Spelling suggestions: "subject:"hivernacles"" "subject:"hivernacle""
1 |
Ventilación natural de invernaderos multitúnelMuñoz Odina, Pere 01 April 1998 (has links)
El conreu sota hivernacle en regions amb clima mediterrani ha experimentat un granaugment en els darrers anys. La majoria d´aquests hivernacles són estructures de baixcost amb coberta de plàstic. Malgrat tot, s´observa una clara tendència vers equipamentsi hivernacles amb un nivell tecnològic més gran que possibiliti un millor control de lescondicions de conreu. Es per això, que els hivernacles multitúnel s´estant imposant cadacop més als països de la mediterrània.Degut a les característiques climàtiques (valors de radiació i temperatura elevats) elprincipal problema d´aquests hivernacles és la elevada temperatura de l´aire interior quees produeix des de principis de primavera fins a finals de la tardor, fet que origina greusefectes sobre la qualitat i rendiment dels conreus. La ventilació natural és el procés méssenzill i econòmic per reduir la temperatura de l´interior de l´hivernacle.Malgrat la seva importància, com a conseqüència de la dificultat del seu estudi, no esconeix amb precisió la ventilació natural dels hivernacles multitúnel amb coberta deplàstic.En aquesta tesi, s´analitza la ventilació natural dels hivernacles multitúnel amb cobertade plàstic i dos tipus d´obertures de ventilació (rectangular continua i intercanviable). Almateix temps, s´avalua l´efecte que provoca la incorporació de xarxes d´ombreig i antiinsectesa les obertures de ventilació.Amb aquest objectiu, el capítol 2 presenta la base teòrica dels models més utilitzats perestudiar i quantificar la ventilació natural dels hivernacles: el model del balançd´energia i el del flux d´aire originat per les diferències de pressió.Al tercer capítol es presenten els resultats obtinguts al determinar en camp mitjançant latècnica del gas traçador la taxa de ventilació d´un hivernacle multitúnel de tres nausamb el dos sistemes de finestres (rectangular continua i intercanviable) amb i sensexarxes a les obertures de ventilació. Els resultats experimentals han permès determinaruna expressió empírica pel càlcul de la taxa de ventilació en funció de la velocitat delvent exterior, demostrant-se la nul.la influència de la diferència de temperatura entrel´aire interior i exterior sobre la taxa de ventilació (per velocitats de vent superiors a 1ms-1). També s´ha demostrat la clara influència de la direcció del vent sobre la taxa deventilació dels hivernacles, fet que ha permès diferenciar la ventilació a sobrevent isotavent.D´altra banda, també s´ha pogut quantificar la reducció del flux d´aire originada quans´incorporen xarxes anti-insectes a les obertures de ventilació de forma que en la majoria dels casos no es pot garantir la taxa mínima de ventilació. Per finalitzar destacarque els resultats mostren que el sistema de sostre intercanviable es superior al definestres rectangulars continues.En el quart capítol es mostren els resultats obtinguts quan es comparen els mètodes delbalanç d´energia i del gas traçador per determinar la taxa de ventilació d´un hivernaclemultitúnel amb obertures laterals i zenitals. D´acord amb els assajos experimentalss´observa que el mètode del balanç d´energia és útil per hivernacles amb valors baixosde taxa de ventilació produint-se grans errors quan la taxa de ventilació es superior a 0.2Renov/h msol2 . A més a més, s´observa la gran sensibilitat del mètode del balançd´energia a petites variacions de la diferència de temperatura entre l´aire interior iexterior.El capítol 5 s´ha dedicat a l´estudi de les característiques de flux de les obertures deventilació dels sistemes utilitzats en el treballs experimentals. Els assajos amb models aescala han permès determinar els valors dels coeficients de descàrrega, observant-seclares diferències entre les finestres localitzades a una nau lateral de l´hivernacle i leslocalitzades a una nau interior. També s´ha quantificat el descens del valor delcoeficient de descàrrega quan s´afegeixen xarxes a les finestres i s´han obtingutexpressions que possibiliten el càlcul dels valors del coeficient de descàrrega de lesdiferents combinacions finestra i xarxa a partir de la longitud i l´alçada de les finestres.En el capítol 6, després d´obtenir els valors corresponents del coeficient d´efecte delvent per cada una de les configuracions avaluades s´han pogut determinar els diferentsmodels que permeten quantificar la taxa de ventilació de l´hivernacle en funció de lavelocitat i la direcció del vent exterior. La comparació dels resultats experimentals i elscalculats presenta en tots els casos un ajust molt bo, fet que sembla confirmar la utilitatd´aquests models.Per finalitzar