วิธีการคำนวณอัตราการไหลของเทปน้ำหยดและการสูญเสียแรงดัน

Ⅰ. วิธีการคำนวณอัตราการไหลของตัวปล่อยเทปหยดที่ความดันใดๆ

ตัวปล่อยเทปน้ำหยดแบบไม่มี-แรงดัน-ชดเชยจะเป็นไปตามสมการการปล่อยตัวปล่อย:q = k × H^x

เลขชี้กำลังxบอกคุณว่าการไหลมีความละเอียดอ่อนต่อการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างไร:

ตัวส่งสัญญาณแบบแบนที่สุด-และเทปน้ำหยดเขาวงกตตกอยู่ในช่วงปั่นป่วนด้วยx ≈ 0.47–0.57. การศึกษาเทปน้ำหยดเชิงพาณิชย์จำนวน 6 ชิ้น พบว่ามีค่าเฉลี่ย x เท่ากับ 0.486เพื่อวัตถุประสงค์ในการประมาณค่าเมื่อไม่ได้เผยแพร่ค่า k และ x ของผู้ผลิตx = 0.5เป็นค่าเริ่มต้นที่สมเหตุสมผลสำหรับ-ตัวปล่อยเทปน้ำหยดที่ไหลเชี่ยว และสามารถคำนวณกลับ-ได้จากอัตราการไหลที่ระบุที่ความดันที่กำหนด

ตัวอย่างการทำงานที่ 1: การไหลลดลงที่ความดันต่ำกว่าเท่าใด

ที่ให้ไว้:

เทปน้ำหยดตัวปล่อยแบบแบน อัตราการไหลปกติ: 1.38 ลิตร/ชม. ที่ 0.1 MPa (ส่วนหัว µ.10.2 ม.)

สมมติ x=0.5 (ตัวปล่อยแบบปั่นป่วน)

ขั้นตอนที่ 1 ย้อนกลับ-คำนวณ k:

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

ขั้นตอนที่ 2 คำนวณการไหลที่ 0.06 MPa (ส่วนหัว µ6.1 ม.):

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

นั่นคือกลดลง 22%จากพิกัด 1.38 ลิตร/ชม. - เพียงจากการทำงานที่ 60% ของแรงดันพิกัด

คุณจะได้อัตราการไหลที่ความดันต่างกันเท่าใด

โดยใช้วิธีการคำนวณย้อนกลับ-แบบเดียวกัน (x=0.5) สำหรับข้อกำหนดเฉพาะของเทปน้ำหยดแบบตัวปล่อยแบบแบน:

Ⅱ. จะคำนวณการสูญเสียแรงเสียดทานในด้านข้างของเทปน้ำหยดได้อย่างไร

สมการดาร์ซี-ไวส์บาคเป็นมาตรฐานสำหรับการคำนวณการสูญเสียส่วนหัวของแรงเสียดทานในท่อ:hf=f × (L/D) × (v²/2g)

⒈ ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีสำหรับเทปน้ำหยด-แบบมีผนังบาง

เพื่อให้การไหลเชี่ยวราบรื่นในท่อพลาสติก-เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก (4,000 < Re < 100,000) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะถูกคำนวณด้วยสมการประเภท Blasius-:ฉ=ก / เรื่อง^0.25

โดยที่ Re=vD/υ (เลขเรย์โนลด์ส) และ υ=ความหนืดจลน์ของน้ำ (1.01 × 10⁻⁶ m²/s ที่ 20 องศา )

ค่าสัมประสิทธิ์ a ขึ้นอยู่กับประเภทของท่อ:

เขาวงกตที่ต่อเนื่องกันซึ่งเชื่อมอยู่ภายใน-เทปน้ำหยดที่มีผนังบางจะช่วยเพิ่มแรงเสียดทานมากกว่าที่-สูตรท่อเรียบจะคาดการณ์ไว้ แนะนำให้ใช้=0.33 เป็นค่ากลางแบบอนุรักษ์สำหรับเทปน้ำหยดตัวปล่อยแบบแบน- เมื่อไม่มีข้อมูลการทดสอบเฉพาะ

⒉ Christiansen F-ปัจจัยสำหรับหลายร้าน

เทปน้ำหยดด้านข้างไม่ใช่ท่อธรรมดา แต่มีช่องระบายอากาศที่เว้นระยะเท่าๆ กัน ซึ่งทำให้มีเลือดออกตามความยาว ปัจจัยการลดของ Christiansen ทำให้เกิดสิ่งนี้:hf_actual=F × hf_full_flowสำหรับแนวขวางใดๆ ที่มีตัวปล่อยมากกว่า ~20 ตัว F data 0.35 จะเป็นค่าที่ปลอดภัย

ตัวอย่างการทำงาน 2: การคำนวณการสูญเสียแรงเสียดทานแบบเต็ม

ที่ให้ไว้:

เทปน้ำหยดอีซีแอลชนิดแบน 16 มม

ความหนาของผนัง: 0.2 มม.; เส้นผ่านศูนย์กลางภายในโดยประมาณ: 15.6 มม. (0.0156 ม.)

