Проектирование устройства для поддержания постоянной влажности в теплице

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Тульский Государственный

Педагогический Университет им Л.Н.Толстого»

Факультет технологий и бизнеса

Кафедра агроинженерии и техносферной безопасности

 

 

Курсовой проект.

по дисциплине «Основы творческо-конструкторской деятельности и

декоративно прикладного творчества»

Тема - «проектирование устройства для поддержания постоянной влажности в теплице»

 

 

 

Выполнил: студент 4 курса группы А

Факультета ТиБ

Специальности «Технология и

предпринимательство»

специализации «Автодело и

техническое обслуживание»

________Битков А. Д.

 

 

 

Приняли:_______ профессор Шмелев В.Е.

                 _______ доцент Ермолов А.В.

 

 

«___»___________ 2013 г.

 

 

Тула 2013

Содержание

 

Введение ………………………………………………………………………... 3

1. Простейшие приборы для измерения влажности…………………….… 5

 

1.1. Расчет необходимого количества влаги для оптимальной относительной влажности воздуха в теплице………………………………………………7

1.2. Устройства для увлажнения воздуха……………………………………9

2.     Пример устройства для регулирования микроклимата в теплице, на примере патента – «Авторское свидетельство СССР N 1724087, кл. A 01G 9/14, 07.04.92»………….……………………………………………………………. 18

2.1. Комплекс для поддержания постоянной влажности - система туманообразования………………………………………………………………………. 20

 

2.2. Разработка системы туманообразования для теплицы……………….25

 

Список использованной литературы…………………………………………27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Изменения климата, наблюдаемые в последние годы, характеризуются нетипичными для всех климатических поясов аномалиями. Неравномерное выпадение осадков – наводнения и нескончаемые ливни в одних регионах и небывалая засуха в других, привело к тому, что многие страны в настоящий момент испытывают острую необходимость в импорте продуктов питания.

Теплица – сооружение, которое в принципе предназначено для того, чтобы защитить растения от возвратных холодов, резких колебаний температур, которые так часты в средней полосе России весной или осенью, и, кроме того, создать благоприятные условия для теплолюбивых растений. Покрытие теплицы – стекло, пленка, поликарбонат – призваны повысить температуру воздуха.

Тепличным растениям требуются определенные температурный и влажностный режимы: температура воздуха ночью должна быть 17-18 °С, а днем – 20-24 °С, поэтому в жаркие дни теплицы необходимо проветривать, чтобы не было перегрева. Но при вентиляции снижается влажность, а это отрицательно влияет на рост растений.

Влажность – это содержание влаги в воздухе. Относительное ее значение – это отношение количества влаги, содержащееся в воздухе, к максимальному, которое может содержаться в насыщенном состоянии при данной температуре. Например, при 21°С 1 кг воздуха максимально содержит 16,2 г влаги. В этом случае относительная влажность воздуха составляет 100 %. Если при той же температуре 1 кг воздуха содержит 8,1 г воды, то ее значение составит 8,1/16,2 = 0,5, или 50 %. Количество воды, которое может содержать воздух, зависит от температуры и повышается с ее ростом. Параметры состояния воздуха при температуре 17-26 °С приведены в таблице 1.

 

Таблица. 1

Количество вносимой влаги, необходимой для создания оптимальной относительной влажности воздуха в теплицах

Температура воздуха, °С	Влагосодержание насыщенного воздуха при 100% влажности
	г/кг	г/м3
17 18 20 22 24 26	12,54 13,37 15,19 17,2 19,51 22,9	14,5 15,36 17,3 19,42 21,7 24,39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Простейшие приборы для измерения влажности воздуха.

Простейший прибор для измерения влажности воздуха и его температуры – психрометр.

 Психрометр состоит из двух независимых термодатчиков, один из которых используется как сухой термометр, а другой - как влажный. Влажный термодатчик обернут хлопчатобумажной тканью, которая находится в сосуде с водой. Благодаря протекающему воздушному потоку и, вследствие этого, испарению, поверхность увлажнённого термодатчика охлаждается. Одновременно измеряется температура окружающего воздуха с помощью второго термодатчика (температура сухого термометра). Полученная таким образом разность температур является мерой относительной влажности - количества влаги, находящейся в воздухе относительно максимально возможного при данной температуре.

Самый простой комнатный психрометр состоит из двух спиртовых термометров, один из которых имеет устройство увлажнения. В конструкции прибора обычно включается таблица для чтения показаний - психрометрическая таблица, позволяющая, зная температуру каждого из термометров, найти относительную влажность воздуха. На практике для поиска по таблице необходимо знать показания мокрого (часто сухого) термометра и разницу показаний сухого и мокрого термометров.

На показания психрометра влияют давление и высота над уровнем моря, поэтому для точных измерений проводят приведение к уровню моря.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет необходимого количества влаги для оптимальной относительной влажности воздуха в теплице.

