Теоретична частина

Мета роботи

Навчитися визначати вологість ґрунтів та інших сільськогосподарських матеріалів.

Теоретична частина

Вологість різноманітних сільськогосподарських матеріалів визначають для того, щоб:

а) характеризувати умови роботи сільськогосподарських машин (во­логість повітря, ґрунту, добрив, насіння тощо);

б) контролювати технологічний процес, що виконується машиною (вологість теплоносія в сушарках, вологість ґрунту в шарах до та після проходу робочого органа машини, динаміку вологості сільськогосподарського ма­теріалу тощо);

в) характеризувати умови розвитку сільськогосподарських рослин.

Вологість можна визначати прямим або непрямим способом. Прямі вимірювання вологості ґрунту, насіння та деяких сільськогосподарських матеріалів проводять за допомогою спеціальних електричних приладів. Цей спосіб зручний, оскільки він не потребує багато часу. Однак часто залежно від внутрішньої структури матеріалу та його стану можуть трапля­тися помилки, тому до таких вимірювань слід вдаватися лише тоді, коли не потрібна висока точність.

Прямі вимірювання вологості повітря або відпрацьованого теплоносія можна виконувати напівпровідниковими електро-психрометрами, непря­мі – стаціонарними або аспіраційними психрометрами. У разі потреби реєстрації відносної вологості упродовж деякого часу можна скористатися гігрографами, що забезпечують вимірювання вологості в межах 30-100 % з точністю до 2 %.

Найбільш поширеним способом визначення вологості сільськогоспо­дарських матеріалів є висушування проб в електросушильних шафах за температури 100-105 °С. Залежно від стану матеріалу та його фізико-механічних властивостей метод відбирання, розмір проби та наважка ма­ють бути різними.

Висушувати сирий матеріал рослини відразу за високої температури не можна, оскільки від цього на поверхні її частин утворюється кірка, яка порушує нормальний процес сушіння. Крім того, може початися процес обвуглення і втрати маси. Якщо матеріал дуже сирий, то його спочатку підсушують у шафі за температури 50-60 °С.

Загальна тривалість висушування проб залежно від виду сільськогоспо­дарського матеріалу та його вологості може становити 4-12 год. У разі прискореного сушіння насіння допускається його висушування при 105 ^оС упродовж 30-50 хв з наступним подрібненням на лабораторному млині та досушуванням протягом 40 хв при 130 °С.

Точність визначення вологості матеріалу в основному залежить від якості зважування та висушування.

Для лабораторно-практичної роботи необхідно провести обробку результатів методами математичної статистики з визначенням середньої арифметичної величини, середнього квадратичного відхилення та коефіцієнта варіації.

Середню арифметичну величину обчислюють за форму-лою:

, (1.1)

де – сума усіх значень досліджуваного показника;

n - число показників у статистичному ряді.

Середнє квадратичне відхилення визначають за формулою:

, (1.2)

Величина характеризує розбіжність розмірів варіаційного ряду.

Для визначення коефіцієнта варіації застосовують формулу:

, % (1.3)

Коефіцієнт варіації дає змогу порівнювати мінливість розмірів ознаки. У сільському господарстві приймають наступну градацію величин коефіцієнта варіації:

- від 0 до 10 % - незначне варіювання;

- від 10 до 20 % середній рівень варіювання;

- від 20 % і більше – значне варіювання.

У даній лабораторно-практичній роботі необхідно визначити вологість ґрунту. Вона є однією із основних фізичних властивостей ґрунту. Вологість ґрунту визначає ступінь придатності його до механічного обробітку – оранки, культивації, боронування тощо.

Про вміст води у ґрунті су­дять за його абсолютною вологістю, яку визначають як відношення маси води до маси сухого ґрунту:

, % (1.4)

де m_В та m_С - маси відповідно вологого і сухого грунту, г.

Вологість ґрунту також виражають у відсотках відносно маси вологого ґрунту і визначають за формулою:

, % (1.5)

Запас вологи в грунті у міліметрах водного стовпа обчислюють за формулою:

, (мм водн. ст.) (1.6)

де δ – об’ємна маса абсолютно сухого ґрунту, г/см³;

h - висота шару ґрунту в якому обчислюють запас вологи, см.

Оптимальну вологість ґрунту називають фізичною спілістю ґрунту. Для кожного ґрунту навесні є оптимальна норма вологості, за якої він стає придатним для обробітку. Оптимальною відносною вологістю ґрунту для його обробітку є 60 – 70 %, задовільною – 50 – 60 %, надмірною – понад 80 %, недостатньою – менше 50 %.

Для обробітку солонців оптимальна абсолютна вологість становить 12 %, темно-каштанових – 19 %, підзолистих піщаних – 15 – 22 %, чорноземів – 17 – 30 %.

За оптимальної вологості ґрунту забезпечуються найліпші результати оранки: відповідна якість, мінімальні витрати пального, найменше зношення робочих органів ґрунтообробних машин.

3. Зміст роботи

Визначити вологість ґрунту (чи іншого сільськогоспо-дарського матеріалу за завданням викладача), виконати математичну обробку результатів досліду, написати звіт.

4. Обладнання, прилади, матеріали

Електрична сушильна шафа, бюкси, терези, проби ґрунту (сільсько­господарського матеріалу за завданням викладача).

Перш, ніж приступити до роботи, необхідно уважно ознайомитися з технічною документацією та технікою безпеки.

Шафа сухоповітряна ШС-80-КЗМА (рисунок 1.1) складається з наступних основних частин: корпусу 1, пульта управління 2, підставки 3. В корпусі шафи розташовані: робоча камера, в якій встановлені полиці для розміщення на них оброблюваних предметів, паровідвідна трубка, датчик і нагрівальні елементи, що служать для рівномірного нагріву повітря в робочій камері. Двері корпусу, що закривають робочу камеру, мають теплоізоляцію. Пульт керує включенням і відключенням нагрівачів типу ТЕН в мережу. У ньому також розташовані мережеві запобіжники пульта управління.

Пульт управління (рисунок 1.2) служить для задання і підтримки теплових параметрів сушки і дезинфекції за допомогою мікропроцесорного ПІД-регулятора, а також зберігає встановлені оператором налаштування.

Передбачено три режими роботи пристрою:

1. Режим цифрової і символьної індикації заданої температури (Режим 1).

2. Режим поправки оператора або корегування показників температури на табло з температурою всередині робочої камери по контрольному термометру (Режим 2).

Рисунок 1.1 - Шафа сухоповітряна ШС-80-КЗМА:

1- корпус; 2 – пульт (індикатор температури); 3 – підсвітка; 4 – отвір для відведення пару; 5 – датчик температури; 6 – опорний гвинт; 7 – вимикач.

Рисунок 1.2 – Розташування органів керування та індикації на передній панелі пульта керування:

1 – індикатор значення регульованої змінної; 2 – індикатор стану виходу реле пульта керування (засвідчена точка визначає подачу напруги на ТЕН); 3 – індикатор заданої температури; 4 – кнопка " Збільшити"; 5 – кнопка " Зменшити"; 6 – кнопка " Ввід"

3. Режим відображення поточної температури в робочій точці. У всіх режимах проходить безперервне автоматичне регулювання температури в контрольній точці зразу ж після включення шафи у мережу, яке переривається лише при виникненні нештатних ситуацій (Режим 3).

Перехід від режиму до режиму проводиться одноразовим натисканням кнопки " " по колу у черговості " Режим 1", " Режим 2", " Режим 3" і далі по циклу.

Режим цифрової і символьної індикації заданої температури (Режим 1).

Символ, що вказує на стан поточної температури в камері

- Поточна температура вище заданої.

- Поточна температура нижче заданої.

- Температура всередині камери, що лежить в межах заданої оператором.

Точка перед зазначеним розрядом заданої температури відображає стан нагрівача: миготлива, світлова точка означає, що ТЕН увімкнений.

Натисканням точок " ▲ " або " ▼ " можна змінювати значення заданої температури в діапазоні від 50^оС до 200^оС, з кроком 1 ^оС .