Материалы
СТРУЙНЫЕ СМЕСИТЕЛИ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ СТОКОВ В СИСТЕМАХ ОРОШЕНИЯ
Журнал «НАУЧНАЯ ЖИЗНЬ» [СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В PDF]
т. 14, вып. 6, июнь 2019
| Рубрика: | МЕЛИОРАЦИЯ, РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ОХРАНА ЗЕМЕЛЬ |
| Страницы: | 823–834 |
| DOI: | 10.35679/1991-9476-2019-14-6-823-834 |
| Для цитирования: | Мазанов Р. Р., Мутуев Ч. М., Тарасьянц С. А. Струйные смесители минеральных удобрений и животноводческих стоков в системах орошения // Научная жизнь. 2019. Т. 14. Вып. 6. С. 823–834. DOI: 10.35679/1991-9476-2019-14-6-823-834 |
| Авторы: |
Мазанов Руслан Расулович, канд. техн. наук, доцент, кафедра технических систем и цифрового сервиса, ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет им. М. М. Джамбулатова»: Россия, 367032, Республика Дагестан, г. Махачкала, ул. Магомеда Гаджиева, 180. Мутуев Чамсутин Магомедович, канд. техн. наук, доцент, кафедра кафедра технических систем и цифрового сервиса, ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет им. М. М. Джамбулатова»: Россия, 367032, Республика Дагестан, г. Махачкала, ул. Магомеда Гаджиева, 180. Тарасьянц Сергей Андреевич, д-р техн. наук, профессор, кафедра «Водоснабжение и использование водных ресурсов», Новочеркасский инженерномелиоративный институт им. А. К. Кортунова – филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»: Россия, 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.
Тел.: (872-2) 67-21-80 E-mail: mazanov.rus@mail.ru |
| Реферат: | При выращивании сельскохозяйственных культур используются различные виды орошения, от локальных способов с малыми оросительными нормами (до 500 м3 /га) до крупных дождевальных систем с высоконапорным закрытым трубопроводом и оросительными нормами до 2–3 тыс. м3 /га. При возрастающем дефиците водных и энергетических ресурсов, для полива, как правило, применяются локальные способы орошения с одновременным внесением питательных элементов в зону корневой системы каждого растения, которые представлены в основном капельными и локальными низконапорными системами. К преимуществам локальных низконапорных систем следует отнести низкие энергозатраты, увеличенные проходные размеры водовыпусков, возможность внесения с поливной водой растворенных органических удобрений, в том числе продуктов жизнедеятельности скота. В системах орошения животноводческие стоки смешивают с поливной водой в необходимых пропорциях, для чего используются водоемы-смесители, иньекторы для ввода удобрений в оросительную сеть, эжекторы как средства смешения. Проведение исследований, направленных на решение проблем, связанных с разработкой локальной низконапорной оросительной сети с технологически обоснованной системой смешения животноводческих стоков и минеральных удобрений в системах орошения, является актуальной задачей. Целью экспериментальных исследований являлось нахождение оптимальных геометрических размеров и гидравлических параметров струйной установки для подачи жидкого навоза и комплексных удобрений в оросительную сеть. С целью определения оптимальных геометрических размеров и гидравлических параметров струйного смесителя, а также напоров рабочего Н1 , подсасываемого Н2 и смешанного потоков Н3, проведены экспериментальные исследования с использованием лабораторной установки. В настоящих экспериментальных исследованиях приводится порядок, методика проведения и результаты выполненных работ по нахождению оптимальных параметров струйного смесителя. Получены теоретические результаты с помощью известных методов расчета мелиоративных систем с использованием материалов полевых исследований, выполненных согласно рекомендациям, акад. С. И. Литвинова и теории планирования эксперимента В. А. Вознесенского. В результате обработки данных получено уравнение регрессии. Анализом полученного уравнения установлена степень влияния факторов d´0 (х1 ), b(х2 ), Lц (х3 ), Z(х4 ) на КПД смесителя. В результате обработки данных методами, изложенными в работах [2, 3, 7] получены математические модели исследуемых процессов. По результатам экспериментальных исследований было установлено значение КПД 9,8%; 12,6%; 2,2%; 1,3% – результат проведенной первой группы опытов; по второй группе опытов установлено влияние величин d10 и b на коэффициент полезного действия смесителя; выявлена зависимость оптимального значения внешнего диаметра кольцевой щели сопла d10 от ширины щели b показывающие значение величины КПД в интервалах варьирования при коэффициенте эжекции от 1,3–2,5. |
| Ключевые слова: | система орошения, животноводческие стоки, геометрические и гидравлические параметры, струйные смесители, напор, центробежный насос |