При температуре воздуха 17°С (табл. 1) и 100 % относительной влажности влагосодержание составляет 14,5 г/м3. По агротехническим требованиям относительная влажность – 70 %, а соответствующее влагосодержание – 14,5 - 70/100 = 10,15 г/м3. Когда температура повышается, например до 22°С, то относительная влажность становится 10,15/19,42 = 0,52, или 52 % (19,42 г/м3) – влагосодержание насыщенного воздуха при 100 % влажности и температуре 22°С), что недостаточно. Поэтому, что бы восстановить требуемое значение 70 %, надо добавить влаги в воздух (влагосодержание должно быть 19,42–70/100 = 13,59 г/м3), 13,59–10,15 3,44 г/м3, а на теплицу объемом 100 м3 – всего 344 г воды, лучше в виде пара. При понижении температуры воздуха (в ночное время), наоборот, относительная влажность увеличивается, и избыток влаги необходимо удалять проветриванием. Контроль ее значения осуществляют соответствующими датчиками. Результаты расчета количества вносимой или удаляемой влаги из воздуха теплицы объемом 100 м3 (для огурца в период до плодоношения) приведены в табл. 2.

Таблица. 2

Температура воздуха,°С	Относительная влажность,%	Влагосодержание, г/м3	Температура воздуха и относительная влажность, °С/%	Недостаток или избыток (-) влаги, г/м3	Изменяемое количество влаги, г
17	70 75	10,15-10,875	22/52 24/47 22/56 24/50	+3,44 +5,04 +3,69 +5,4	344 504 369 540
18	70 75	10,75–11,52	22/55 24/50 22/59 24/53	+2,86 +4,44 +3,04 +4,75	286 444 304 475
20	70	12,11	17/84 18/79	-1,96 -1,36	-196 -136
	75	12,975	17,89 18/84	-2,1 -1,46	-210 -146
22	70–75	13,594 14,565	17/94 18/89 17...100 18...95	-3,44 -2,84 -3,69 -3,1	-344 -234 -369 -310

 

В этой таблице недостаток влаги указан со знаком «+», (компенсировать внесением), а избыток «-» (компенсировать удалением). По расчетам видно, что температура воздуха в теплице определяет его относительную влажность, которую необходимо поддерживать в требуемых пределах.

Для повышения влажности воздуха используют изотермическое и адиабатическое увлажнение.

В адиабатических увлажнителях происходит распыление воды в воздухе в виде тонкого монодисперсного аэрозоля, который интенсивно испаряется, потребляя теплоту, содержащуюся в воздухе. Избыток влаги в виде капель и подтеков оседает на листьях растений, стенах и других поверхностях теплицы. Процесс осуществляется без поступления тепловой энергии от внешних источников и называется адиабатическим, а увлажнители – адиабатическими, распылителями или атомайзерами. Они имеют большую производительность (порядка десятков литров воды в час), а требуется внести незначительное количество влаги в воздух теплицы (0,35 л на 100 м3 объема). Такие увлажнители в теплицах использовать не целесообразно. Наиболее пригодны для теплиц увлажнители изотермического типа с небольшой производительностью. В них водяной пар образуется в результате испарения воды в специальном генераторе. Потребляемая при этом энергия обеспечивает фазовый переход воды из жидкого состояния в парообразное. Они имеют небольшую производительность, при их использовании теплота, содержащаяся в воздухе, остается практически неизменной и в большей степени соответствует тепличным условиям.

 

 

 

 

2. Устройства для увлажнения воздуха

Существует несколько типов увлажнителей воздуха: холодные (традиционные), паровые, ультразвуковые, увлажнители распылительного типа (атомайзеры), а также увлажнители-очистители - приборы, в которых функция увлажнения сочетается с очисткой воздуха. Холодные, или традиционные, увлажнители оснащаются вентилятором, засасывающим сухой воздух из помещения и прогоняющим его через фильтр-испаритель.

В традиционном увлажнителе,

сухой воздух из помещения прогоняется через влажные испарительные фильтры вентилятором. Фильтр изготавливается из, специальным образом, подготовленной целлюлозы, которая за счет капиллярного эффекта интенсивно впитывает в себя влагу из поддона и поэтому постоянно увлажнена. В корпусе прибора обычно находится одна или две емкости, из которых вода подается в поддон, а оттуда – на сменный фильтр-испаритель. Движущийся воздушный поток насыщается водяными парами, а нежелательные примеси оседают на поверхности фильтра. Чем выше влажность воздуха, тем ниже производительность холодного увлажнителя; таким образом, прибор автоматически поддерживает влажность воздуха на оптимальном уровне. К определенному недостатку холодных увлажнителей можно отнести то, что для их работы требуется использование деминерализованной или дистиллированной воды. При использовании водопроводной воды, плохо очищенной и жесткой, увлажняющий картридж быстро засорится и потребует замены. Использование водопроводной воды может допускаться только в случае, если прибор дополнительно снабжается специальным умягчающим картриджем, уменьшающим жесткость воды.