el capítol 7 recull les conclusions generals i una sèrie de suggeriments versfutures investigacions. / El cultivo bajo invernadero en regiones de clima mediterráneo ha experimentado ungran aumento en los últimos años. La mayor parte de estos invernaderos son estructurasde bajo coste con cubierta de plástico. No obstante, se observa una clara tendencia haciaequipamientos e invernaderos con un mayor nivel tecnológico que permitan un mejorcontrol de las condiciones de cultivo. En este sentido, los invernaderos multitúnel seestán imponiendo cada vez más en los países de la zona mediterránea.Debido a las características climáticas (altos valores de radiación y elevadastemperaturas) el principal problemas de estos invernaderos es la elevada temperatura delaire interior que se produce desde principios de primavera hasta finales de otoño, hechoque provoca graves efectos sobre la calidad y el rendimiento de los cultivos. Laventilación natural es el procedimiento más sencillo y económico para reducir latemperatura del interior del invernadero.A pesar de su gran importancia y, debido a la dificultad de su estudio, no se conoce consuficiente precisión la ventilación natural de los invernaderos multitúnel con cubierta deplástico.En esta tesis, se analiza la ventilación natural de los invernaderos multitúnel concubierta de plástico y dos tipos de aperturas de ventilación (rectangular continua eintercambiable). Al mismo tiempo, se evalúa el efecto que supone la incorporación demallas de sombreo y anti-insectos en las aperturas de ventilación.Con este fin, en el capítulo 2 se presenta la base teórica de los modelos más utilizados alestudiar y cuantificar la ventilación natural de invernaderos: el modelo del balance deenergía y el del flujo de aire originado por las diferencias de presión.En el tercer capítulo, se presentan los resultados obtenidos al determinar en campomediante la técnica del gas trazador la tasa de ventilación de un invernadero multitúnelde tres naves con los dos sistemas de ventanas (rectangular continua e intercambiable)con y sin mallas en las aperturas de ventilación. A partir de los resultadosexperimentales se ha podido determinar una expresión empírica para el cálculo de latasa de ventilación en función de la velocidad del viento exterior, demostrándo la nulainfluencia de la diferencia de temperatura entre el aire interior y exterior sobre la tasa deventilación (para velocidades de viento superiores a 1 ms-1). También se ha demostradola clara influencia de la dirección del viento sobre la tasa de ventilación del invernaderodistinguiéndose claramente entre la ventilación a barlovento y la ventilación asotavento. Por otro lado, también se ha cuantificado la reducción del flujo de aire al incorporarmallas anti-insectos en las aperturas de ventilación de forma que en la mayoría de loscasos no puede garantizarse la tasa mínima de ventilación. Finalmente y a partir de losdatos experimentales se deduce que el sistema de techo intercambiable es claramentesuperior al de ventanas rectangulares continuas.En el capítulo cuarto se presentan los resultados obtenidos al comparar los métodos delbalance de energía y del gas trazador para determinar la tasa de ventilación de uninvernadero multitúnel con aperturas laterales y cenitales. De acuerdo con los ensayosexperimentales, se observa que el método del balance de energía es útil parainvernaderos con valores bajos de tasa de ventilación produciéndose grandes errorescuando la tasa de ventilación supera el valor de 0.2 Renov/h msuelo2 . Además, se observala gran sensibilidad del método del balance de energía a pequeñas variaciones en ladiferencia de temperatura existente entre el aire interior y exterior.El capítulo 5 se dedica al estudio de las características de flujo de las aperturas deventilación de los sistemas utilizados en el trabajo experimental. A partir de los ensayoscon modelos a escala se han podido establecer los valores de los coeficientes dedescarga, observándose claras diferencias entre las ventanas situadas en una nave lateraldel invernadero y las localizadas en una nave interior. También se ha cuantificado elimportante descenso del valor del coeficiente de descarga al incorporar mallas en lasventanas y se han obtenido expresiones que permiten calcular los valores del coeficientede descarga de las diferentes combinaciones ventana y malla conociendo únicamente lalongitud y altura de la ventana.En el capítulo 6, después de obtener los valores correspondientes del coeficiente deefecto de viento para cada una de las configuraciones evaluadas, se han podidoestablecer los diferentes modelos que permiten cuantificar la tasa de ventilación delinvernadero en función de la velocidad y la dirección