อัตราการไหลของตัวส่งสัญญาณ: 1.38 ลิตร/ชม. ที่ความสูง 10 เมตร

ระยะห่างของตัวส่งสัญญาณ: 30 ซม. (0.3 ม.)

ความยาวด้านข้าง: 150ม

แรงดันขาเข้า: 0.1 MPa (ส่วนหัว 10.2 ม.)

ภูมิประเทศ: เรียบ (ความลาดชัน 0%)

อุณหภูมิน้ำ: 20 องศา

ขั้นตอนที่ 1: จำนวนตัวปล่อยทั้งหมด:

N = 150 / 0.3 = ตัวส่งสัญญาณ 500 ตัว

ขั้นตอนที่ 2: อัตราการไหลด้านข้างทั้งหมด (สมมติว่าตัวปล่อยทั้งหมดอยู่ที่อัตราการไหลที่กำหนด):

Q_รวม=500 × 1.38=690 ลิตร/ชม. =0.000192 m³/s

ในความเป็นจริง อัตราการไหลจะลดลงตามด้านข้างเมื่อความดันลดลง การใช้อัตราการไหลของทางเข้าถือเป็นแนวทางปฏิบัติแบบอนุรักษ์นิยมและเป็นมาตรฐานสำหรับการออกแบบเบื้องต้น

ขั้นตอนที่ 3: ความเร็วการไหลที่ทางเข้า:

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

ขั้นตอนที่ 4: หมายเลข Reynolds:

เรื่อง=vD/υ=1.00 × 0.0156 / (1.01 × 10⁻⁶) =15,446

ซึ่งอยู่ในช่วงปั่นป่วนเรียบ (4,000 < Re < 100,000) ดังนั้นจึงใช้สมการบลาเซียสที่แก้ไขแล้ว

ขั้นตอนที่ 5: ปัจจัยแรงเสียดทาน (a=0.33 สำหรับเทปอีซีแอลแบบแบน-):

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

ขั้นตอนที่ 6: การสูญเสียแรงเสียดทานจากการไหลแบบเต็ม- (ไม่มีการแก้ไขทางออก):

hf_raw=0.0296 × (150 / 0.0156) × (1.00² / 19.62)=0.0296 × 9615 × 0.0510 =14.50 m

ขั้นตอนที่ 7: ใช้ปัจจัย F- ของ Christiansen (N=500, F=0.35):

hf_actual=0.35 × 14.50 =5.08 m ≈ 0.050 เมกะปาสคาล

ขั้นตอนที่ 8: แรงกดที่ปลายหาง:

P_tail=10.2 - 5.08 =5.12 m ≈ 0.050 เมกะปาสคาล

คำตัดสิน:แรงดันปลายส่วนท้าย-คือ 0.050 MPa อยู่ที่แรงดันใช้งานขั้นต่ำที่แนะนำสำหรับเทปน้ำหยดตัวปล่อยแบบแบน (0.05 MPa) [3] ที่ความสูง 150 ม. ด้านข้างนี้อยู่ในขีดจำกัดการออกแบบ การสูญเสียเพิ่มเติมจากข้อต่อ ตัวกรอง หรือการยกสูงจะดันส่วนท้ายให้ต่ำกว่าข้อมูลจำเพาะ

มีอะไรเปลี่ยนแปลงที่ระยะ 120 ม.?ใช้การคำนวณเดียวกันเป็นระยะทาง 120 ม.:

• N = 400, Q = 0.000154 m³/s
• hf_actual =3.25 m(0.032 เมกะปาสคาล)
• P_tail=10.2 - 3.25=6.95 ม. (0.068 MPa) → อัตรากำไรขั้นต้นที่สะดวกสบาย

Ⅲ. เมื่อใดจึงควรใช้ Hazen-Williams สำหรับการสูญเสียแรงเสียดทานของเทปน้ำหยด

สมการของเฮเซน-วิลเลียมส์ง่ายกว่าและใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบชลประทาน:hf=10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)

สำหรับเทปน้ำหยดโพลีเอทิลีน ค่า C ในเอกสารมีค่าตั้งแต่ 130 ถึง 150 ส่วนขยาย UF/IFAS ใช้ C=130 สำหรับเส้นโพลีด้านข้างขนาด 3/4 นิ้วในการคำนวณการให้น้ำแบบหยด

Darcy-Weisbach vs. Hazen-Williams: สูตรการสูญเสียแรงเสียดทานสูตรใดแม่นยำกว่าสำหรับ Drip Tape

การใช้พารามิเตอร์เดียวกันกับตัวอย่างที่ 2 (เทป 16 มม., 1.38 ลิตร/ชม., ระยะห่าง 30 ซม., 150 ม., อัตราการไหลเข้า 0.192 ลิตร/วินาที, D=0.0156 ม.):

ซื้อกลับบ้าน:ฮาเซน-วิลเลียมส์กับ C=140–145 ใกล้เคียงกับผลลัพธ์ของดาร์ซี-ไวส์บาคภายใน ±5% สำหรับสถานการณ์นี้ C=150 มองโลกในแง่ดีเกินไป C=130 ให้ค่าประมาณแบบระมัดระวัง สำหรับการออกแบบขั้นสุดท้าย ให้ตรวจสอบกับ Darcy-Weisbach เสมอโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์ Blasius ที่แก้ไขแล้ว

Ⅳ. คุณสามารถใช้งานเทปน้ำหยดด้านข้างได้นานแค่ไหน?

