Tippanauhan virtausnopeuden ja painehäviön laskeminen

Ⅰ. Kuinka laskea tippunauhan lähettimen virtausnopeus millä tahansa paineella?

Ei--painetta-kompensoivat tippanauhalähettimet noudattavat emitterin purkautumisyhtälöä:q = k × H^x

Eksponenttixkertoo kuinka herkkä virtaus on paineen muutoksille:

Useimmat litteät{0}}säteilijät jalabyrinttitipputeipitpudota turbulenttiselle alueellex ≈ 0.47–0.57. Kuuden kaupallisen tiputusnauhan tutkimuksessa havaittiin keskiarvo x 0,486.Arviointitarkoituksiin, kun valmistajan k- ja x-arvoja ei julkaista,x = 0.5on kohtuullinen oletus turbulenttisille-virtauksen tippunauhasäteilijöille, ja k voidaan laskea takaisin-nimellisvirtausnopeudesta nimellispaineella.

Toimiva esimerkki 1: Kuinka paljon virtaus putoaa alemmalla paineella?

Annettu:

litteä emitteritipputeippi, nimellinen virtausnopeus: 1,38 l/h 0,1 MPa:lla (≈10,2 m pää)

Oletettu x=0.5 (pyörteinen säteilijä)

Vaihe 1 Takaisin-laske k:

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

Vaihe 2 Laske virtaus paineella 0,06 MPa (≈6,1 m:n korkeus):

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

Se on a22% pudotusnimellispaineesta 1,38 l/h -, kun se toimii 60 %:lla nimellispaineesta.

Millaisen virtausnopeuden saat eri paineilla?

Käyttämällä samaa taka-laskentamenetelmää (x=0.5) litteän emitterin tippanauhan määrityksille:

Ⅱ. Kuinka laskea kitkahäviö tippuvan teipin sivusuunnassa?

Darcy{0}}Weisbach-yhtälö on standardi kitkapäähäviön laskemiseen putkissa:hf=f × (L/D) × (v²/2g)

⒈ Kitkakerroin ohuelle{0}}seinämäiselle tippunauhalle

Tasaisen turbulenttisen virtauksen saamiseksi halkaisijaltaan pienissä-muoviputkissa (4 000 < Re < 100 000) kitkakerroin lasketaan Blasius--tyyppisen yhtälön avulla:f=a / Re^0.25

missä Re=vD/υ (Reynoldsin luku) ja υ=veden kinemaattinen viskositeetti (1,01 × 10⁻⁶ m²/s 20 asteessa).

Kerroin a riippuu putken tyypistä:

Ohut{0}}seinämäisen tippunauhan sisään hitsattu jatkuva labyrintti lisää kitkaa enemmän kuin sileät{1}}putkikaavat ennustavat.=0.33-arvon käyttäminen konservatiivisena keskiarvona litteälle-emitter-tipputeipille on suositeltavaa, jos tiettyjä testitietoja ei ole saatavilla.

⒉ Christiansen F{0}}Factor useille myyntipisteille

Sivusuunnassa oleva tippunauha ei ole tavallinen putki, siinä on tasaisin väliajoin olevat poistoaukot, jotka vuotavat pois koko pituudelta. Christiansenin vähennystekijä selittää tämän:hf_actual=F × hf_full_flow.Kaikille sivuille, joissa on yli ~20 emitteriä, F ≈ 0,35 on turvallinen arvo.

Toiminut esimerkki 2: Täyskitkahäviön laskenta

Annettu:

16 mm litteä emitteritipputeippi

Seinän paksuus: 0,2 mm; arvioitu sisähalkaisija: 15,6 mm (0,0156 m)

Emitterin virtausnopeus: 1,38 l/h 10 metrin korkeudella

Emitteriväli: 30 cm (0,3 m)

Pituus sivusuunnassa: 150m

Tulopaine: 0,1 MPa (10,2 m ylä)

Maasto: tasainen (0 % kaltevuus)

Veden lämpötila: 20 astetta

Vaihe 1: Lähettimien kokonaismäärä:

N = 150 / 0.3 = 500 säteilijää

Vaihe 2: Sivuttainen kokonaisvirtausnopeus (olettaen, että kaikki emitterit ovat nimellisvirtauksella):

Q_yhteensä=500 × 1.38=690 L/t =0.000192 m³/s

Todellisuudessa virtausnopeus pienenee sivusuunnassa paineen laskiessa. Tulovirtausnopeuden käyttäminen on konservatiivista ja vakiokäytäntö alkuperäisessä suunnittelussa.

Vaihe 3: Virtausnopeus sisääntulossa:

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

Vaihe 4: Reynoldsin numero:

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

Tämä on tasaisella turbulenttisella alueella (4 000 < Re < 100 000), joten muokattu Blasius-yhtälö pätee.

