ПРОЕКТ ОБВОДНЕНИЯ ПАСТБИЩ КРЕСТЬЯНСКИХ И ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ АПК АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ РАСПОЛОЖЕННЫХ В ЗОНАХ ВОДОТОКОВ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Водные ресурсы и мелиорация»

ДЖУСУПОВА Ж. К.

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

ПРОЕКТ ОБВОДНЕНИЯ ПАСТБИЩ КРЕСТЬЯНСКИХ И ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ АПК АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ РАСПОЛОЖЕННЫХ В ЗОНАХ ВОДОТОКОВ

специальность 5В080500 - «Водные ресурсы и водопользование»

Алматы 2018

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет «Гидротехника, мелиорация и бизнес»

Кафедра «Водные ресурсы и мелиорация»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема:

Выполнила

(Ф. И. О. )

Допущена к защите «___»20___ г.

Заведующий кафедрой

(подпись) (Ф. И. О. )

Руководитель

(подпись) (Ф. И. О. )

Консультанты:

(раздел) (подпись) (Ф. И. О. )

(раздел) (подпись) (Ф. И. О. )

Нормоконтроль

(подпись) (Ф. И. О. )

Рецензент

(подпись) (Ф. И. О. )

Алматы 2018

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет «Гидротехника, мелиорация и бизнес»

Кафедра «Водные ресурсы и мелиорация»

Специальность 5В080500 - «Водные ресурсы и водопользование»

ЗАДАНИЕ

на выполнение дипломной работы (проекта)

Студент

(Ф. И. О. )

Тема работы (проекта)

Утвержден приказом университета № от «»20___г

Срок сдачи готовой работы (проекта)

«»20___г

Исходные данные для работы (проекта)

Список вопросов для разработки дипломной работы (проекта)

Список графических материалов (при необходимости)

Рекомендуемая базовая литература

Консультанты по специальным разделам работы (проекта)

Заведующий кафедрой

(подпись) (Ф. И. О. )

Руководитель работы

(подпись) (Ф. И. О. )

Принял задание на

выполнение, студент

(подпись) (Ф. И. О. )

ГРАФИК

выполнения дипломной работы (проекта)

Заведующий кафедрой

(подпись) (Ф. И. О. )

Руководитель работы

(подпись) (Ф. И. О. )

Принял задание на

выполнение, студент

(подпись) (Ф. И. О. )

СОДЕРЖАНИЕ

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящей дипломной работе использованы ссылки на следующие стандарты:

• ГОСТ Р15. 01-96. Порядок проведения патентных исследований;
• ГОСТ 2405-88. Манометры, вакуумметры, мановакуумметры,
• напорометры, тягометры и тягонапорометры. Общие технические условия;
• ГОСТ 3262-75. Стальные водогазопроводные трубы. Общие технические условия;
• ГОСТ 6134-87. Насосы динамические. Методы испытаний;
• ГОСТ 7502-98. Рулетки измерительные металлические. Технические условия;
• ГОСТ 10362 -76. Рукава прорезиненные. Общие технические условия;
• ГОСТ 10428-71. Насосы центробежные скважинные для воды с погруженным электродвигателем. Общие технические условия;
• ГОСТ 15. 001-73. Разработка и постановка продукции на производство. Основные показатели;
• ГОСТР 15. 201-2000. Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно - технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство;
• ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения;
• ГОСТ 18164-72. Вода питьевая. Методы определения содержаниясухого остатка;
• ГОСТ 20915-75. Сельскохозяйственная техника. Методы определенияусловий испытаний;
• ГОСТ 23728-80 - ГОСТ 23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки;
• ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания. . Термины и определения;
• ГОСТ 24104-2001. Весы лабораторные. Общие технические условия;
• ГОСТ 24902-81. Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа;
• ГОСО РК 05. 04. 019 - 2008 « Государственный общеобязательный стандарт образования Республики Казахстан. Высшее образование. Бакалавриат. Основные положения».
• ГОСО РК 05. 03. 16 - 2009 « Правила выполнения дипломной работы (проекта) в высших учебных заведениях. Основные положения»
• ОСТ 101. 1 - 98. Испытания сельскохозяйственной техники, машин иоборудования для переработки сельскохозяйственного сырья. Основныеположения;
• ОСТ 1011. 2-2002. Испытания сельскохозяйственной техники. Станциинасосные передвижные. Методы оценки функциональных показателей;

• ОСТ 1021. 1-2002. Испытания сельскохозяйственной техники. Установки водоподъёмные. Методы оценки функциональных показателей;
• РТМ 44-62. Методика статистической обработки эмпирическихданных;
• РД 07-07-21-86. Методические указания. Порядок проведения патентных исследований в системе Госагропрома СССР.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящей дипломной работе применяют следующие термины с соответствующими определениями.

