=1.75,查5-6表得多口系数
=0.65，不考虑温度的影响，则按勃拉修斯公式有
100×
0.65=1.08（ｍ）
（六）、各级管道进口处的水头
据实际情况取流态系数x=0.5，已知
=0.2,那么按照公式5-48有
1
=0.099
=22.99（ｍ）
=18.90（ｍ）
1、毛管进口水头
+
=20.41+
=20.87（ｍ）
验证
=18.90+0.92=19.82（ｍ）
2、支管进口水头
+△Z=20.87+0.071+2=22.94（ｍ）
3、干管进口水头
=22.94+1.08=24.02（ｍ）
设管网的损失系数k=1.1
则
>
Δ
+1.1×
24.02=10+26.422=36.422（ｍ）
所以在选择泵时要选择其H>
36.422mQ>
3.30
/h的水泵
选择QXN40-63/3-11型号的水泵较为合适，其扬程63m，额定流量40
/h，功率为11KW。
选择的过滤器的型号为：
本微喷灌系统的水源为井水，水质良好，可用网式过滤器和叠片式过滤器进行过滤,网式过滤器选用SQWSS-40型（参考价750）。
叠片式过滤器选用SQDP-40型（参考价850）。
设施环境控制系统设计
一、设施环境控制设备手动系统设计
（一）、设施环境控制设备手动系统设计要求
某温室配置了下列环境调控设施：
外遮阳、内遮阳、顶开窗、环流风机、湿帘风扇系统和顶喷淋。
其中环流风机3台，湿帘风扇系统包括6台湿帘风扇、湿帘和外翻窗组成。
且湿帘风扇系统工作分为三种状态，强制通风一（部分湿帘风扇开启）、强制通风二（全部湿帘风扇开启）和湿帘工作（全部的湿帘风扇开启，同时湿帘泵工作）。
请设计该温室环境调控设备的手动控制系统。
（二）、设施环境控制系统设计说明
温室主电路图和控制电路图见附图。
1、外遮阳系统
打开：
闭合常开开关SB2，使得正向电路联通，电机正转，外遮阳幕缓慢打开，同时KM1开关因电路联通而闭合，而SB2自锁断开。
当外遮阳幕全部打开时，限位开关SQ1使得电机停止转动，电路断开，KM1断开，外遮阳幕打开过程完成。
关闭：
闭合常开开关SB3，使得反向电路联通，电机反转，外遮阳幕缓慢收拢，同时KM2开关因电路联通而闭合，而SB3自锁断开。
当外遮阳幕全部收拢时，限位开关SQ2使得电机停止转动，电路断开，KM2断开，外遮阳幕关闭过程完成。
2、内遮阳系统
闭合常开开关SB5，使得正向电路联通，电机正转，内遮阳幕缓慢打开，同时KM3开关因电路联通而闭合，而SB5自锁断开。
内外遮阳幕全部打开时，限位开关SQ3使得电机停止转动，电路断开，KM3断开，内遮阳幕打开过程完成。
闭合常开开关SB6，使得反向电路联通，电机反转，内遮阳幕缓慢收拢，同时KM4开关因电路联通而闭合，而SB6自锁断开。
当内遮阳幕全部收拢时，限位开关SQ4使得电机停止转动，电路断开，KM4断开，内遮阳幕关闭过
程完成。
3、顶开窗控制系统
（由于顶开窗1和顶开窗二的原理一样，这里就只解释顶开窗1的工作原理）
开启：
合常开开关SB8，使得正向电路联通，电机正转，顶开窗缓慢打开，同时KM5开关因电路联通而闭合，而SB8自锁断开。
当顶开窗全部打开时，限位开关SQ5使得电机停止转动，电路断开，KM5断开，顶开窗打开过程完成。
闭合常开开关SB9，使得反向电路联通，电机反转，顶开窗缓慢闭合，同时KM6开关因电路联通而闭合，而SB9自锁断开。
当顶开窗全部打开时，限位开关SQ6使得电机停止转动，电路断开，KM6断开，顶开窗关闭过程完成。
4、环流风机控制系统
启动：
闭合常开开关SB14，使得环流风机电路联通，KM9因电路联通而闭合，SB14发生自锁而断开，从而环流风机的开启过程完成。
按下SB13，KM9失电断开，环流风机的关闭过程完成。
5、湿帘风扇系统
强制通风系统分为三种状态：
强制通风一、强制通风二和湿帘工作。
其中，强制通风状态一时启动三台湿帘风扇，强制通风状态二时启动全部湿帘风扇，而当湿帘工作时启动全部湿帘风扇和湿帘泵。
6、湿帘外翻窗
闭合常开开关SB16，使得正向电路联通，电机正转，湿帘外翻窗缓慢打开，同时KM12开关因电路联通而闭合，而SB16自锁断开。
当湿帘外翻窗完全打开时，限位开关SQ9使得电机停止转动，电路断开，KM12断开，湿帘外翻窗打开过程完成。
闭合常开开关SB17，使得反向电路联通，电机反转，湿帘外翻窗关闭，同时KM11开关因电路联通而闭合，而SB17自锁断开。
当湿帘外翻窗完全关闭时，限位开关SQ10使得电机停止转动，电路断开，KM11断开，湿帘外翻
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