Vaihe 5: Kitkakerroin (= 0.33 litteälle-emitterinauhalle):

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

Vaihe 6: Täysi-virtauksen kitkahäviö (ei poistoaukon korjausta):

hf_raw=0.0296 × (150 / 0,0156) × (1,00² / 19,62)=0.0296 × 9 615 × 0.0510 =14.50 m

Vaihe 7: Käytä Christiansenin F--tekijää (N=500, F=0.35):

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

Vaihe 8: Paine peräpäässä:

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

Tuomio:0,050 MPa:n peräpää{0}}paine on oikea litteän emitteritippunauhan suositellussa vähimmäiskäyttöpaineessa (0,05 MPa) [3]. 150 metrin korkeudessa tämä sivu on suunnittelurajallaan. Kaikki liitosten, suodattimien tai korkeuden aiheuttamat lisähäviöt painavat peräpään määritysten alapuolelle.

Mikä muuttuu 120 metrin kohdalla?Saman laskennan juokseminen 120 metrille:

• 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) → mukava marginaali

Ⅲ. Milloin käyttää Hazen{1}}Williamsia tippuvan nauhan kitkan häviämiseen?

Hazen{0}}Williams-yhtälö on yksinkertaisempi ja sitä käytetään laajalti kastelusuunnittelussa:hf=10.67 × L × Q^1,852 / (C^1,852 × D^4,87)

Polyeteenitipputeipin C-arvot kirjallisuudessa vaihtelevat välillä 130-150. UF/IFAS-laajennus käyttää C=130 ¾- tuuman poikittaisviivoille tippakastelulaskelmissa.

Darcy-Weisbach vs. Hazen-Williams: Mikä kitkahäviökaava on tarkempi tippunauhalle?

Käyttämällä samoja parametreja kuin esimerkissä 2 (16 mm nauha, 1,38 l/h, etäisyys 30 cm, 150 m, tulovirtaus 0,192 l/s, D=0.0156 m):

Takeaway:Hazen-Williams arvolla C=140–145 arvioi Darcy-Weisbachin tuloksen ±5 %:n sisällä tässä skenaariossa. C=150 on liian optimistinen. C=130 tarjoaa konservatiivisen arvion. Varmista lopullinen suunnittelu aina Darcy{10}}Weisbachilta käyttämällä muokattua Blasius-kerrointa.

Ⅳ. Kuinka kauan voit käyttää tippunauhaa lateraalisesti?

Tiputusteipin sivusuunnassa tärkein suunnittelurajoitus onvirtauksen vaihtelu- korkeimman ja pienimmän emitterin virtausnopeuksien välinen ero ei saa ylittää 10 % (ISO:n ja Kiinan kansallisen standardin GB/T 50485 mukaan).

• Turbulenteille emittereille, joiden x ≈ 0,5, 10 % virtauksen vaihtelu vastaa noin 20 % paineen vaihtelua (koska Δq/q ≈ x × ΔH/H). Tämä tarkoittaa:Sallittu paineen vaihtelu=±10 % tulokorkeudesta
• Sivusuunnassa tasaisessa maastossa koko paineen vaihtelu johtuu kitkahäviöstä, joten:hf_allowable ≈ 0,20 × H_inlet

Mikä on pisarateipin enimmäispituus virtausnopeuden ja etäisyyden mukaan?

Seuraavassa taulukossa esitetään arvioidut maksimipituudet tasaiselle emitter-tippunauhalle tasaisessa maastossa olettaen 10 % virtauksen vaihtelua (20 % painevaihtelu) ja 10 metrin tulopaineen. Laskettu käyttämällä Darcy-Weisbachia=0.33:lla ja Christiansen F=0.35.

16 mm nauha (arvioitu tunnus: 15,6 mm):

22 mm nauha (arvioitu tunnus: 21,4 mm):

Ⅴ. Kuinka kaltevuus vaikuttaa tippanauhan paineeseen?

Korkeusmuutokset lisäävät tai vähentävät käytettävissä olevaa painetta kussakin pisteessä lateraalia pitkin:ΔH_korkeus=± Δz

missä Δz on muutos korkeudessa (positiivinen ylämäkeen, negatiivinen alamäkeen). Paineen muutos MPa:ssa 10 metrin korkeusmuutosta kohti on:ΔP=0.098 MPa per 10 metrin korkeus

Tai vastaavasti:1 m korkeus=0.0098 MPa=0.1 bar ≈ 1,42 PSI

Käytännön vaikutus juoksun pituuteen

Toimiva esimerkki 3: Mitä tapahtuu paineelle 1 %:n rinteessä?

Annettu:16 mm nauha, 1,38 l/h emitterit, 30 cm etäisyys, 150 m sivuttais, 0,1 MPa sisääntulo

Usein kysytyt kysymykset: 5 yleistä virhettä tippanauhan hydrauliikkasuunnittelussa

Pikaopas: Avainkaavojen yhteenveto

Viitteet

1. Reti, C. et ai. "Pään menetys ohuissa{2}}seinämäisissä tipputeipeissä jatkuvalla labyrintilla."Vesi(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. Linkki

3. Zazueta, FS "Sitrushedelmien mikrokastelujärjestelmien hydrauliset näkökohdat." UF/IFAS Extension, julkaisu CH156. Linkki

4.Dripmax Silver Drip Tape Tekniset tiedot. Linkki

5.Rivulis T-Tape Drip Tape -tuotteen nimeäminen ja virtauslaskenta. Linkki

6.Bagarello, V. et ai. "Kokeellinen tutkimus virtauskestävyydestä pienissä-halkaisijaisissa muoviputkissa."Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 1997.