Jak vypočítat rychlost průtoku odkapávací pásky a tlakovou ztrátu

Ⅰ. Jak vypočítat průtokovou rychlost emitoru kapající pásky při jakémkoli tlaku?

Ne-tlak-kompenzační odkapávací páskové zářiče se řídí rovnicí vybíjení zářiče:q = k × H^x

Exponentxříká, jak citlivý je průtok na změny tlaku:

Nejvíce plochý-emitor alabyrintové odkapávací páskyspadat do turbulentního rozsahu sx ≈ 0.47–0.57. Studie šesti komerčních odkapávacích pásek zjistila průměr x 0,486.Pro účely odhadu, když hodnoty k a x výrobce nejsou zveřejněny,x = 0.5je rozumnou výchozí hodnotou pro turbulentní-kapací páskové zářiče a k lze zpětně-vypočítat z nominálního průtoku při jmenovitém tlaku.

Zpracovaný příklad 1: Jak moc poklesne průtok při nižším tlaku?

Vzhledem k tomu:

plochá kapací páska, jmenovitý průtok: 1,38 l/h při 0,1 MPa (≈10,2 m dopravní výšky)

Předpokládá se x=0.5 (turbulentní emitor)

Krok 1 Zpět-vypočítejte k:

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

Krok 2 Vypočítejte průtok při 0,06 MPa (≈6,1 m dopravní výšky):

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

To je a22% poklesod jmenovitého 1,38 l/h - pouze při provozu při 60 % jmenovitého tlaku.

Jaký průtok získáte při různých tlacích?

Použití stejné zpětné{0}}metody výpočtu (x=0.5) pro specifikace plochého emitoru kapací pásky:

Ⅱ. Jak vypočítat ztrátu třením na bočních stranách odkapávací pásky?

Darcy-Weisbachova rovnice je standardem pro výpočet ztráty třecí hlavy v potrubí:hf=f × (L/D) × (v²/2g)

⒈ Faktor tření pro tenké-kapací pásky

Pro hladké turbulentní proudění v plastových trubkách o malém -průměru (4 000 < Re < 100 000) se faktor tření vypočítá pomocí rovnice Blasiusova -typu:f=a / Re^0,25

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

Koeficient a závisí na typu potrubí:

Souvislý labyrint svařený uvnitř tenkostěnné odkapávací pásky zvyšuje tření nad rámec toho, co předpokládají hladké-trubky. Pokud nejsou k dispozici konkrétní testovací data, doporučujeme použít=0.33 jako konzervativní střední hodnotu pro plochý-odkapávací pásek emitoru.

⒉ Christiansen F-faktor pro více prodejen

Boční odkapávací páska není obyčejná trubka, má rovnoměrně rozmístěné vývody, které po celé délce odtékají. Christiansenův redukční faktor za to odpovídá:hf_actual=F × hf_full_flow.Pro jakoukoli boční stranu s více než ~20 emitory je F ≈ 0,35 bezpečná hodnota.

Zpracovaný příklad 2: Výpočet úplné ztráty třením

Vzhledem k tomu:

16mm páska s plochým emitorem

Tloušťka stěny: 0,2mm; odhadovaný vnitřní průměr: 15,6 mm (0,0156 m)

Průtok zářiče: 1,38 l/h při spádu 10 m

Rozteč zářiče: 30 cm (0,3 m)

Boční délka: 150m

Vstupní tlak: 0,1 MPa (hlava 10,2 m)

Terén: rovinatý (0% sklon)

Teplota vody: 20 stupňů

Krok 1: Celkový počet emitorů:

N = 150 / 0.3 = 500 zářičů

Krok 2: Celkový boční průtok (za předpokladu, že všechny emitory při jmenovitém průtoku):

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

Ve skutečnosti se průtok snižuje podél laterálu s poklesem tlaku. Použití vstupního průtoku je konzervativní a standardní postup pro počáteční návrh.

Krok 3: Rychlost proudění na vstupu:

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

To je v hladkém turbulentním rozsahu (4 000 < Re < 100 000), takže platí upravená Blasiusova rovnice.

