Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut i B GIO DC V O TO TRNG I HC NễNG NGHIP H NI Trần ngọc quang NGHIÊN CứU THIếT Kế, CHế TạO MáY PHUN THUốC CHO VùNG TậP TRUNG CHUYÊN CANH CÂY ĂN QUả ở LụC NGạN - BắC GIANG LUN VN THC S K THUT Chuyờn ngnh: K thut c khớ Mó s: 60.52.01.03 Ngi hng dn khoa hc: 1. TS. Lấ V QUN 2. PGS.TS. HONG C LIấN H NI 2013 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 02 tháng 04 năm 2013 Học viên Trần Ngọc Quang Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện ñề tài này, tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp ñỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Bộ môn Máy nông nghiệp - Khoa Cơ ðiện, Viện ñào tạo sau ñại học và các thầy cô trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Nhân dịp này, cho phép tôi ñược bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất ñến quý thầy cô. Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Lê Vũ Quân và Thầy PGS.TS. Hoàng ðức Liên ñã hướng dẫn tận tình, chỉ bảo cặn kẽ từ việc ñịnh hướng ban ñầu, giải quyết từng nội dung ñề tài, ñến sửa ñổi những sai sót trong suốt quá trình học tập và quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo Trường Cao ñẳng Kỹ thuật Công nghiệp - Bộ Công Thương, các ñồng nghiệp, bạn bè, gia ñình và người thân ñã tạo mọi ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn này. Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả những tập thể và cá nhân ñã dành cho tôi mọi sự giúp ñỡ quý báu trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 02 tháng 04 năm 2013 Học viên Trần Ngọc Quang Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii LỜI NÓI ðẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ðỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3 1.1. ðẶT VẤN ðỀ 3 1.1.1. Vài nét về cây vải thiều 3 1.1.3. Những loại sâu bệnh gây hại cho cây vải thiều và các biện pháp phòng trừ 6 1.2. TÌNH HÌNH CƠ GIỚI HÓA PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 11 1.2.1. Tình hình cơ giới hóa phun thuốc bảo vệ thực vật ở nước ngoài 11 1.2.2. Tình hình cơ giới hóa phun thuốc bảo vệ thực vật ở trong nước 17 1.3. MỤC TIÊU, CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP, ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 25 1.3.1. Mục tiêu 25 1.3.2. Cách tiếp cận 26 1.3.3. Phương pháp nghiên cứu 26 1.3.4. Phạm vi, ñối tượng nghiên cứu 26 1.3.5. Nội dung nghiên cứu 26 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY PHUN 28 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÒI PHUN 28 2.1.1. Lý thuyết về dòng phun rối xoáy hai pha 28 2.1.2. Các phương pháp số nghiên cứu dòng phun rối xoáy hai pha 33 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iv 2.2. TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CHÍNH CỦA VÒI PHUN 38 2.2.1. Phân bố vận tốc của dòng phun rối tự do trong ñoạn cơ bản 38 2.2.2. Phân bố nhiệt ñộ và nồng ñộ hỗn hợp lưu chất trong dòng phun rối tự do 38 2.2.3. Xác ñịnh lưu lượng qua thiết diện ngang trong ñoạn cơ bản của dòng phun rối tự do 39 2.3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS FLUENT ðỂ TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG LÝ THUYẾT DÒNG PHUN TRONG VÒI PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 39 2.3. TÍNH TOÁN QUẠT, CHỌN ðỘNG CƠ CHO MÁY PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 46 2.3.1. Phân loại quạt 46 2.3.2. Phương trình cơ bản của cánh quạt [7] 46 2.2.3. ðặc