ข้อจำกัดในการออกแบบที่สำคัญสำหรับด้านข้างของเทปน้ำหยดคือการเปลี่ยนแปลงของการไหล- ความแตกต่างระหว่างอัตราการไหลของตัวปล่อยสูงสุดและต่ำสุดบนด้านเดียวไม่ควรเกิน 10% (ต่อ ISO และมาตรฐานแห่งชาติจีน GB/T 50485)

• สำหรับตัวปล่อยแบบปั่นป่วนที่มี x data 0.5 ความแปรผันของการไหล 10% สอดคล้องกับความแปรผันของความดันประมาณ 20% (เนื่องจาก Δq/q γ x × ΔH/H) ซึ่งหมายความว่า:ความแปรผันของแรงดันที่อนุญาต=±10% ของส่วนหัวทางเข้า
• สำหรับพื้นที่ด้านข้างบนพื้นที่ราบ ความแปรผันของความดันทั้งหมดมาจากการสูญเสียแรงเสียดทาน ดังนั้น:hf_allowable อยู่ที่ 0.20 × H_ทางเข้า

ความยาวใช้งานเทปน้ำหยดสูงสุดตามอัตราการไหลและระยะห่างคือเท่าใด

ตารางต่อไปนี้แสดงความยาววิ่งสูงสุดโดยประมาณสำหรับเทปน้ำหยดตัวปล่อยคลื่นแบบเรียบบนพื้นราบ โดยถือว่าความแปรผันของการไหล 10% (ความแปรผันของแรงดัน 20%) และแรงดันทางเข้าที่ความสูง 10 ม. คำนวณโดยใช้ดาร์ซี-ไวส์บาคกับ=0.33 และคริสเตียนเซน เอฟ=0.35.

เทป 16 มม. (รหัสโดยประมาณ: 15.6 มม.):

เทป 22 มม. (รหัสโดยประมาณ: 21.4 มม.):

Ⅴ. ความลาดชันส่งผลต่อแรงดันเทปน้ำหยดอย่างไร

การเปลี่ยนแปลงระดับความสูงบวกหรือลบจากแรงกดดันที่มีอยู่ในแต่ละจุดตามแนวด้านข้าง:ΔH_ระดับความสูง=± Δz

โดยที่ Δz คือการเปลี่ยนแปลงระดับความสูง (บวกสำหรับขึ้นเนิน ลบสำหรับลงเนิน) การเปลี่ยนแปลงความดันใน MPa ต่อการเปลี่ยนแปลงระดับความสูง 10 เมตรคือ:ΔP=0.098 MPa ต่อระดับความสูง 10 เมตร

หรือเทียบเท่า:ระดับความสูง 1 เมตร=0.0098 MPa=0.1 บาร์ data 1.42 PSI

ผลกระทบเชิงปฏิบัติต่อความยาวการวิ่ง

ตัวอย่างการทำงานที่ 3: เกิดอะไรขึ้นกับความกดดันบนความชัน 1%

ที่ให้ไว้:เทป 16 มม., ตัวส่งสัญญาณ 1.38 ลิตร/ชม., ระยะห่าง 30 ซม., ด้านข้าง 150 ม., ทางเข้า 0.1 MPa

คำถามที่พบบ่อย: 5 ข้อผิดพลาดทั่วไปในการออกแบบไฮดรอลิกของเทปน้ำหยด

ข้อมูลอ้างอิงด่วน: สรุปสูตรสำคัญ

อ้างอิง

1. Reti, C. และคณะ "การสูญเสียศีรษะใน-เทปน้ำหยดที่มีกำแพงบางและมีเขาวงกตต่อเนื่องกัน"น้ำ(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. ลิงค์

3. Zazueta, FS "ข้อควรพิจารณาทางไฮดรอลิกสำหรับระบบชลประทาน Microirrigation ของ Citrus" ส่วนขยาย UF/IFAS, สิ่งตีพิมพ์ CH156 ลิงค์

4.ข้อมูลทางเทคนิคของเทปหยดสีเงิน Dripmax ลิงค์

5.Rivulis T-เทป เทปน้ำหยด การตั้งชื่อผลิตภัณฑ์และการคำนวณการไหล ลิงค์

6.บากาเรลโล, วี และคณะ "การศึกษาทดลองเกี่ยวกับความต้านทานการไหลในท่อพลาสติกเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก-"วารสารวิศวกรรมชลประทานและการระบายน้ำ, 1997.