Krok 5: Faktor tření (= 0.33 pro pásku plochého-vysílače):

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

Krok 6: Úplná-ztráta průtoku třením (bez korekce na výstupu):

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

Krok 7: Použijte Christiansenův F-faktor (N=500, F=0.35):

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

Krok 8: Tlak na konci ocasu:

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

Výrok:Koncový-tlak 0,050 MPa je správný při minimálním doporučeném provozním tlaku pro pásku s plochým emitorem (0,05 MPa) [3]. Na 150 m je tato bočnice na hranici návrhu. Jakákoli další ztráta z armatur, filtrů nebo nadmořské výšky posune koncovku pod spec.

Co se změní na 120 m?Provedení stejného 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. Kdy použít Hazen-Williams ke ztrátě tření odkapávací pásky?

Hazenova-Williamsova rovnice je jednodušší a široce používaná při návrhu zavlažování:hf=10.67 × D × Q^1,852 / (C^1,852 × D^4,87)

Pro polyetylenové odkapávací pásky se hodnoty C v literatuře pohybují od 130 do 150. Rozšíření UF/IFAS používá C=130 pro ¾-palcové poly laterální linie ve výpočtech kapkové závlahy.

Darcy-Weisbach vs. Hazen-Williams: Který vzorec pro ztrátu tření je pro odkapávací pásku přesnější?

S použitím stejných parametrů jako v příkladu 2 (16mm páska, 1,38 L/h, 30 cm rozestup, 150 m, vstupní průtok 0,192 L/s, D=0.0156 m):

S sebou:Hazen-Williams s C=140–145 se v tomto scénáři blíží výsledku Darcyho-Weisbacha v rozmezí ±5 %. C=150 je příliš optimistický. C=130 poskytuje konzervativní odhad. Konečný návrh vždy ověřte u Darcyho{10}Weisbacha pomocí upraveného Blasiova koeficientu.

Ⅳ. Jak dlouho můžete spustit boční odkapávací pásku?

Klíčovým konstrukčním omezením pro boční strany odkapávací pásky jevariace toku- rozdíl mezi nejvyšším a nejnižším průtokem emitoru na jedné bočnici by neměl překročit 10 % (podle ISO a čínské národní normy GB/T 50485).

• Pro turbulentní zářiče s x ≈ 0,5 odpovídá 10% změna průtoku přibližně 20% změně tlaku (protože Δq/q ≈ x × ΔH/H). To znamená:Přípustné kolísání tlaku=±10 % vstupní hlavy
• Pro boční na rovném terénu pochází celá změna tlaku ze ztráty tření, takže:hf_allowable ≈ 0,20 × H_inlet

Jaká je maximální délka odkapávací pásky podle průtoku a rozteče?

Následující tabulka ukazuje odhadované maximální délky odkapávací pásky plochého emitoru na rovném terénu za předpokladu 10% změny průtoku (20% změny tlaku) a vstupního tlaku 10 m spádu. Vypočteno pomocí Darcyho-Weisbacha s=0.33 a Christiansena F=0.35.

16mm páska (odhadované ID: 15,6mm):

22mm páska (odhadované ID: 21,4 mm):

Ⅴ. Jak svah ovlivňuje tlak kapající pásky?

Změny nadmořské výšky přidávají nebo ubírají od dostupného tlaku v každém bodě podél laterálu:ΔH_elevation=± Δz

kde Δz je změna nadmořské výšky (kladná pro stoupání, záporná pro klesání). Změna tlaku v MPa na 10 m změny nadmořské výšky je:ΔP=0.098 MPa na 10 m převýšení

Nebo ekvivalentně:1m převýšení=0.0098 MPa=0.1 bar ≈ 1,42 PSI

Praktický dopad na délku běhu

Zpracovaný příklad 3: Co se stane s tlakem na 1% svahu?

Vzhledem k tomu:16mm páska, 1,38 L/h zářiče, rozteč 30 cm, 150 m boční, 0,1 MPa vstup

Často kladené otázky: 5 běžných chyb v hydraulickém designu odkapávací pásky

Rychlý průvodce: Souhrn klíčových vzorců

Reference

1. Reti, C. a kol. "Head Loss in Thin{2}}walled Drip Tapes with Continuous Labyrinth."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 pro citrusové mikrozavlažovací systémy." Rozšíření UF/IFAS, publikace CH156. Odkaz

4.Dripmax Silver Drip Tape Technické údaje. Odkaz

5.Rivulis T-Pojmenování produktů odkapávací pásky a výpočet toku. Odkaz

6.Bagarello, V. a kol. "Experimentální studie průtokového odporu v plastových trubkách o malém-průměru."Journal of Irrigation and Dreinage Engineering, 1997.