Как да съчетаете селскостопански помпи с напоителни тръби за зеленчукови градини

Оценка на хидравличната съвместимост: разход, налягане и загуби от триене

Триадата разход–налягане–загуби от триене в малки системи за зеленчукопроизводство

Всички добри системи за напояване трябва да осигуряват правилната комбинация от три основни неща: количеството вода, което протича през системата, налягането, което тласка тази вода, и това, което се случва, когато водата срещне съпротива в тръбите. Малките градини с площ под един акър (по-малко от 0,25 акър) могат сериозно да пострадат, ако някой пренебрегне стойностите за загуба на налягане вследствие триене при проектирането на системата. Математическите изчисления също стават доста сложни — ако намалите диаметъра на тръбата наполовина или удвоите дебита на водата, загубата поради триене се увеличава приблизително четири пъти според класическите инженерни формули като тази на Хейзън–Уилямс. Помпите трябва да работят допълнително усилено както срещу височинните разлики в релефа (хълмове и долини), така и срещу цялото вътрешно триене в тръбите, за да осигурят правилно течение на водата. PVC тръбите създават около 35 % по-голямо хидравлично съпротивление в сравнение с полиетиленовите при дебит от 10 галона в минута, затова изборът на подходящи материали има решаващо значение за ефективността. Тези три фактора са взаимосвързани по начин, който е логичен и практически обоснован. Ако промените един от тях — например инсталирате по-тънки тръби — изведнъж всички останали компоненти на системата започват да се държат по различен начин, което означава, че растенията може да получават прекалено много или недостатъчно вода в зависимост от тяхното местоположение.

Защо несъвместимите системи за помпи и тръби причиняват повреда на капковата линия или недостатъчно напояване

Компонентите, които не са съвместими помежду си, водят до проблеми в двата края на спектъра. Недостатъчно налягане означава, че растенията изпитват жажда, но прекалено високо налягане може да разкъса тези деликатни капкови линии. Когато загубата поради триене е твърде голяма в сравнение с това, което помпата може да поеме, налягането в емитерите пада под 15 psi, което според насоките на Асоциацията по напояване е всъщност абсолютният минимум, необходим за правилна работа на капковата система. Зеленчуците като зеле започват да губят около 20 процента от потенциалния си реколт само за три дни, ако не получават достатъчно вода. От друга страна, когато помпите са прекалено мощни за конкретната задача и нагнетяват повече от 40 psi през тесни тръби, фитингите се откачат и ценна вода изтича през пукнатини, като общо се губи около 30 процента от нея. Фермерите забелязват това особено при доматите, където неравномерното напояване води до появата на увяхване на върха на плода в приблизително една четвърт от случаите. Правилното измерване на системата осигурява налягане между 20 и 30 psi, което изглежда е оптималният диапазон, при който повечето производители постигат добри резултати – равномерно разпределение на влагата без прекомерно натоварване на цялата инсталация.

Избор на селскостопанската помпа според конкретните изисквания на културите

Изчисляване на необходимия разход и общия динамичен напор за често срещани зеленчуци

Изборът на правилния размер на помпата започва с определяне на две основни неща: количеството вода, което протича през системата (измерено в галона в минута, GPM), и така наречената обща динамична височина (TDH). Различните култури имат различни нужди от вода. Томатените растения обикновено изискват около половин до един галон в минута за всяко растение по време на интензивно плододаване, докато листните зеленчуци като шпината обикновено се задоволяват с около една трета до половина от това количество. TDH всъщност представлява сбор от три компонента: височината, на която трябва да се издигне водата, хидравличното съпротивление от стените на тръбите и налягането, необходимо за правилната работа на капковите емитери. Например при типична инсталация с височинна разлика от около 20 фута, 150 фута ПВЦ тръби, разположени по терена, плюс стандартните капкови глави с налягане 15 psi, които използваме днес, общата TDH вероятно ще бъде около 85 фута. Според някои нови проучвания на Асоциацията по напояване фермерите съобщават, че грешките при изчисляването на TDH водят до проблеми в почти 4 от всяки 10 малки градински напоителни системи. Ето основната формула, която трябва да запомните: просто съберете статичното издигане, загубите поради триене по тръбопровода и налягането, необходимо за крайните устройства.