ñiểm cánh quạt 47 2.3.4. Tính toán các thông số chính và xác ñịnh kết cấu của quạt 50 Chương 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY PHUN THUỐC 54 3.1. Thiết kế chế tạo vòi phun 55 3.2. Lựa chọn ñộng cơ, quạt 57 3.3.1 Chọn ñộng cơ: 57 3.3.2 Chọn quạt: 58 3.3. Các chi tiết làm việc khác của máy phun 60 3.3.1. Ống thổi khí phun 60 3.3.2. Bình ñựng thuốc: 60 3.3.3. Bình ñựng xăng: 61 3.3.4. Một số bộ phận khác: 62 Chương 4 KHẢO NGHIỆM XÁC ðỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY PHUN THUỐC 64 4.1. Mục ñích khảo nghiệm 64 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… v 4.2. Khảo nghiệm xác ñịnh sự phân bố cường ñộ và ñộ ñồng ñều các giọt thuốc phun của máy phun thuốc bảo vệ thực vật 64 4.3. Khảo nghiệm xác ñịnh ñộ phun xa phụ thuộc vào vận tốc gió của quạt 67 4.4. Khảo nghiệm xác ñịnh ñộ phun xa phụ thuộc vào vận tốc gió của quạt 70 4.5. Khảo nghiệm chất lượng làm việc của máy phun trên ñịa bàn Lục Ngạn, Bắc Giang 72 Chương IV KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần các chất dinh dưỡng trong quả vải thiều 4 Bảng 1.2. Thống kê về diện tích và sản lượng vải thiều trong vòng 5 năm của tỉnh Bắc Giang 5 Bảng 1.3. Một số thông số kỹ thuật của máy phun thuốc MPT260 18 Bảng 1.4. Thống kê số lượng máy phun thuốc cho cây vải ở tỉnh Bắc Giang 22 Bảng 1.5. ðiều tra sơ bộ về cây vải thiều và số lần phun/năm. 23 Bảng 4.1. Phân bố cường ñộ phun và ñộ ñồng ñều giọt thuốc phun khi S = 0,4 65 Bảng 4.2. Phân bố cường ñộ phun và ñộ ñồng ñều giọt thuốc phun khi S = 0,7 66 Bảng 4.3. Phân bố cường ñộ phun và ñộ ñồng ñều giọt thuốc phun khi S = 1,2 66 Bảng 4.4. Kết quả thí nghiệm phun theo phương ngang 68 Bảng 4.5. Kết quả thí nghiệm phun theo phương thẳng ñứng 71 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Quả vải thiều Lục Ngạn 4 Hình 1.2. Mùa vải chín 6 Hình 1.3. Kiểm tra sâu ñục cuống 9 Hình 1.4. Kết cấu bên trong vòm che 12 Hình 1.5. Cấu tạo vòm che 13 Hình1.6. Các dạng máy phun khí thổi 14 Hình 1.7. Hệ thống phun thuốc sâu 16 Hình 1.8. Máy phun thuốc MPT260 Của công ty máy nông nghiệp miền Nam 18 Hình 1.9. Máy phun thuốc trừ sâu OVTA1 19 Hình 1.10. Máy phun cây công nghiệp 20 Hình 1.11. Máy phun cải tiến sử dụng máy bơm nước 21 Hình 1.12. Máy phun dạng khói 21 Hình 1.13. Máy phun không ñộng cơ 22 Hình 2.1. Mô hình mô tả cấu trúc dòng hai pha 32 Hình 2.2. Sơ ñồ các bước thực hiện giải bài toán thủy khí ñộng lực bằng phần mềm Ansys Fluent 42 Hình 2.3. Kết quả kiểm tra lưới 43 Hình 2.4. Kết quả kiểm tra sự hội tụ của các thông số 44 Hình 2.5. Phân bố mật ñộ của hỗn hợp 44 Hình 2.6. Phân bố áp suất của hỗn hợp 45 Hình 2.7. Phân bố vận tốc của hỗn hợp 45 Hình 2.8. Di chuyển của phần tử khí trên cánh quạt ly tâm 47 Hình 2.9. Các mối quan hệ giữa H Lt và V 49 Hình 2.10. Các dạng cánh quạt 49 Hình 3.1. Cấu tạo máy phun thuốc bảo vệ thực vật hoạt ñộng theo nguyên lý khí thổi 54 Hình 3.2. Cấu tạo của ñầu phun tạo xoáy 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… viii Hình 3.3. Ống nối chuyển bậc 1/2" ( 21) 3/8" ( 17): 56 Hình 3.4. Bộ phận tạo xoáy với các góc nghiêng φ khác nhau: 56 Hình 3.5. Vòng ñệm cao su 57 Hình 3.6. ðầu vòi phun 57 Hình 3.7. ðộng cơ 1E54F 57 Hình 3.8. Cánh quạt 58 Hình 3.9. Vỏ quạt 59 Hình 3.10. Ống thổi khí phun 60 Hình 3.11. Bình ñựng thuốc 61 Hình 3.12. Bình xăng 62 Hình 3.13. Tay ñiều khiển 62 Hình 3.14. Giá ñeo máy 63 Hình 4.1. Sơ ñồ bố trí thực nghiệm 65 Hình 4.2. ðồ thị phân