del viento exterior. Lacomparación de los resultados obtenidos experimentalmente con los calculados con losmodelos presenta un ajuste muy bueno en todos los casos estudiados, hecho que parececonfirmar la utilidad de estos modelos.Finalmente en el capítulo 7 se presentan las conclusiones generales y se indican algunassugerencias de cara a futuras investigaciones sobre el tema. / Greenhouse cultivation in Mediterranean countries has experienced a considerablegrowth during the past years. Most of the greenhouses are low cost structures coveredwith plastic films, but a clear trend towards the construction of better equipped andmore technologically advanced greenhouse to allow for a better control of the growingconditions can be observed. In this ground, the importance of the so called multitunneltype structure is increasing in the Mediterranean area.Due to prevailing environmental conditions (high solar radiation levels and hightemperatures), the main problem facting cultivation in this area is the high temperaturethat develops inside of the greenhouses and its negative influence on yield and qualityof the production. Natural ventilation is the easiest and cheapest way to reduce theexcessive internal temperature. But, in spite of the importance of the subject, andperhaps due to the difficulty of approaching the problem, little is known over ventilationof multitunnel greenhouses with plastic cladding.In this dissertation, the natural ventilation of this type of structure is analyzed. Twotypes of window ( a continuous rectangular roof vents, and roll up roof vents) areconsidered. Also, the effect of the incorporation of screens on the openings is evaluated.With this goal in mind, the theory of the two most well known methods for estimatingventilation rates, namely the wind pressure driven and the energy balance methods, ispresented in chapter two.Chapter three includes the results obtained from direct measurements of the ventilationrate on the three-span greenhouse with continuous roof and roll up roof vents.Measurements were taken for both types of opening with and without screening. Thedecay rate tracer gas method was used to determine the ventilation rate. Later, empiricalregressions between ventilation rate, wind speed and internal-open air temperaturedifference were established for each type of opening. Results indicate the minorimportance of the thermal difference on the ventilation rate in comparison with theeolian effect. It is also shown the clear effect of wind direction on the air exchangeprocess: when the wind faces the opening (windward sides) the ventilation rate isclearly higher than when the wind blows for the opposite direction (leeward sides).The screening has a negative effect on the ventilation rate. In most cases, the airexchange rate of screened greenhouses with continuous rectangular roof vents is notadequate to guarantee acceptable environmental conditions. The roll up roof ventilationsystem proved to be more efficient. The experimental results prove that adequateventilation is achieved by kind of opening with most types of screens on the windows.Chapter four presents the comparison of ventilation rates values calculated by theenergy balance method and measures by the tracer gas technique. Results seems toagree when the ventilation rate is less than 0.2 Renov/h msoil2 , but strong discrepanciesappear when this values is surmounted. It is also shown the very high sensitivity of theenergy balance method to small differences on the internal-external temperaturesdifference.Chapter five is devoted to the study of the flow characteristics on the kind of openingspreviously pointed out. Test were conducted on small scale greenhouses to determinethe discharge coefficients of openings as a function of their aspect ratios. Significativedifferences where found between openings located in the roof of central and lateralspans. Discharge coefficients of screened windows were always lower than thoseobtained for unscreened openings. Expressions to calculate the discharge coefficient asa function of the length and width of the opening were derived.Different models to calculate the ventilation rate for each type of openings as a functionof wind speed and direction are presented in chapter six. As a previous step, the globalwind coefficients for each case study were determined. The agreement between resultsprovided by the simplified models and the measured ventilation rate values was veryhigh. From this fact can be concluded that the models presented in this chapter areuseful tools to quantify ventilation of multispan tunnel type greenhouses.Finally, general conclusions and suggestions to carry future research are presented inchapter seven.