Случайно проучване: Домати срещу зелен лук — контраст в изискванията за налягане, дебит и време на работа

Когато става дума за водните нужди, доматите и салатата не могат да бъдат по-различни. Растенията домат имат нужда от дълбоко напояване в продължение на около 15–20 минути всеки ден при налягане между 10 и 15 psi, за да достигнат правилно корените си на дълбочина около 24 инча. За типична градинска площ с 20 реда това изисква селскостопански помпи, които могат да осигуряват постоянен дебит от 12 до 15 галона в минута. Салатата обаче разказва напълно различна история. Тези листни зеленчуци всъщност предпочитат често, но плитко напояване — около 5 минути три пъти на ден при много по-ниско налягане, вариращо между 5 и 8 psi, тъй като корените им проникват само на около 6 инча дълбочина. Докато лехите със салата имат нужда само от около 8–10 галона в минута, те изискват общо време на работа приблизително с 30 % по-дълго. Проблемът възниква, когато градинарите опитат да използват една и съща система за двете култури. Системите, проектирани за домати, вероятно ще удавят корените на салатата с прекалено високо налягане, докато системите, оптимизирани за салата, просто няма да осигурят достатъчен дебит на вода за здрав растеж на доматите. Изборът на подходяща помпена система според специфичните нужди на отделните култури прави цялата разлика, особено в смесени градини, където няколко вида растения споделят едно и също пространство.

Избор на напоителни тръби, които оптимизират производителността на селскостопанските помпи

Как диаметърът, материала и дължината на тръбата влияят върху загубите от триене и ефективността на системата

Начинът, по който са проектирани тръбите, оказва значително влияние върху ефективността на движението на водата през напоителната система на зеленчукова градина. Когато става дума за диаметъра на тръбите, съществува важен компромис. Тръби с по-малък диаметър, като например тези с дебелина половин инч, създават значително по-голямо съпротивление в сравнение с техните аналоги с диаметър един инч. Според отрасловите стандарти това може да намали ефективността на водния поток приблизително с 40 %, когато всички останали фактори останат непроменени. Важно е и кой материал избираме за тръбите си. Гладките ПВЦ тръби създават далеч по-малко хидравлично съпротивление в сравнение с ребрести полиетиленови варианти. Градинарите са установили, че преминаването към ПВЦ може да намали натоварването върху помпите с приблизително 15–20 %. И не бива да забравяме и дължината. Както всеки, който е работил с дълги градински маркучи, знае, всяки допълнителни петдесет фута тръбопровод започват да намаляват налягането в системата. Това означава, че помпите трябва да работят по-усилено, за да осигуряват постоянен воден поток с желаната скорост през цялата напоителна инсталация в градината.

Представете си следния сценарий: когато центробежна помпа премества около 10 галона в минута през 100 фута PVC тръба с диаметър 3/4 инча, тя обикновено губи около седем паунда на квадратен инч поради триене по пътя. Ако фермерите преминат към HDPE тръби с диаметър един инч, тези загуби намаляват само до три psi. Това прави значителна разлика в спестяването на енергия и допринася за удължаване на експлоатационния живот на напоителното оборудване. При проектирането на системи по-големите тръби имат голямо значение. По-меките материали също работят по-добре, а поддържането на колкото е възможно по-проста конфигурация на системата предотвратява излишно натоварване на помпите. Правилното изпълнение на тези детайли не е просто добро инженерно решение — то е абсолютно необходимо, за да се осигури равномерно разпределение на водата чрез капковите линии към култури като домати и чушки, без да се създава излишно напрежение върху системата.

Избор на подходящ тип селскостопанска помпа за градински мащаб и източник на вода

Потопни, центробежни и струйни помпи — пригодност и ефективност за зеленчукови градини с площ под 1/4 акър

Изборът на подходяща помпа за онези малки зеленчукови градини с площ под един акър зависи предимно от две неща: колко дълбок е водният източник и колко енергия искаме да изразходваме. Потопните помпи работят отлично при дълбоки кладенци, които надхвърлят 25 фута (около 7,6 м) дълбочина. Те се монтират непосредствено във водата, поради което работят тихо и изразходват по-малко електричество в сравнение с други типове помпи. Ако някой има близо до себе си езерце или събира дъждовна вода в бурета, центробежните помпи са подходящ избор. Тези мощни устройства могат да изтласкват големи обеми вода бързо при плитки системи, но трябва да се внимава при опити да се засмуква вода от височина над 15 фута (около 4,6 м), тъй като производителността им спада значително при такива условия според някои индустриални насоки. Струйните помпи са удобен вариант за места, където водата не е нито много дълбока, нито много плитка – например на дълбочина между 25 и 100 фута (около 7,6–30,5 м) под земята. Те извличат водата чрез вакуумно засмукване, но обикновено изразходват повече електроенергия в сравнение с другите видове. Градинарите, които инсталират капкови напоителни системи, трябва да търсят помпи, които поддържат налягане под 30 psi (около 2,1 бар), за да се избегне повреждането на тези миниатюрни емитери. Фермерите в слънчеви райони могат да спестят около 60 % от сметките си за електроенергия чрез слънчеви помпи, докато хората, живеещи в облачни райони, вероятно ще имат нужда от обикновени електрически помпи, за да осигурят надеждна работа дори през мрачните дни.