bố cường ñộ giọt thuốc phun với các hệ số xoáy khác nhau 67 Hình 4.3. Khảo nghiệm phun xa 69 Hình 4.4. Ảnh hưởng của vận tốc gió ñến chiều xa phun 69 Hình 4.5. Khảo nghiệm phun cao 70 Hình 4.6. Ảnh hưởng của vận tốc gió ñến chiều cao phun 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 1 LỜI NÓI ðẦU Lục Ngạn là huyện miền núi tỉnh Bắc Giang với diện tích ñất tự nhiên là 101.223,72 ha (trong ñó ñất nông nghiệp 28.144 ha chiếm 27.8%). Khí hậu Lục Ngạn chia làm 02 mùa rõ rệt, mùa hè từ tháng 4 ñến tháng 10 thịnh hành gió ñông nam, mùa ñông từ tháng 10 ñến tháng 4 năm sau, thịnh hành gió ñông bắc. Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1500 mm ñủ ñáp ứng nhu cầu nước cho sản xuất và ñời sống, lượng mưa cao nhất vào tháng 7, thấp nhất vào tháng 10. Nhiệt ñộ chênh lệch giữa tháng nóng nhất (tháng 6: 29 0 C) với tháng lạnh nhất (tháng 12: 18,3 0 C) là 10,7 0 C. Nắng trung bình hàng năm từ 1.500 ñến 1700 giờ, thuận lợi cho phát triển các cây trồng nhiệt ñới, ñặc biệt là cây vải thiều. Vải thiều là loại cây ăn quả có nguồn gốc từ Trung Quốc và ñã ñược ñưa về trồng ở Việt Nam từ rất lâu, từ những năm 60 của thế kỷ XX, cây vải bắt ñầu ñược trồng ở Bắc Giang. Hiện nay vải thiều ñược xem là loại cây cho hiệu quả kinh tế cao hơn so với các loại cây rau màu và cây ăn trái khác, vì thế mà chúng ñược trồng với diện tích lớn nhất trong các loại cây ăn quả ở Bắc Giang. Vấn ñề ñặt ra là phải làm thế nào ñể cây vải vừa có năng suất cao, chất lượng quả tốt ñồng thời giảm ñược chi phí chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh ñể gia tăng hiệu quả kinh tế của nó. Ở Lục Ngạn nói riêng và Bắc Giang nói chung, chi phí cho chăm sóc cây vải thiều còn ở mức khá cao dẫn ñến thu nhập từ trồng vải thiều còn thấp. Một trong những nguyên nhân gây nên là do việc chăm sóc bảo vệ thực vật cho cây vải còn chưa thực sự hiệu quả và tốn kém, việc áp dụng tiến bộ kỹ thuật trong khâu cơ giới hóa máy phun thuốc bảo vệ thực vật còn gặp nhiều khó khăn. Khâu chăm sóc bảo vệ thực vật cho cây vải thiều còn chưa ñồng bộ, chủ yếu theo phương pháp thủ công nên năng suất, chất lượng còn thấp ñồng thời lại có tác ñộng ảnh hưởng xấu ñến môi trường xung quanh cũng như sức khoẻ của người [...]... có tán cây r m, ñan xen vào nhau, máy phun có chi u cao l n có th phun cao t i 30 m, thư ng ñư c s d ng ñ phun cho cây công nghi p, cây lâm nghi p, ho c phun thu c x lý các bãi rác th i (a) (b) (c) (d) Hình1.6 Các d ng máy phun khí th i a Máy phun ñeo vai; b Máy phun kiên k t v i máy kéo ki u treo, phun ñ nh hư ng; c Máy phun có góc phun r ng; d Máy phun có chi u cao phun l n • X lý công ño n pha thu... tài nghiên c u t ñ ng hóa máy phun thu c b o v th c v t, nghiên c u thi t k ch t o và s d ng máy phun thu c d ng khói (hình 1.12) dùng trong vùng tr ng cây công nghi p, cây lâm nghi p Hình 1.12 Máy phun d ng khói Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ……………………… 21 ð c bi t, ñ i vùng chuyên canh cây ăn qu B c Giang, chúng tôi ñã ti n hành ñi u tra v hi n tr ng s d ng máy phun. .. làm n i dung nghiên c u trong ñ tài “ Nghiên c u thi t k , ch t o máy phun thu c cho vùng t p trung, chuyên canh cây ăn qu L c Ng n – B c Giang 1.3 M C TIÊU, CÁCH TI P C N, PHƯƠNG PHÁP, ð I TƯ NG NGHIÊN C U 1.3.1 M c tiêu M c tiêu c a ñ tài là nghiên c u thi t k và ch t o ñư c m u máy phun thu c b o v th c v t cho cây v i thi u L c Ng n phù h p v i ñ a hình ñ i núi, ñ cao và b r ng c a tán