Подача - отношение объёма подаваемой воды насосной установкой ко времени.

Напор насосной установки - избыточное давление, создаваемое насосной установкой, измеряемое в метрах водяного столба, определяется зависимостью, $\ Н_{р}$ = Р _изб / γ, где Р _изб - избыточное давление насосной установки, Па; γ - удельный вес воды, Н/м ³ , Н _р - напор, м. вод. ст.

Напор водотока - давление, создаваемое водотоком, измеряемое в м.

вод. ст., определяется зависимостью H _в =h _n + v ² /2g, где h _n - перепад высот верхнего уровня воды и нижнего - водоотбора водотока, м; v - скорость воды в водотоке, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с ² ; Н _в - напор водотока, м. вод. ст.

Напор скоростной - давление, создаваемое от скорости движения

воды, измеряемое в м. вод. ст., определяется зависимостью Н _ск = v ² /2g, где v - скорость движущейся воды, м/с; Н _ск - скоростной напор, м. вод. ст.

Напор вакуумный - давление ниже атмосферного (разряжение), создаваемое насосной установкой, измеряемое в м. вод. ст., определяется
зависимостью, $H_{вак} = \frac{Р_{а} - Р_{э}}{\gamma}$ , где Р _а - давление атмосферное, Па; Р _э - давление в вакуумной системе насосной установки, Па; Н _вак - вакуумный напор, м. вод. ст.

Водоток - водоисточник с движущейся жидкостью (река, канал и др. ) .

Мощность полезная - мощность, сообщаемая насосной установкой подаваемой воде.

Мощность затраченная - мощность, потребляемая насосной установкой.

Коэффициент полезного действия - отношение полезной мощности к мощности затраченной.

Напорно-вакуумная насосная установка - техническое средство для подъёма и подачи воды из водотоков, создающее напор и вакуум, используя для привода кинетическую энергию движущейся воды в водотоке.

Струйный аппарат (эжектор) - устройство для нагнетания (отсасывания) жидкости или воздуха, действие которого основано на увлечении нагнетаемой (отсасываемой) жидкости или воздуха за счёт использования кинетической энергии рабочей жидкости.

Гидротаран - водоподъёмное устройства, в котором давление создаётся в результате гидравлического удара путем периодического закрытия и открытия ударным клапаном движения воды в приёмном трубопроводе.

Сифон - (от греч. siphon - трубка, насос), устройство для перекачивания жидкости, использующее неразрывность её потока.

Конструкция - устройство, взаимное расположение частей, состав какого-либо строения, механизма и т. п. (например, насосной установки, эжектора, гидротарана) .

Параметр - величина, характеризующая какое-либо основные свойство процесса, явления или системы, машины, устройства (например, подача, напор, коэф. сопр. ) .

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

Q - подача насосной установки, расход воды, м ³ /с;

Н - напор насосной установки, водотока, скоростной и вакуумный напоры, высота водоподъёма, м. вод. ст. ;

η - коэффициент полезного действия насосной установки, использования рабочего времени смены;

ν - скорость движения воды в водотоке, трубопроводах, м/с;

Р - избыточное давление воды, создаваемое внутри трубопроводов, м/с;

D, d - диаметр отверстий труб, круглого профиля деталей, м;

F - площадь сечения проходных отверстий, русла водотока, м ² ;

γ - удельный вес воды, Н/м ³ ;

ρ - плотность воды, кг/м ;

ζ - коэффициент местных сопротивлений;

λ - коэффициент трения воды в трубопроводах;

m - масса груза, тел и т. д., кг;

L, l - длина трубопровода, м;

h- относительный напор в струйных аппаратах, уровень погружения, потери напора, длина плеч противовеса ударного клапана, м;

q - объёмный расход в струйных аппаратах, водопотребление потребителя, м ³ ;

t - время протекающего процесса, с;

К - объёмный модуль жидкости, Н/м ² ;

Е- модуль продольной упругости материала трубопровода, Н/м ;

А - скорость распространения ударной волны, скорость распространения звука в жидкости, м/с;

П - выработка насосной установки, м ³ ;

Т - годовая загрузка, ч;

Л - количество обслуживающих персонала, чел;

Э - эффект от использования насосной установки, тенге;

С - удельные отчисления на реновацию, техобслуживание и ремонт, на топливо-смазочные материалы, тенге/м ³ ;

3 - удельные эксплуатационные затраты, тенге/м ;

СНГ - Союз независимых государств;

ГСХА - Государственная сельскохозяйственная академия;

ГНУ ВИЭСХ - Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

АПК - агропромышленный комплекс;

КПД - коэффициент полезного действия;

ЦНИИКИВР - Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов;

НИОКР - научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки;

ЭЦВ - электропогружной центробежный водоподъёмный насос;

ТГ - таран гидравлический;

УИЖ - К 100 - гидротаран конструкции Украинского института животноводства.