|
Список литературы: |
1. Пат. № 2448450. Российская Федерация, МПК А01 С23/04. Установка для подачи удобрений в оросительную сеть / Е. А. Чайка, К. А. Дегтярева, Д. Н. Кольжанов, С. А. Тарасьянц; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» – № 2008111757/13; заявл. 27.03.08; опубл. 27.04.2012 г., Бюл. № 12. 2. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. – М. : Финансы и статистика, 1981. – 263 с. 3. Головина, Л. И. Линейная алгебра и некоторые ее приложения: Учебное пособие для вузов / Л. И. Головина. – М. : Наука, 1985. – 392 с. 4. Мазанов Р. Р., Тарасьянц С. А. Расчет на прочность воздушно-гидравлических колпаков гасителей гидравлических ударов насосных станций. – Махачкала, 2017. 5. Ефимов Д. С., Пашков П. В., Мазанов Р. Р., Полубедов С. Н., Тарасьянц С. А., Дегтярева К. А. Струйные насосы в гидромеханизации с предварительным гидравлическим рыхлением грунта/ Проблемы развития АПК региона. – 2017. – Т. 29. – № 1 (29). – С. 91–98. 6. Тарасьянц С. А., Рахнянская О. И., Мазанов Р. Р., Уржумова Ю. С., Персикова Л. В., Павлюкова Е. Д., Дегтярева К. А. Критерий бескавитационной работы струйных аппаратов / Проблемы развития АПК региона. – 2017. – Т. 29. – № 1(29). – С. 98–106. 7. Беспалов М. С., Тарасьянц С. А., Уржумова Ю. С., Соколова Е. В., Тарасьянц А. С., Бандюков Ю. В., Мазанов Р. Р., Ефимов Д. С. Анализ существующих методов расчета коэффициента полезного действия струйных аппаратов / Проблемы развития АПК региона. – 2016. – Т. 27. – № 3 (27). – С. 114–117. 8. Мазанов Р. Р., Тарасьянц С. А. Расчет струйных насосов, основанный на теории смешения потоков и элементов теории свободной затопленной струи. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии и достижения науки в АПК». – Махачкала, 2018. – С. 212–215. 9. Мазанов Р. Р., Рудаков В. А., Тарасьянц С. А. Расчет струйных насосов, основанный на теории растекания турбулентной затопленной струи. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии и достижения науки в АПК». – Махачкала, 2018. – С. 222–231. 10. Рудаков В. А., Мазанов Р. Р., Тарасьянц С. А. Расчет критических скоростей подсасываемого потока струйных насосах. В сборнике: Современные технологии и достижения науки в АПК. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции. – 2018. – С. 235–238. 11. Рудаков В. А., Мазанов Р. Р., Тарасьянц С. А. Расчет максимальных скоростей подсасываемого потока в струйных насосах на участке взаимодействия В сборнике: Современные технологии и достижения науки в АПК. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции. – 2018. – С. 238–244. 12. Пашков П. В., Мазанов Р. Р., Тарасьянц С. А. Теория расчета кавитационного запаса центробежных насосов / Проблемы развития АПК региона. – 2018. – № 3 (35). – С. 136–140. 13. Беспалов М. С., Вакуленко Ю. С., Уржумова Ю. С., Тарасьянц А. С., Бандюков Ю. В., Тарасьянц С. А., Ефимов Д. С., Мазанов Р. Р. Экспериментальное определение коэффициентов сопротивлений и расчет критических скоростей в проточной части струйных насосов / Проблемы развития АПК региона. – 2016. – Т. 26. – № 2(26). – С. 60–64. 14. Мазанов Р. Р., Мутуев Ч. М. Анализ состояния орошаемых земель в РД и поиск путей снижения энергетических затрат на насосных станциях мелиоративного назначения. В сборнике: Современные технологии и достижения науки в АПК. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции. – 2018. – С. 218–222. 15. Мазанов Р. Р., Шихсаидов Б. И. Мелиоративное состояние орошаемых земель в республике Дагестан. В сборнике: Основные направления развития науки и образования в АПК. Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции. – 2018. – С. 184–188. 16. Мазанов Р. Р. Мелиоративное состояние орошаемых земель в условиях Дагестана и пути их решения. Всборнике: Инновационный подход в стратегии развития АПК России. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. – 2018. – С. 208–212. 17. Тарасьянц С. А., Мазанов Р. Р., Уржумова Ю. С. Насосное оборудование насосных станций систем орошения и водоснабжения. – Махачкала : ФГБОУ ВО «Дагестанский ГАУ», 2019. – 112 с. |
| English version: |
JET MIXERS OF MINERAL FERTILIZERS AND LIVESTOCK WASTE IN IRRIGATION SYSTEMS
Mazanov Ruslan Rasulovich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Dagestan State Agrarian University, Makhachkala, Russia. Mutuev Chamsutin Magomedovich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Dagestan State Agrarian University, Makhachkala, Russia. Tarasyants Sergey Andreevich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Don State Agrarian University (Novocherkassk branch), Novocherkassk. Russia.