cây, nh m... thâm canh cây v i thi u L c Ng n nói riêng và B c Giang nói chung, nh m t o ra m u máy phun thu c b o v th c v t b ng ñ ng cơ v i năng su t cao, ch t lư ng t t mà giá thành l i r , phù h p cho vùng chuyên canh cây ăn qu L c Ng n (nh t là cây v i thi u), ñư c s hư ng d n c a TS Lê Vũ Quân và PGS.TS Hoàng ð c Liên chúng tôi ti n hành th c hi n ñ tài tài: “ Nghiên c u thi t k , ch t o máy phun thu c cho vùng. .. cao cây l n, nên vi c s d ng các bình phun tay tr nên khó khăn vì c li phun c a bình phun tay th p, ñ phun ñư c v i c li cao, ngư i nông dân ñã c i ti n b ng cách s d ng máy phun có ñ ng cơ và dùng c n phun dài ñưa vòi phun lên cao khi phun (hình 1.10) Hình 1.10 Máy phun cây công nghi p Nhưng khi ñó vi c ñi u khi n chính xác v trí vòi phun r t khó khăn nên thư ng x y ra vi c phun không ñ u hay phun. .. vi c ñ nghiên c u, thi t k ch t o ra m t lo i máy phun b ng ñ ng cơ mà có năng su t, ch t lư ng c ng v i giá thành r là m t vi c r t khó V n ñ cơ gi i hoá khâu b o v th c v t cho vùng chuyên canh cây ăn qu ñã tr nên c p thi t ñ i v i ngư i dân tr ng v i thi u L c Ng n, B c Giang nói riêng và các vùng cây ăn qu trên c nư c nói chung Các m u máy phun thu c c a nư c ngoài ñư c ch t o dư i d ng chuyên. .. nay cho phép thu c phun có th phun t i chi u cao 8 - 30m ho c có th cao hơn, r t thích h p v i các vư n cây ăn qu và Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ……………………… 13 cây công nghi p (Hình 1.6) Trong các lo i máy phun ki u khí th i như trên, máy phun ñeo vai thư ng có ñ cao phun t i ña kho ng 8-12m, máy phun có góc phun r ng thư ng ñư c s d ng trong các vư n cây có tán cây. .. s n xu t c a vùng t p trung chuyên canh cây v i thi u L c Ng n Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t……………… ……………………… 26 - Tính toán, thi t k và ch t o m t s b ph n chính c a máy phun thu c b o v th c v t cho vùng chuyên canh cây ăn qu ; - Kh o nghi m xác ñ nh m t s thông s làm vi c cơ b n c a máy phun thu c b o v th c v t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu... 1.13), lo i bình phun này có c li phun tương ñ i th p nên thư ng ch s d ng ñ phun cho các cây non chi u cao cây th p Lo i th hai là máy phun có ñ ng cơ ñeo vai (hình 1.14), lo i th ba là máy phun c i ti n t máy bơm nư c như ñã trình bày trên Các lo i máy này ch s d ng phù h p v i các cây có chi u cao cây th p hơn 4 m, còn v i m t s vư n v i thi u có chi u cao cây l n t 4 m tr lên, vi c phun thu c b o... cao cây l n: Thư ng s d ng máy phun theo nguyên lý khí th i (Air Blast Sprayer / Air Assisted Sprayer) Các lo i máy phun ho t ñ ng theo nguyên lý này, khi phun thu c h t thu c phun ñư c phun ra s không nh áp su t phun t vòi phun ñưa ñ n ñ i tư ng c n phun, mà nh lu ng gió th i t qu t trên máy phun ñưa thu c ñi, chính nh v y h t thu c phun có th phát tán t i nh ng c ly tương ñ i l n, các lo i máy phun . thực hiện ñề tài tài: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy phun thuốc cho vùng tập trung, chuyên canh cây ăn quả ở Lục Ngạn – Bắc Giang ”. ðây là một vấn ñề cấp thiết và có tính thực tiễn. NGHIP H NI Trần ngọc quang NGHIÊN CứU THIếT Kế, CHế TạO MáY PHUN THUốC CHO VùNG TậP TRUNG CHUYÊN CANH CÂY ĂN QUả ở LụC NGạN - BắC GIANG LUN VN THC S K THUT Chuyờn ngnh:. nhằm tạo ra mẫu máy phun thuốc bảo vệ thực vật bằng ñộng cơ với năng suất cao, chất lượng tốt mà giá thành lại rẻ, phù hợp cho vùng chuyên canh cây ăn quả ở Lục Ngạn (nhất là cây vải thiều),