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с Указом Президента РК от 28. 01. 98 г. № 3834 и с изменениями и дополнениями от 7. 09. 99 г. № 206 «О мерах по реализации стратегии развития Казахстана до 2030 года», правительством РК ставится задача, в частности, внедрение ресурсосберегающих технологий, разработка эффективных энергоустановок, использующих возобновляемые источники энергии и снижение темпов ухудшения окружающей среды. [1]

Водоснабжение фермерских хозяйств, как и других потребителей РК, осуществляется за счет подземных вод - трубчатыми и шахтными колодцами и наземными водами - прилегающими реками, каналами, озерами и накопительными водоемами соответственно в объемах 75% и 25% [2] .

Проблема механизации водоснабжения из трубчатых и шахтных колодцев в республике решена достаточно. Для этого имеются серийно выпускаемые погружные насосы, ленточные и шнуровые водоподъёмники, воздушные водоподъёмники лифтные и камерные, конструкции которых и технологические процессы ежегодно совершенствуются.

При ведении пастбищного животноводства наиболее доступным видом водообеспечения, не требующих больших затрат, являются наземные водоисточники, в большинстве из которых может быть использована кинетическая энергия движущейся воды для механизации орошения приусадебных участков, хозяйственных и бытовых нужд, а также электроснабжения фермерских хозяйств.

Однако до настоящего времени проблема механизации водоснабжения и электроснабжения фермерских хозяйств нашей республики в указанных условиях еще не решена.

В республике и странах СНГ для подачи воды из предгорных рек разрабатывались насосы типа гидравлического тарана, в которых для создания напора использовались энергия потока воды, перепад давления и эффект гидроудара. Они завершены изготовлением экспериментальных и опытных образцов, не нашедших применения [3, 4] . Имеются разработки аналогичных насосных установок с приводом от энергии движущейся воды, но с активными вращающимися рабочими органами типа: роторно-пластинчатый конструкции Нижегородской ГСХА [5, 6] и турболифтный ГНУ ВИЭСХ [7], однако они находятся на стадии экспериментальных образцов, причем с низким основным показателем (подача - от 0, 1 до 1, 0 м ³ /ч), работы по их совершенствованию продолжаются.

В настоящее время для механизации фермерских хозяйств в указанных зонах Казахстана преимущественно используют традиционные центробежные насосные установки марки АН-2К-9-М1 и АНС-60Д с приводом от двигателей внутреннего сгорания 2СД-М2 мощностью 1, 5 кВт (2 л. с. ) и УД-2 мощностью 5, 9 кВт (8 л. с. ) [8, 9] .

Однако использование энергии рек, каналов и отводных накопительных водоемов, в т. ч. для привода насосных установок, позволило бы сельхозформированиям сберегать значительное количество дорогостоящего топлива и использовать экологически чистые технологические процессы в водоснабжении.

Проблема водоснабжения фермерских хозяйств в условиях прилегающих рек, каналов и отводных накопительных водоемов с использованием природных условий и естественных энергетических ресурсов воды в современных условиях перспективна и актуальна, имеет большое народнохозяйственное значение, решение которой рационально осуществить гидротаранной насосной установкой. Принцип подъёма воды в напорно-вакуумной насосной установке осуществляется за счёт: использования части потока воды водотока, давления от геометрического, скоростного и гидроударного напоров.

Новизна научной работы заключается в разработке гидротаранной насосной установки, работающей по энергосберегающей и экологически чистой технологии водоподъёма, с повышением основных показателей (подачи, напора и КПД) за счёт одновременного использования геометрического, скоростного и гидроударного напоров и осуществления технологического процесса водоподъёма при низких напорах водотока.

Исследования, отражённые в работе, выполнялись в КазНАУ по грантовому проекту /Обоснование и разработка энергосберегающей технологии и технических средств водоподъема с использованием для привода гидроэнергии водотоков/: отчет о НИР (заключительный) №гос. регистрации 0112РК00178. Руководитель Саркынов Е. - Алматы, 2014-99с. [10] .

Цель работы - обоснование параметров и разработка гидротаранной насосной установки, обеспечивающей снижение эксплуатационных затрат в 3 . . . 6 раз.