Keywords: irrigation system, livestock waste, geometric and hydraulic parameters, jet mixers, pressure, centrifugal pump.
Abstract. When growing crops, various types of irrigation are used, from local methods with small irrigation rates (up to 500 m3 /ha) to large sprinkling systems with a high-pressure closed pipeline and irrigation rates up to 2–3 thousand m3 /ha. With an increasing shortage of water and energy resources, as a rule, local irrigation methods are used with watering and simultaneous introduction of nutrients into the root zone of each plant; they are mainly represented by drip and local low-pressure systems. The advantages of local low-pressure systems include low energy consumption, increased passage sizes of water outlets, the possibility of applying dissolved organic fertilizers with irrigation water, including livestock waste products. In the irrigation systems livestock waste is mixed with irrigation water in the required proportions, for which water reservoirs-mixers and injectors are used to put fertilizers into the irrigation network and ejectors as a means of mixing. Conducting research aimed at solving problems associated with the development of local low-pressure irrigation network with a technologically sound system for mixing livestock waste and mineral fertilizers in irrigation systems is an urgent task. The purpose of the experimental studies was to find the optimal geometric dimensions and hydraulic parameters of the jetting unit for supplying liquid manure and compound fertilizers to the irrigation network. Materials and methods of research. In order to determine the optimal geometrical dimensions and hydraulic parameters of the jet mixer, as well as the head of working H1, H2 suction and mixed H3 flows, experimental studies were conducted using a laboratory setup. In these experimental studies, the order, methodology and results of the work performed to find the optimal parameters of the jet mixer are given. Research results and discussion. Theoretical results were obtained using well-known methods for calculating land-reclamation systems using field research materials performed in accordance with the recommendations, Acad. S. I. Litvinova and the theory of experiment planning by V. A. Voznesenskiy.As a result of data processing, a regression equation was obtained. By analyzing the equation obtained, the degree of influence of the factors d´0 (x1), b (x2), Lц (x3), Z (x4) on the efficiency of the mixer was established. As a result of data processing by the methods described in [2,3,7], mathematical models of the processes under study were obtained. Findings. According to the results of experimental studies, an efficiency value of 9.8% was established; 12.6%; 2.2%; 1.3% - the result of the first group of experiments. Forthe second group of experiments, the effect of the values 0 I d and b on the efficiency of the mixer was established. The dependence of the optimal value of the nozzle annular slit external diameter 0 I d on the slit width b is revealed. The lattershows the efficiency value in the ranges of variation with an ejection coefficient of 1.3–2.5.
