根據荔枝苗越冬培育的要求,選澤由中國農業工程研究設計院設計、安徽拖拉機製造廠生產的GP--C825型拱形大棚骨架,結構尺寸:長42m,寬8m,高2.3m。
(2)地熱苗床工程研究設計
設計內容為確定地下增溫係統的埋管方式、材料、管徑、管間距和埋深。
①確定供暖方式。地熱苗床供暖係統初步布置方式,根據設計內容計算出管徑d、管材,埋深h、管間距w。
由於管道長度L遠大於管道外徑d、管間距w和埋深h,沿管道長度方向的溫度變化甚小,在近似計算時可以忽略不計,所以可將地下增溫係統按二維穩定傳熱計算,管道周圍的傳熱近似按圓筒壁導熱計算,土壤表麵和大棚內空間的熱交換按平壁對流換熱計算。
②原始數據的選擇與確定。設定棚內最低溫度為t=15。C,換熱器選用鋼管。
材料導熱係數:鋼管=9.57kJ/m·h·℃
細砂石=0.41kJ/m·h·℃
土壤表麵放熱係數0c=2.39kJim·h·℃
單層塑料簿膜傳熱係數j=1.32kJ/m·h·℃
管道入口水溫:t=60℃
管道出口水溫:t=40℃
室外最低計算溫度:tw=2℃
③管道外徑d、管間距w和埋深h的確定。埋深與入口水溫直接相關,水溫越高則埋深越深,根據國內外的經驗,暫定埋深h為45cm,間距Ⅳ為90cm,如不合適再進行調整。
管道直徑的選取受流量、埋深等因索的製約,管徑過小,壓力損失加大,溫度場分布不均勻。管徑過大,將會增加投資,造成不必要的浪費,初步計算時擬定管道直徑為50mm。
④10cm深度處的溫度計算。根據穩定傳熱的假設,單位管長的傳熱量
t,i——管內平均水溫(℃),t,j=(tg+t。)12=(60-{-40)/2=50(。C),
t。——室內平均氣溫(℃),在此為l5℃;
tw——土壤l0cm深度處的地溫(0C);
尺——熱阻(m·h·℃/kj),
R——管道熱阻(m·h·0C/kJ),
R10——土壤10cm深度處的熱阻(113.·h·C/kJ);
P——單位管長的傳熱量。
(a)管道熱阻R。
(b)土壤表麵對棚內的對流放熱熱阻Rb
Rb=0.387(111·h·℃/kj)
(C)土壤熱阻
a.從管道中心到土壤表麵的熱阻R0
R0=1.129(m·h·℃/kj)
b.從管道中心到10cm深度處的熱阻R。0
∑R=RI+月0+Rb=1.519(131·h·℃/kJ)
所以可求得
P=23.014(kJ/m·h)
Y.R0.3635
相應可求出10cm深度處和苗床表麵的溫度值
tl0=tpj—P·(尺l+RI0)=26.8(℃)
t0=tpj—P·(RI+R0)=24(℃)
⑤室內最低溫度的校核計算。根據熱平衡原理;
土壤表麵散熱量=圍護結構耗熱量
即P=a·(t0--t。)·F。=k·(f。--t_)·Fj
經整理
——土壤表麵溫度24(℃)
zw——室外氣溫2(℃)
Fj——棚膜表麵積420(m2)
F——棚內苗床麵積336(1112)
t。=15(℃)
⑥設計計算結果。
⑦工程施工
(a)管材設計時是按鋼管計算的,如瓷瓦管或耐熱塑料管等。
(b)管徑在選用鋼管時d=50ram,進行修正。
當然也可以根據當地具體情況選擇實用價廉但當選其它管材時,管徑要根據具體情況。
(C)埋深埋深直接影響地表和大棚空間的溫度,埋深越深地表和大棚空間的溫度越低,反之則越高。所以在不影響耕作的前提下,應盡可能的淺埋。
(d)管道鋪設施工時應注意管道的水平深度,沿大棚長度方向的加溫管道,入口端應比出口端高50—80mm。但橫向盼分水管道應盡量保持水平。
(3)引水工程
①設計條件。地熱溫泉水出露點距大棚50m。熱水溫度60℃,露頭麵積4m2。
②熱水收集方案確定。因當地電力供應嚴重不足,停電時間占70%以上,所以利用電能收集熱水困難較大,還要修建一個大的高位蓄水池,在有電時蓄上足夠的水,以備停電時用。這種方法一次性投資大,很難實現。
通過集思廣益、測試計算,最後確定采取不用電力集水的辦法。這種方法的好處是不消耗電力、一次性投資少、不用維護。
③設計、計算。地熱水出露點距大棚距離L=50m。選取輸水管管徑d=75cm,管材為聚乙烯塑管。
(a)管道總阻力根據管道阻力計算公式·
△P=五·L(k9/m。)
式中矗——單位長度的摩擦阻力(k9/m·nl);
L——管道長度(m);
△p——管道摩擦阻力。
當L=50m,d=75ram,流量G=5t/s時,得
=3.10(k9/m·11'12)