Kako izračunati brzinu protoka trake za kapanje i gubitak pritiska

Ⅰ. Kako izračunati brzinu protoka emitera trake za kapanje pri bilo kojem pritisku?

Emiteri trake bez -pritiska-kompenzacije kapanja prate jednadžbu pražnjenja emitera:q = k × H^x

Eksponentxgovori vam koliko je protok osjetljiv na promjene tlaka:

Najviše ravni{0}}emiter ilabirintne trake za kapanjepada u turbulentnom opsegu sax ≈ 0.47–0.57. Studija od šest komercijalnih traka za kapanje otkrila je srednju vrijednost x od 0,486.Za potrebe procjene kada k i x vrijednosti proizvođača nisu objavljene,x = 0.5je razumna zadana vrijednost za turbulentni-kapajući protok emitera trake, a k se može vratiti-izračunati iz nominalnog protoka pri nazivnom pritisku.

Radni primjer 1: Koliko pada protok pri nižem pritisku?

Dato:

ravna emiterska traka za kapanje, nominalni protok: 1,38 L/h pri 0,1 MPa (≈10,2 m glava)

Pretpostavljeno x=0.5 (turbulentni emiter)

Korak 1 Nazad-izračunajte k:

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

Korak 2 Izračunajte protok na 0,06 MPa (≈6,1 m napona):

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

To je aPad od 22%.od nominalnih 1,38 L/h - samo od rada na 60% nazivnog pritiska.

Koju brzinu protoka ćete dobiti pri različitim pritiscima?

Koristeći istu metodu obračuna pozadi- (x=0.5) za specifikacije trake za kapanje ravnog emitera:

Ⅱ. Kako izračunati gubitak trenja u bočnim trakama?

Darcy-Weisbachova jednadžba je standard za izračunavanje gubitka glave trenja u cijevima:hf=f × (L/D) × (v²/2g)

⒈ Faktor trenja za traku za kapanje sa tankim-stinama

Za glatko turbulentno strujanje u plastičnim cijevima malog -promjera (4.000 < Re < 100.000), faktor trenja se izračunava pomoću jednadžbe tipa Blasius{5}}:f=a / Re^0.25

gdje je Re=vD/υ (Reynoldsov broj), i υ=kinematička viskoznost vode (1,01 × 10⁻⁶ m²/s na 20 stepeni).

Koeficijent a ovisi o vrsti cijevi:

Neprekidni labirint zavaren unutar trake sa tankim{0}}stinama povećava trenje iznad onoga što predviđaju formule glatkih{1}}cijevi. Korištenje=0.33 kao konzervativne srednje vrijednosti za ravnu-okapajuću traku od emitera preporučuje se kada specifični podaci testa nisu dostupni.

⒉ Christiansen F-Faktor za više prodajnih mjesta

Bočna traka za kapanje nije obična cijev, ona ima ravnomjerno raspoređene izlaze koji ispuštaju tok po cijeloj dužini. Christiansenov faktor redukcije objašnjava ovo:hf_actual=F × hf_full_flow.Za bilo koju stranu sa više od ~20 emitera, F ≈ 0,35 je sigurna vrijednost.

Radni primjer 2: Proračun punog gubitka zbog trenja

Dato:

16mm ravna emiter traka za kapljanje

Debljina stijenke: 0,2 mm; procijenjeni unutrašnji prečnik: 15,6 mm (0,0156 m)

Brzina protoka emitera: 1,38 L/h na 10 m visine

Razmak emitera: 30 cm (0,3 m)

Bočna dužina: 150m

Ulazni pritisak: 0,1 MPa (10,2 m napona)

Teren: ravan (0% nagib)

Temperatura vode: 20 stepeni

Korak 1: Ukupan broj emitera:

N = 150 / 0.3 = 500 emitera

Korak 2: Ukupna bočna brzina (pod pretpostavkom da svi emiteri imaju nazivni protok):

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

U stvarnosti, brzina protoka opada duž bočne strane kako pritisak pada. Korištenje ulaznog protoka je konzervativna i standardna praksa za početni dizajn.

Korak 3: Brzina protoka na ulazu:

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

Korak 4: Reynoldsov broj:

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

Ovo je u laganom turbulentnom opsegu (4.000 < Re < 100.000), tako da se primjenjuje modificirana Blasiusova jednačina.

Korak 5: Faktor trenja (= 0.33 za ravnu-emitersku traku):

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

Korak 6: Puni-gubitak zbog trenja (bez korekcije izlaza):

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

Korak 7: Primijenite Christiansen F-faktor (N=500, F=0.35):

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

Korak 8: Pritisak na zadnjem kraju:

P_rep=10.2 - 5.08 =5.12 m ≈ 0,050 MPa

presuda:Zadnji{0}}pritisak na kraju od 0,050 MPa je tačno na minimalnom preporučenom radnom pritisku za ravnu emitersku traku koja kapa (0,05 MPa) [3]. Na 150m, ova bočna strana je na granici projektovanja. Svaki dodatni gubitak od armature, filtera ili elevacije će gurnuti zadnji kraj ispod specifikacije.