REFERENCES 1. Pat. No. 2448450. Russian Federation, IPC A01 C23 / 04. Installation for the supply of fertilizers in the irrigation network / E. A. Chaika, K. A. Degtyareva, D. N. Kolzhanov, S. A. Tarasyants; Applicant and patent holder of the Novocherkassk State Land Reclamation Academy. – No. 2008111757/13; declare March 27, 2008; publ. 04/27/2012, Bull. – No. 12. 2. Voznesensky V. А. Statistical Methods for Experiment Planning in Technical and Economic Studies. – M. : Finance and Statistics, 1981. – 263 p. 3. Golovina L. I. Linear algebra and some of its applications: Textbook for universities. / L. I. Golovina. – M. : Science, 1985. – 392 p. 4. Mazanov R. R., Tarasyants S. A. Calculation of the strength of air-hydraulic caps of hydraulic shock absorbers of pumping stations. – Makhachkala, 2017. 5. Efimov D. S., Pashkov P. V., Mazanov R. R., Polubedov S. N., Tarasyants S. A., Degtyareva K. A. Jet pumps in hydromechanization with preliminary hydraulic loosening of the soil / Problems of AIC development region. – 2017. – V. 29. – № 1 (29). – P. 91–98. 6. Tarasyants S. A., Rakhnyanskaya O. I., Mazanov R. R., Urzhumova Yu. S., Persikova L. V., Pavlyukova E. D., Degtyareva K. A. Criterion for cavitation free operation of jet devices / Problems development of the agro-industrial complex of the region. – 2017. – V. 29. – No. 1 (29). – P. 98–106. 7. Bespalov M. S., Tarasyants S. A., Urzhumova Yu. S., Sokolova E. V., Tarasyants A. S., Bandyukov Yu. V., Mazanov R. R., Efimov D. S. Analysis existing methods for calculating the efficiency of jet devices / Problems of development of the agro-industrial complex of the region. – 2016. – V. 27. – No. 3 (27). – P. 114–117. 8. Mazanov R. R., Tarasyants S. A. Calculation of jet pumps based on the theory of mixing of flows and elements of the theory of a free submerged jet. Collection of scientific works of the All-Russian scientific-practical conference “Modern technologies and achievements of science in the agricultural sector”. – Makhachkala, 2018. – P. 212–215. 9. Mazanov R. R., Rudakov V. A., Tarasyants S. A. Calculation of jet pumps based on the theory of the spreading of a turbulent submerged jet. Collection of scientific works of the All-Russian scientific-practical conference «Modern technologies and achievements of science in the agricultural sector.» – Makhachkala, 2018. – P. 222–231. 10. Rudakov V. А., Mazanov R. R., Tarasyants S. А. Calculation of critical speeds of the suction flow of jet pumps. In the collection: Modern technologies and achievements of science in the agro-industrial complex. Collection of scientific papers of the All-Russian scientific-practical conference. – 2018. – P. 235–238. 11. Rudakov V. A., Mazanov R. R., Tarasyants S. A. Calculation of maximum speeds of the suction flow in jet pumps at the interaction site In the collection: Modern technologies and achievements of science in the agro-industrial complex. Collection of scientific papers of the All-Russian scientific-practical conference. – 2018. – P. 238–244. 12. Pashkov P. V., Mazanov R. R., Tarasyants S. A. The theory of calculating the cavitation stock of centrifugal pumps / Problems of the development of the agroindustrial complex of the region. – 2018. – № 3 (35). – P. 136–140. 13. Bespalov M. S., Vakulenko Yu. S., Urzhumova Yu. S., Tarasyants A. S., Bandyukov Yu. V., Tarasyants S. A., Efimov D. S., Mazanov R. R. Experimental determination of resistance coefficients and calculation of critical speeds in the flow part of jet pumps / Problems of development of the regional agro-industrial complex. – 2016. – V. 26. – No. 2 (26). – P. 60–64. 14. Mazanov R. R., Mutuev Ch. M. Analysis of the state of irrigated land in the Republic of Dagestan and the search for ways to reduce energy costs at pumping stations for land-reclamation purposes. In the collection: Modern technologies and achievements of science in the agro-industrial complex. Collection of scientific papers of the All-Russian scientific-practical conference. – 2018. – P. 218–222. 15. Mazanov R. R., Shikhsaidov B. I. Meliorative condition of irrigated lands in the Republic of Dagestan. In the collection: The main directions of development of science and education in agriculture. Collection of scientific papers of the International Scientific and Practical Conference. – 2018. – P. 184–188. 16. Mazanov R. R. The ameliorative state of irrigated lands in the conditions of Dagestan and the ways of their solution. In the collection: Innovative approach in the development strategy of the agro-industrial complex of Russia. Collection of materials of the All-Russian scientificpractical conference. – 2018. – P. 208–212. 17. Tarasyants S. A., Mazanov R. R., Urzhumova Yu. S. Pumping equipment of pumping stations of irrigation and water supply systems. – Makhachkala : Dagestan GAU, 2019. – 112 p. |
| For citation: | Mazanov R. R., Mutuev C. M., Tarasyants S. A. Jet mixers of mineral fertilizers and livestock waste in irrigation systems// Naucnaa zizn’ [Scientific Life]. 2019; 14(6): 823–834 (in Russian). DOI: 10.35679/1991-9476-2019-14-6-823-834-6-823-834 |