|
2 |
Estudi de la ventilació natural per efecte tèrmic en hivernacles, mitjançant tècniques de visualització de fluids en models a escalaOca i Baradad, Joan 16 December 1996 (has links)
L'objectiu del present treball de tesi s'explica al capítol I i consisteix en la posta a punt d'un mètode de laboratori que permeti, utilitzant models a escala i mitjançant tècniques de visualització de fluids i de digitalització i tractament d'imatges, l'estudi dels mecanismes de ventilació natural en els hivernacles en condicions d'absència de vent. Al capítol II es fa una exposició dels fonaments teòrics de la ventilació natural, centrada especialment en l'estudi de l'efecte tèrmic. Es descriuen les diferents tècniques experimentals que poden ser utilitzades per al seu estudi, ja siguin a escala real o mitjançant la utilització de models a escala i en aquest darrer cas, diferenciant entre les que utilitzen aire i les que utilitzen aigua com a fluid de treball. Es fa també una breu introducció a la utilització de mètodes numèrics per l'estudi de la ventilació, així com a les tècniques experimentals més utilitzades per a la visualització de fluids. Finalment, s'indiquen les tècniques escollides per desenvolupar el mètode de laboratori objecte d'aquest treball, que consistiran en la utilització de models a escala utilitzant aigua com a fluid de treball i afegint sal per produir les diferències de densitat que serien les responsables de la ventilació per efecte tèrmic; la visualització del fluid s'aconseguirà mitjançant l'addició de colorant i les tècniques de digitalització i tractament d'imatges ens permetran quantificar les variables físiques d'interès, que seran interpretades mitjançant l'anàlisi dels criteris de semblança. L'equipament instrumental necessari tant per la simulació física del flux com per la seva visualització, obtenció d'imatges digitalitzades i processat i anàlisi d'aquestes es descriu en el capítol III i consisteix, esquemàticament, en un tanc d'aigua transparent en el que s'introdueixen les maquetes bidimensionals de l'hivernacle en posició invertida, un equip per la injecció de la solució salina i el colorant a l'interior de la maqueta, un conductímetre que permet mesurar de forma contínua la conductivitat elèctrica en un punt fix d'aquesta i enregistrar els valors obtinguts en un data-logger, una vídeo cambra amb el corresponent magnetoscopi i un ordinador personal equipat amb una targeta digitalitzadora d'imatges i amb el software adient per al processat i anàlisi de les imatges. Per als assaigs de camp s'ha construït un hivernacle a escala real, de característiques similars als utilitzats en els assaigs de laboratori, situat a l'interior d'un hivernacle de dimensions molt superiors per tal d'eliminar l'efecte eòlic; en el seu interior s'han instal·lat dos sensors de radiació neta, dues columnes de sensors per determinar la temperatura de l'aire i sensors per determinar la temperatura del sòl a diferents fondàries. El mètode experimental de laboratori es descriu amb detall en el capítol IV i consisteix en introduir la solució salina amb el colorant a través d'orificis practicats en el "sòl" del model a escala, de forma que el flux descendent provocat per la solució salina, de densitat superior a la de l'aigua del tanc, simuli el flux de flotabilitat provocat per l'escalfament de l'aire al seu contacte amb el terra, calent per l'acció de la radiació solar. S'analitzen les lleis d'escala i es defineix el paràmetre adimensional (è) que ens permet interpretar els increments de temperatura que correspondrien, a escala real, als increments relatius de densitat obtinguts en els experiments. S'indiquen també les tècniques utilitzades per l'obtenció de les imatges digitalitzades i el seu posterior processat i anàlisi i s'estudia la relació existent entre els increments d'intensitat de gris obtinguts en punts homòlegs de diferents imatges d'un mateix experiment i les concentracions de colorant dels punts esmentats; en ser menyspreable en tots els experiments l'efecte de la difussivitat tant de la sal com del colorant, podrem establir la relació existent entre els increments d'intensitat de gris observats en cada punt (píxel) de les imatges capturades i els increments de densitat corresponents. Es planteja un assaig específic per conèixer amb precisió la relació esmentada. En el mateix capítol, a fi i efecte d'obtenir, amb procediments diferents, resultats que puguin ésser contrastats amb els obtinguts amb el mètode de laboratori proposat, es planteja un model teòric que permet predir els increments de temperatura esperats en funció de les característiques geomètriques de l'hivernacle i de les condicions exteriors. Amb la mateixa finalitat, es proposen assaigs de camp destinats a fer una estimació dels fluxos de calor existents en hivernacles de característiques similars als utilitzats en els assaigs de laboratori i mesurar els increments de temperatura que en aquests es produeixen. Els resultats obtinguts en els diferents tipus d'assaigs s'agrupen en el capítol V, on en primer lloc s'indica la relació obtinguda entre la concentració de colorant i l'increment d'intensitat de gris de les imatges , que és de tipus exponencial, si bé en aquells casos en que la disminució de la intensitat de gris sigui inferior al 35% pot establir-se una relació de tipus lineal. En els assaigs de laboratori realitzats amb maquetes a diferents escales d'un mateix tipus d'hivernacle, s'obté la distribució dels valors de è en les seccions transversals dels diferents assaigs, es fa una descripció de les característiques del flux i i s'estableix el número de Reynolds a partir del qual les característiques del flux seran independents de la viscositat, que per la geometria estudiada es situa al voltant de 900. Es formula la metodologia per l'elecció de les condicions experimentals adients (escala de longituds i cabal, increment relatiu de densitat i concentració de colorant de la solució salina) que ens permetin aconseguir, d'una banda, una simulació realista de les característiques del flux i d'altra banda, que els resultats dels experiments ens surtin dins d'un rang de valors que faciliti al màxim la seva interpretació. En el mateix capítol es presenten els resultats obtinguts de l'aplicació del model teòric proposat i dels assaigs de camp realitzats, així com la comparació d'aquests amb els obtinguts en els assaigs de laboratori, no observant-se desviacions importants entre els increments de temperatura obtinguts pels diferents procediments. Finalment es presenten els resultats obtinguts en assaigs de laboratori realitzats amb altres models d'hivernacles de geometries diferents a la utilitzada com a referència per la posta a punt del mètode, indicant-se en cada cas la distribució dels valors del paràmetre adimensional è; en el cas dels hivernacles multi-túnel, tot i que per limitacions en les dimensions del dispositiu experimental no s'arriba a assolir les condicions necessàries per obtenir una simulació realista del flux, s'observa un comportament d'aquest força diferent d'aquell que seria previsible per aplicació de la teoria de l'eix neutre. El capítol VI és el dedicat a les conclusions, al mateix temps que s'indiquen alguns suggeriments de cara a la futura continuació de la recerca. / El objetivo del presente trabajo de tesis se explica en el capítulo I y consiste en la puesta a punto de un método de laboratorio que permita, utilizando modelos a escala y mediante técnicas de visualización de fluidos y digitalización y tratamiento de imágenes, el estudio de los mecanismos de ventilación natural en los invernaderos en condiciones de ausencia de viento. En el capítulo II se hace una exposición de los fundamentos teóricos de la ventilación natural, centrada especialmente en el estudio del efecto térmico. Se describen las diferentes técnicas experimentales que pueden ser utilizadas para su estudio, ya sean a escala real o mediante la utilización de modelos a escala y en este último caso, diferenciando entre las que utilizan aire y las que utilizan agua como fluido de trabajo. Se hace también una breve introducción a la utilización de métodos numéricos para el estudio de la ventilación, así como a las técnicas experimentales más utilizadas para la visualización de fluidos. Finalmente, se indican las técnicas elegidas para desarrollar el método de laboratorio objeto de este trabajo, que consistirán en la utilización de modelos a escala empleando agua como fluido de trabajo y añadiendo sal para producir las diferencias de densidad que serían las responsables de la ventilación por efecto térmico; la visualización del fluido se conseguirá mediante la adición de colorante y las técnicas de digitalización y tratamiento de imágenes nos permitirán cuantificar las variables físicas de interés, que serán interpretadas mediante el análisis de los criterios de semejanza. El equipo instrumental necesario tanto para la simulación física del flujo como para su visualización, obtención de imágenes digitalizadas y procesado y análisis de estas se describe en el capítulo III y consiste, esquemáticamente, en un tanque de agua transparente en el que se introducen las maquetas bidimensionales del invernadero en posición invertida, un equipo para la inyección de la solución salina y el colorante en el interior de la maqueta, un conductímetro que permite medir de forma continua la conductividad eléctrica en un punto fijo de esta y registrar los valores obtenidos en un data-logger, una vídeo cámara con el correspondiente magnetoscopio y un ordenador personal equipado con una tarjeta digitalizadora de imágenes y con el software apropiado para el procesado y análisis de las imágenes. Para los ensayos de campo se ha construido un invernadero a escala real, de características similares a los utilizados en los ensayos de laboratorio, situado en el interior de un invernadero de dimensiones muy superiores para eliminar el efecto eólico; en su interior se han instalado dos sensores de radiación neta, dos columnas de sensores para determinar la temperatura del aire y sensores para determinar la temperatura del suelo a distintas profundidades. El método experimental de laboratorio se describe con detalle en el capítulo IV y consiste en introducir la solución salina con el colorante a través de orificios practicados en el "suelo" del modelo a escala, de forma que el flujo descendente provocado por la solución salina, de densidad superior a la del agua del tanque, simule el flujo de flotabilidad provocado por el calentamiento del aire en su contacto con el suelo, caliente por la acción de la radiación solar. Se analizan las leyes de escala y se define el parámetro adimensional (è) que nos permite interpretar los incrementos de temperatura que corresponderían, a escala real, a los incrementos relativos de densidad obtenidos en los experimentos. Se indican también las técnicas utilizadas para la obtención de las imágenes digitalizadas y su posterior procesado y análisis y se estudia la relación existente entre los incrementos de intensidad de gris obtenidos en puntos homólogos de diferentes imágenes de un mismo experimento y las concentraciones de colorante en dichos puntos; al ser despreciable en todos los experimentos el efecto de la difusividad tanto de la sal como del colorante, podemos establecer la relación existente entre los incrementos de intensidad de gris observados en cada punto (pixel) de las imágenes capturadas y los incrementos de densidad correspondientes. Se plantea un ensayo específico para conocer con precisión la citada relación. En el mismo capítulo, con el fin de obtener, con procedimientos distintos, resultados que puedan ser contrastados con los obtenidos con el método de laboratorio propuesto, se plantea un modelo teórico que permite predecir los incrementos de temperatura esperados en función de las características geométricas del invernadero y de las condiciones exteriores. Con la misma finalidad, se proponen ensayos de campo destinados a hacer una estimación de los flujos de calor existentes en invernaderos de características similares a los utilizados en los ensayos de laboratorio y medir los incrementos de temperatura que en estos se producen. Los resultados obtenidos en los distintos tipos de ensayo se agrupan en el capítulo V, en el que se indica, en primer lugar, la relación obtenida entre la concentración de colorante y el incremento de intensidad de gris de las imágenes, que és de tipo exponencial, si bien en aquellos casos en que la disminución de la intensidad de gris sea inferior al 35% puede establecerse una relación de tipo lineal. En los ensayos de laboratorio realizados con maquetas a distintas escalas de un mismo tipo de invernadero, se obtiene la distribución de los valores de è en las secciones transversales de los distintos ensayos, se describen las características del flujo y se establece el número de Reynolds a partir del cual las características del flujo serán independientes de la viscosidad, que para la geometría estudiada se sitúa alrededor de 900. Se formula la metodología para la elección de las condiciones experimentales adecuadas (escala de longitudes y caudal, incremento relativo de densidad y concentración de colorante de la solución salina) que nos permitan conseguir, por un lado, una simulación realista de las características del flujo y por otro lado, que los resultados de los experimentos nos salgan dentro de un rango de valores que facilite al máximo su interpretación. En el mismo capítulo se presentan los resultados obtenidos de la aplicación del modelo teórico propuesto y de los ensayos de campo realizados, así como la comparación de estos con los obtenidos en los ensayos de laboratorio, no observándose desviaciones importantes entre los incrementos de temperatura obtenidos por los distintos procedimientos. Finalmente se presentan los resultados obtenidos en ensayos de laboratorio realizados con otros modelos de invernadero de geometrías distintas a la utilizada como referencia para la puesta a punto del método, indicándose en cada caso la distribución de los valores del parámetro adimensional è; en el caso de los invernaderos multi-túnel, a pesar de que por limitaciones en las dimensiones del dispositivo experimental no se llegan a alcanzar las condiciones necesarias para obtener una simulación realista del flujo, se observa un comportamiento de este muy distinto del que seria previsible por aplicación de la teoría del eje neutro. El capítulo VI es el dedicado a las conclusiones, al mismo tiempo que se indican algunas sugerencias con vistas a la futura continuación de la investigación. / The aim of the present work is explained in chapter I and consists in setting up a laboratory method that permits, using scale models and through fluid visualization and digital image processing, the study of the natural ventilation mechanisms in greenhouses without a wind effect. In chapter II, the theoretical basis of natural ventilation is developed, focusing mainly on the study of the thermic effect. Different experimental techniques are described, which may be used for its study, both at full scale or using scale models, and in that last case distinguishing between those using air and those using water as a work fluid. A short introduction on the utilization of numerical methods for the study of ventilation, as well as the most frequently used experimental techniques in fluid visualization is presented. Finally, the chosen techniques to develop the laboratory method subject of the present work are indicated. They consist in the utilization of scale models employing water as a work fluid and adding salt to produce the density differences which are responsible of ventilation by thermic effect. Fluid visualization is achieved by means of dye addition. Digital image processing allows to quantify physical variables of interest. Data are analyzed using similarity criteria. Instrumental equipment needed for physical flow simulation as well as visualization, digital image processing and analysis is described in chapter III. It basically includes a clear water tank where bidimensional greenhouses scale models are sunk upside-down, a flow pump to inject salty solution and dye inside the model, a conductivity meter measuring continuously at a fixed point of the cross section with a data logger connected to it, a video camera with the corresponding magnetoscope, and a personal computer equipped with an image digitizing card and a software package to process and analyze images. For the field trials, a full scale greenhouse was built up with similar features to those used in laboratory trials, placed inside a much bigger greenhouse in order to avoid the wind effect. Two net radiation sensors were located inside the greenhouse, as well as two sensor columns to measure air temperature and sensors to determine soil temperatures at different depths. The laboratory method is described with detail in chapter IV. It consists in distributing the salt solution, with the dye, through a set of small holes made in the floor of the scale greenhouse. Thus, the descending flow produced by the saline solution, of density higher than the tank water, simulates the buoyancy flux due to the heating of the greenhouse air in contact with the soil surface, whose temperature is warmer than the surrounding air due to the action of solar radiation. Scale laws are used and a dimensionless parameter (è) is defined in order to convert relative density differences from the scale models into temperature differences in the full scale situation. Techniques used to obtain digitized images are also indicated, as well as their further processing and analysis. The existing relationship between increments of grey intensities obtained at corresponding points of different images from the same experiment, and the dye concentrations at those points are studied. Assuming that salt and dye diffusivity effect is negligible in all experiments, the relationship between grey intensity increments observed at each point (pixel) of the captured images and the corresponding density increments can be established. In the same chapter, different methods are proposed in order to obtain results that may be faced to those recorded with the trained laboratory method. A theoretical model is proposed in order to predict the expected temperature increments as a function of geometric characteristics of the greenhouse under different external conditions. With the same goal, field trials with greenhouses of similar features to those employed in the laboratory assays are proposed in order to estimate heat fluxes and to measure temperature increments produced inside them. Results obtained in different types of trials are grouped in chapter V, which points out, in the first place, the relationship obtained between dye concentration and grey intensity increment of images, which results to be exponential. However, in those cases where the reduction of grey intensity is less than 35%, a linear relationship may be established. In all field trials carried out with the same type of greenhouse models at different scales, a distribution of è values in transversal sections of each assay is obtained. Characteristics of fluxes are described. Different experiments are carried out in order to estimate the minimal Reynolds number which allows to neglect viscosity effects. For the shape of greenhouse under study, the minimum Re number to be maintained is determined to be close to 900. A methodology to select the optimal experimental conditions is formulated (length scale, and flow, relative density increment and dye concentration of the salty solution) in order to obtain, on one side, a realistic simulation of flow characteristics and, on the other side, results fallen into a range of values which enable an easy interpretation. In the same chapter, results obtained from the proposed theoretical model and the field trials developed are presented, as well as the comparison with those obtained in the laboratory. Agreement between the results obtained by the different methods is satisfactory. Finally, results obtained in laboratory assays carried out with greenhouse models of other shapes, different from the one used as a reference for adjusting the method, are presented. In each case distribution of è values are indicated. In the case of the multitunnel greenhouses, dimensions of experimental device do not permit to achieve the required conditions to obtain a realistic flow simulation; despite this fact, the observed behaviour is very different from the one expected by application of neutral level theory. Chapter VI is devoted to conclusions, as well as some suggestions for aims of future research are pointed out.