Объект исследования - гидротаранная насосная установка с использованием для привода кинетической энергии воды в водотоках.

Предмет исследования - технологический и гидродинамические процессы, протекающие в насосной установке.

Задачи исследований:

1. Обоснование проекта обводнения пастбищ крестьянских и фермерских хозяйств АПК Алматинской области, расположенных в зонах водотоков, в соответствии с водным Кодексом .

2. Выбор и обоснование конструктивно-технологической схемы насосной установки для эффективного обводнения пастбищ крестьянских и фермерских хозяйств в исследуемой зоне.

3. Обоснование методики и расчёт параметров принятой насосной установки для. обводнения пастбищ типового хозяйства.

4. Технико - экономическое обоснование эффективности предложенного дипломного проекта.

В результате выполненной работы обоснован тип и рациональная схема гидротаранной насосной установки для подъёма воды из водотоков [11] .

Выполнены теоретические и экспериментальные исследования гидротаранного способа водоподъёма из водотоков, в том числе протекающие в нём процессы: технологический в напорной системе и эффект гидроудара в технологическом процессе водоподъёма. В результате установлены аналитические зависимости по определению: основных технологических параметров - напора, подачи и КПД; а также основного параметра эффекта гидроудара - гидроударного напора при работе ударного клапана. Результаты исследований явились научной основой для обоснования и расчета параметров гидротаранной насосной установки для подъёма воды из водотоков [12] .

Обоснованы основные параметры и разработана конструкция гидротаранной насосной установки для фермерских и крестьянских хозяйств АПК РК [13, 14] .

Предложен метод теоретического анализа по совершенствованию гидротаранной насосной установки [15] .

Экспериментально выбраны рациональные варианты напорной части, ударного клапана, проверены и уточнены параметры насосной установки, подтверждена достоверность выполненных теоретических исследований [10] .

Конструкция гидротаранной насосной установки защищена предварительным патентом и патентом KZ на изобретение [16, 17, 18], подтверждая новизну и полезность.

На основании исследований разработаны экспериментальный и опытный образцы гидротаранной насосной установки, которые соответственно прошли успешно лабораторно - хозяйственные и предварительные испытания с рекомендацией проведения приёмочных ведомственных (государственных) испытаний, с целью пополнения внутреннего рынка недостающим типом насосных установок [19, 20] .

Прогнозируемая потребность в гидротаранных насосных установках по Республике Казахстан может составить не менее 11560 тыс. штук [14] .

Применение разработанных гидротаранных насосных установок в фермерских и крестьянских хозяйствах РК, расположенных в зонах прилегающих водотоков, по сравнению с базовой насосной установкой АН -2К - 9 - М1 (с центробежным насосом и приводом от двигателя внутреннего сгорания) позволит снизить эксплуатационные затраты в 5, 6 раз и получить годовой экономический эффект 319971 тыс. тенге на одну установку при сроке окупаемости 0, 14 года, общий эффект по зоне - 3, 698 млр. тенге.

По выполненной работе получены следующие результаты:

- новая схема гидротаранной насосной установки с использованием для привода энергии движущейся воды в водотоках;

• научные основы гидротаранного способа водоподъёма изводотоков;
• основные параметры гидротаранной насосной установки дляфермерских и крестьянских хозяйств;

... продолжение

Повышения эффективности обводнения пастбищ крестьянских и фермерских хозяйств АПК

Проект повышения эффективности автономного водоснабжения крестьянских и фермерских хозяйств Меркенского района Жамбылской области

ПРОЕКТ ОБВОДНЕНИЯ ПАСТБИЩ ИЗ ШАХТНЫХ КОЛОДЦЕВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПНЕВМОКАМЕРНОГО ВОДОПОДЪЕМНИКА ВПКШ-30 НА ПРИМЕРЕ АЛМАТИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Подача воды на орошение земельных участков с использованием самотечного водовода

Совершенствование Экономических Механизмов Регулирования Агропромышленного Комплекса Республики Казахстан в Условиях Глобализации и Конкуренции на Мировом Рынке

Создание взаимно скоординированного комплекса животноводческих предприятий в Казахстане: стратегия развития и реализации проекта

Трансформация земельных отношений в Республике Казахстан: реформа и перспективы развития агропромышленного комплекса

Динамика почвенной влажности и урожайность травянистых растений в пустынной и сухостепной зонах в зависимости от расстояния от населенных пунктов

Ландшафтно-Географическая Харakterистика Горной Территории: Формации Растительности и Почвенные Зоны

Разнообразие и характеристика почвенных ресурсов Казахстана в рамках государственной программы по эффективному использованию сельскохозяйственных земель

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда