Ako vypočítať prietokovú rýchlosť odkvapkávacej pásky a stratu tlaku

Ⅰ. Ako vypočítať prietokovú rýchlosť emitora odkvapkávacej pásky pri akomkoľvek tlaku?

Ne-tlakové-kompenzačné odkvapkávacie páskové žiariče sa riadia rovnicou vybíjania žiariča:q = k × H^x

Exponentxvám povie, aký citlivý je prietok na zmeny tlaku:

Najviac plochý-emitor alabyrintové odkvapkávacie páskyspadajú do turbulentného rozsahu sx ≈ 0.47–0.57. Štúdia šiestich komerčných odkvapkávacích pások zistila priemernú hodnotu x 0,486.Na účely odhadu, keď hodnoty k a x výrobcu nie sú zverejnené,x = 0.5je primeraná predvolená hodnota pre turbulentné{0}}prietokové odkvapkávacie páskové žiariče a k sa dá spätne vypočítať-z nominálneho prietoku pri menovitom tlaku.

Spracovaný príklad 1: O koľko poklesne prietok pri nižšom tlaku?

Vzhľadom na to:

plochá odkvapkávacia páska, menovitý prietok: 1,38 l/h pri 0,1 MPa (≈10,2 m výška)

Predpokladané x=0.5 (turbulentný žiarič)

Krok 1 Späť-vypočítajte k:

k = q / H^x = 1.38 / 10.2^0.5 = 1.38 / 3.194 = 0.432

Krok 2 Vypočítajte prietok pri 0,06 MPa (≈6,1 m dopravnej výšky):

q = 0.432 × 6.1^0.5 = 0.432 × 2.470 = 1.07 L/h

To je apokles o 22 %.z menovitých 1,38 l/h - len pri prevádzke pri 60 % menovitého tlaku.

Aký prietok získate pri rôznych tlakoch?

Použitie rovnakej spätnej{0}}metódy výpočtu (x=0.5) pre špecifikácie plochého vysielača odkvapkávacej pásky:

Ⅱ. Ako vypočítať stratu trením v bočných častiach odkvapkávacej pásky?

Darcyho-Weisbachova rovnica je štandardom na výpočet straty trecej hlavy v potrubí:hf=f × (L/H) × (v²/2g)

⒈ Faktor trenia pre tenko{0}}stenovú odkvapkávaciu pásku

Pre hladké turbulentné prúdenie v plastových rúrach s malým{0}}priemerom (4 000 < Re < 100 000) sa koeficient trenia vypočíta pomocou rovnice Blasiusovho-typu:f=a / Re^0,25

kde Re=vD/υ (Reynoldsovo číslo) a υ=kinematická viskozita vody (1,01 × 10⁻⁶ m²/s pri 20 stupňoch).

Koeficient a závisí od typu potrubia:

Nepretržitý labyrint zvarený vnútri tenko{0}}stennej odkvapkávacej pásky zvyšuje trenie nad rámec toho, čo predpovedajú hladké-zloženia potrubia. Ak nie sú k dispozícii špecifické testovacie údaje, odporúčame použiť=0.33 ako konzervatívnu strednú hodnotu pre plochý-odkvapkávaciu pásku vysielača.

⒉ Christiansen F-faktor pre viaceré predajne

Bočná odkvapkávacia páska nie je obyčajná rúra, má rovnomerne rozmiestnené vývody, ktoré odtekajú po celej dĺžke. Zodpovedá za to Christiansenov redukčný faktor:hf_actual=F × hf_full_flow.Pre akúkoľvek bočnú stranu s viac ako ~20 žiaričmi je F ≈ 0,35 bezpečná hodnota.

Spracovaný príklad 2: Výpočet celkovej straty trením

Vzhľadom na to:

16 mm plochá odkvapkávacia páska

Hrúbka steny: 0,2 mm; odhadovaný vnútorný priemer: 15,6 mm (0,0156 m)

Prietok žiariča: 1,38 l/h pri spáde 10 m

Vzdialenosť žiariča: 30 cm (0,3 m)

Bočná dĺžka: 150m

Vstupný tlak: 0,1 MPa (10,2 m výška)

Terén: rovinatý (0% sklon)

Teplota vody: 20 stupňov

Krok 1: Celkový počet žiaričov:

N = 150 / 0.3 = 500 žiaričov

Krok 2: Celkový bočný prietok (za predpokladu, že všetky žiariče pri menovitom prietoku):

Q_total=500 × 1.38=690 L/h =0.000192 m³/s

V skutočnosti prietoková rýchlosť klesá pozdĺž bočnej strany s poklesom tlaku. Použitie vstupného prietoku je konzervatívna a štandardná prax pre počiatočný návrh.

Krok 3: Rýchlosť toku na vstupe:

v = 4Q / (πD²) = 4 × 0.000192 / (π × 0.0156²) = 1.00 m/s

Krok 4: Reynoldsovo číslo:

Re=vD/υ=1.00 × 0,0156 / (1,01 × 10⁻⁶) =15,446

Toto je v hladkej turbulentnej oblasti (4 000 < Re < 100 000), takže platí upravená Blasiusova rovnica.

Krok 5: Faktor trenia (= 0.33 pre pásku plochého{2}}vysielača):

f = 0.33 / 15446^0.25 = 0.33 / 11.16 = 0.0296

Krok 6: Úplná-strata prúdenia trením (bez korekcie výstupu):

hf_raw=0.0296 × (150 / 0,0156) × (1,00² / 19,62)=0.0296 × 9615 × 0.0510 =14.50 m

Krok 7: Použite Christiansenov F-faktor (N=500, F=0.35):

hf_actual=0.35 × 14.50 =5.08 m ≈ 0,050 MPa

Krok 8: Tlak na konci chvosta:

P_tail=10.2 - 5.08 =5.12 m ≈ 0,050 MPa

Verdikt:Koncový-tlak 0,050 MPa je správny pri minimálnom odporúčanom prevádzkovom tlaku pre pásku s plochým žiaričom (0,05 MPa) [3]. Na 150 m je táto bočnica na svojom konštrukčnom limite. Akákoľvek dodatočná strata z armatúr, filtrov alebo nadmorskej výšky stlačí koncovú časť pod špecifikáciu.

Čo sa zmení na 120 m?Spustenie rovnakého výpočtu na 120 m:

• N = 400, Q = 0.000154 m³/s
• hf_actual =3.25 m(0,032 MPa)
• P_tail=10.2 - 3.25=6.95 m (0,068 MPa) → pohodlný okraj

Ⅲ. Kedy použiť Hazen-Williams na stratu trenia odkvapkávacou páskou?

Hazen-Williamsova rovnica je jednoduchšia a široko používaná pri navrhovaní zavlažovania:hf=10.67 × D × Q^1,852 / (C^1,852 × D^4,87)

Pre polyetylénovú odkvapkávaciu pásku sa hodnoty C v literatúre pohybujú od 130 do 150. Rozšírenie UF/IFAS používa C=130 pre ¾- palcové polylaterálne línie vo výpočtoch kvapkovej závlahy.

Darcy-Weisbach vs. Hazen-Williams: Ktorý vzorec straty trenia je presnejší pre odkvapkávaciu pásku?

S použitím rovnakých parametrov ako v príklade 2 (16 mm páska, 1,38 l/h, rozstup 30 cm, 150 m, vstupný prietok 0,192 l/s, D=0.0156 m):

Take away:Hazen-Williams s C=140–145 sa v tomto scenári približuje k výsledku Darcyho-Weisbacha v rozmedzí ±5 %. C=150 je príliš optimistický. C=130 poskytuje konzervatívny odhad. Konečný návrh vždy overte u Darcyho{10}Weisbacha pomocou upraveného Blasiusovho koeficientu.

Ⅳ. Ako dlho môžete spustiť kvapkaciu pásku laterálne?

Kľúčovým konštrukčným obmedzením pre bočné strany odkvapkávacej pásky jevariácia toku- rozdiel medzi najvyšším a najnižším prietokom emitora na jednej bočnej strane by nemal presiahnuť 10 % (podľa ISO a čínskej národnej normy GB/T 50485).

• Pre turbulentné žiariče s x ≈ 0,5 10 % zmena prietoku zodpovedá približne 20 % zmene tlaku (pretože Δq/q ≈ x × ΔH/H). To znamená:Prípustné kolísanie tlaku=±10 % sacej hlavy
• Pri bočnom na rovnom teréne pochádza celá zmena tlaku zo straty trenia, takže:hf_allowable ≈ 0,20 × H_inlet

Aká je maximálna dĺžka odkvapkávacej pásky podľa prietoku a vzdialenosti?

Nasledujúca tabuľka zobrazuje odhadované maximálne dĺžky odkvapkávacej pásky s plochým žiaričom na rovnom teréne za predpokladu 10% zmeny prietoku (20% zmeny tlaku) a vstupného tlaku 10 m spádu. Vypočítané pomocou Darcyho-Weisbacha s=0.33 a Christiansena F=0.35.

16 mm páska (odhadované ID: 15,6 mm):

22 mm páska (odhadované ID: 21,4 mm):

Ⅴ. Ako svah ovplyvňuje tlak odkvapkávacej pásky?

Zmeny nadmorskej výšky pridávajú alebo uberajú od dostupného tlaku v každom bode pozdĺž laterálu:ΔH_elevation=± Δz

kde Δz je zmena nadmorskej výšky (kladná pre stúpanie, záporná pre zjazd). Zmena tlaku v MPa na 10 m zmeny nadmorskej výšky je:ΔP=0.098 MPa na 10 m prevýšenia

Alebo ekvivalentne:1 m prevýšenie=0.0098 MPa=0.1 bar ≈ 1,42 PSI

Praktický vplyv na dĺžku behu

Spracovaný príklad 3: Čo sa stane s tlakom na 1% svahu?

Vzhľadom na to:16mm páska, 1,38 L/h žiariče, rozstup 30 cm, 150 m bočný, 0,1 MPa vstup

FAQ: 5 bežných chýb v dizajne hydrauliky s odkvapkávacou páskou

Rýchly prehľad: Zhrnutie kľúčových vzorcov

Referencie

1. Reti, C. a kol. "Strata hlavy v tenkých{2}}stenových odkvapkávacích páskach s kontinuálnym labyrintom."Voda(MDPI), 2019. PMC6925943

2. "内镶贴片式滴头流道结构参数对水力性能影响的试验研究." 节水灌溉, 2023. Odkaz

3. Zazueta, FS "Hydraulické úvahy pre citrusové mikroirigačné systémy." Rozšírenie UF/IFAS, publikácia CH156. Odkaz

4.Dripmax Silver Drip Tape Technické údaje. Odkaz

5.Rivulis T-Pomenovanie produktov odkvapkávacej pásky a výpočet prietoku. Odkaz

6.Bagarello, V. a kol. "Experimentálna štúdia odporu toku v plastových rúrach s malým-priemerom."Journal of Irrigation and Dreinage Engineering, 1997.