|
3 |
Estudio de las características del intercambio gaseoso de variedades de geranio en cultivo protegido en zonas de clima mediterráneoSant i Vilella, M. Dolors 02 July 1987 (has links)
En plantas de geranio dedicadas a la producción de esquejes (Pelargonium x hortorum cv. Orange Ricard, P. grandiflorum cv. FJamingo y P. peltatum cv. Old Lady, cultivadas en contenedor, en substrato artificial, en un invernadero comercial) se realizaron series estacionales de medidas del intercambio gaseoso en laboratorio en respuesta a cambios de irradiancia, temperatura y humedad del aire, y se determinaron en el invernadero la respuesta en el ciclo diario de la fotosíntesis neta, transpiración, conductancia estomática y temperatura de hoja (sistema ADC y porómetro LICOR-1600), potencial hídrico del xilema (bomba de Scholander) y contenido hídrico del substrato. La variación estacional de la tasa fotosintética máxima (16-9 umol C02 m-2 s-1) fue el resultado de una variación estacional en la conductancia estomática (600200 mmol m-2 s-1), propiciada por la reducción de la densidad estomática en invierno, más que de una reducción de la capacidad fotosintética, que se mantuvo en valores entre 60 y 90 mmol m-2 s-1. El C02 intercelular fue dependiente de la irradiancia y esta dependencia varió estacionalmente. «Orange Ricard» y «Flamingo» mostraron buena tolerancia a altas temperaturas (31-35º C), al contrario que «Old Lady». La excesiva extinción de las cubiertas y el inadecuado manejo del riego fueron los principales factores limitantes de la fotosíntesis en las instalaciones de cultivo estudiadas. / "LEAF GAS EXCHANGE CHARACTERISTICS OF THREE GERANIUM CULTIVARS GROWN UNDER GREENHOUSE CONDITIONS IN THE MEDITERRANEAN AREA"TEXT:Leaf gas exchange responses to light, leaf temperature and air humidity were studied under laboratory conditions on potted geranium stock plants (Pelargonium x hortorum ev. Orange Ricard, P. grandiflorum ev. Flamingo y P. peltatum ev. Old Lady) grown in a commercial greenhouse in the Mediterranean area. Daily courses of gas exchange (ADC system and LICOR-l600 porometer), and substrate-plant water relations were also measured in the greenhouse. Changes on maximum photosynthetic rate (16-9 mmol C02 m-2 s-l) were due to seasonal variations in stomatal conductance (600-200 mmol m-2 s-1), related to a winter decrease of stomatal density, more than to a decline of mesophyll photosynthetic capacity. The internal CO2 partial pressure was light dependent and this relation changed seasonally. «Orange Ricard» and «Flamingo», unlike «Old Lady», showed both a good tolerance to high temperatures (31-35ºC). The main photosynthesis limiting factors were: low levels of irradiance in the greenhouse, due to an excessive cover shading, and inappropriate irrigation management.
|
Page generated in 0.0359 seconds