Šta se mijenja na 120m?Izvođenje istog proračuna za 120m:

• N = 400, Q = 0.000154 m³/s
• hf_actual =3.25 m(0,032 MPa)
• P_rep=10.2 - 3.25=6.95 m (0,068 MPa) → udobna margina

Ⅲ. Kada koristiti Hazen-Williams za gubitak trenja trake?

Hazen-Williamsova jednačina je jednostavnija i široko se koristi u dizajnu navodnjavanja:hf=10.67 × L × Q^1,852 / (C^1,852 × D^4,87)

Za polietilensku traku kap po kap, vrijednosti C u literaturi se kreću od 130 do 150. UF/IFAS ekstenzija koristi C=130 za poli bočne linije od ¾- inča u proračunima navodnjavanja kap po kap.

Darcy-Weisbach vs. Hazen-Williams: Koja je formula za gubitak trenja preciznija za traku za kapanje?

Koristeći iste parametre kao u primjeru 2 (16 mm traka, 1,38 L/h, razmak 30 cm, 150 m, ulazni protok 0,192 L/s, D=0.0156 m):

za ponijeti:Hazen-Williams sa C=140–145 aproksimira rezultat Darcy-Weisbacha unutar ±5% za ovaj scenario. C=150 je previše optimističan. C=130 daje konzervativnu procjenu. Za konačni dizajn, uvijek provjerite kod Darcy-Weisbacha koristeći modificirani Blasiusov koeficijent.

Ⅳ. Koliko dugo možete koristiti traku za kapanje bočno?

Ključno ograničenje dizajna za bočne trake jevarijacija protoka- razlika između najvećeg i najnižeg protoka emitera na jednoj bočnoj strani ne bi trebala prelaziti 10% (prema ISO i kineskom nacionalnom standardu GB/T 50485).

• Za turbulentne emitere sa x ≈ 0,5, varijacija protoka od 10% odgovara približno 20% varijaciji pritiska (pošto Δq/q ≈ x × ΔH/H). to znači:Dozvoljena varijacija pritiska=±10% ulazne glave
• Za bočno na ravnom terenu, cjelokupna varijacija pritiska dolazi od gubitka trenja, tako da:hf_allowable ≈ 0,20 × H_inlet

Koja je maksimalna dužina trake za kapanje prema brzini protoka i razmaku?

Sljedeća tabela prikazuje procijenjene maksimalne dužine rada za ravnu emitersku traku za kapanje na ravnom terenu, uz pretpostavku 10% varijacije protoka (20% varijacije pritiska) i ulaznog pritiska od 10 m visine. Izračunato koristeći Darcy-Weisbach sa=0.33 i Christiansen F=0.35.

Traka od 16 mm (procijenjeni ID: 15,6 mm):

Traka od 22 mm (procijenjeni ID: 21,4 mm):

Ⅴ. Kako nagib utječe na pritisak trake?

Promjene nadmorske visine dodaju ili oduzimaju od raspoloživog pritiska u svakoj tački duž bočne:ΔH_elevacija=± Δz

gdje je Δz promjena nadmorske visine (pozitivno za uzbrdo, negativno za nizbrdo). Promjena pritiska u MPa na 10 m promjene visine je:ΔP=0.098 MPa po 10m nadmorske visine

Ili ekvivalentno:1m nadmorske visine=0.0098 MPa=0.1 bar ≈ 1,42 PSI

Praktični uticaj na dužinu trčanja

Primjer 3: Što se događa s pritiskom na nagibu od 1%?

Dato:16mm traka, 1,38 L/h emiteri, 30cm razmak, 150m bočno, 0,1 MPa ulaz

FAQ: 5 uobičajenih grešaka u hidrauličnom dizajnu trake

Brza referenca: Rezime ključnih formula

Reference

1. Reti, C. et al. "Gubitak glave u trakama sa tankim-kapajućim zidovima sa kontinuiranim lavirintom."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. Link

3. Zazueta, FS "Hidraulička razmatranja za sisteme za mikronavodnjavanje citrusa." UF/IFAS proširenje, publikacija CH156. Link

4.Tehnički podaci Dripmax Silver Drip trake. Link

5.Rivulis T-Tape Drip Traka Naziv proizvoda i proračun protoka. Link

6.Bagarello, V. et al. "Eksperimentalna studija o otporu protoka u plastičnim cijevima malog-promjera."Časopis za navodnjavanje i odvodnju, 1997.