Пятница, 02.12.2016, 22:56
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Техника. Технические науки

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА И РАВНОМЕРНОСТИ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ В КАПЕЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА И РАВНОМЕРНОСТИ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ В КАПЕЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ

А.Е.Новиков 1, М.И.Ламскова 2,
1Волгоградский государственный аграрный университет, 2Волгоградский государственный технический университет

Капельные линии систем малообъёмного низконапорного орошения относятся к трубопроводам с непрерывной и равномерной раздачей жидкости с убывающим расходом по пути. Надёжность работы капельных трубопроводов оценивается потерями напора и равномерностью расхода жидкости по их длине. С учётом принятых допущений на основе теоретических и натурных исследований эксплуатационных показателей капельных линий предложена эмпирическая формула для определения потерь напора по длине на основе закона Дарси-Вейсбаха.

Ключевые слова: капельные трубопроводы, потери напора по длине, равномерность расхода по длине, надёжность, гидравлическое сопротивление, агротехнические требования.

 

Надёжность работы капельных линий оросительных систем во многом зависит от применяемых материалов при изготовлении элементов техники полива, их конструктивных параметров, режимов работы [4, 5]. Немало важным являются и качественные показатели вод используемых на орошение, а также технологии и средств во- доподготовки [7]. Надёжность работы капельных систем характеризуется потерями напора и равномерностью расхода по длине капельной линии.

Потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений делятся на 2 группы: местные hM - вызываемые изменением конфигурации границ потока (например, эмиттеры, наличие ремонтных муфт в местах нарушения целостности капельной линии) и линейные hjt - затрачиваемые на преодоление сопротивлений трения по длине трубопровода. Соответственно полные потери напора равны сумме всех потерь, т.е. h = hM + hj. По данным [1, 2, 8 и др.], для ламинарного и турбулентного движений жидкости в трубопроводах круглого сечения hj, м определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

При изучении потерь напора по длине капельную линию необходимо рассматривать как трубопровод с непрерывной и равномерной раздачей жидкости с убывающим расходом по пути [3, 6, 10].

В общем случае расход по трубопроводу Q состоит из путевого Qnym - раздача жидкости в m числе пунктов с расходом q, расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга по длине l, и транзитного Qmp - расход жидкости, транспортируемой через этот же участок l в последующие участки трубопровода L (рис. 1):

В этом случае расход в некотором сечении dx поливного трубопровода на расстоянии x от начала будет равен:

Рисунок 1. Расчётная схема к определению потерь напора по длине капельной линии


Таким образом, линейные потери напора по длине капельной линии определяются формулами (7) или Дарси-Вейсбаха, уменьшенной в три раза.

Коэффициент гидравлического сопротивления в формуле (7), как известно [8, 2, 1, 6, 3], зависит от режима движения жидкости или критерия Рейнольдса Re, а также шероховатости трубопровода. При этом многие специалисты, например [10], отмечают, что капельные линии необходимо рассматривать как «гидравлически гладкий» трубопровод с установившимся турбулентным движением жидкости. При граничных условиях критерия Рейнольдса от 4000 до 105 для расчёта коэффициента гидравлического сопротивления можно использовать уравнение Блазиуса:


Исследование потерь напора по длине капельных лент отечественного производства (с расходом 4 л/ч на п.м. или 0,4 л/ч одним эмиттером) проводились на участке с раскладкой линий на 200 и 140 м при максимальном давлении на входе 0,12 МПа. Капельные трубопроводы условно делили на 20 и 14 равных отрезков по 10 метров, в начале каждого участка монтировались расходомеры, в конце - манометры. Результаты натурных исследований (рис. 2) сравнивались с данными, рассчитанными по формуле (10).

Из полученных экспериментальных данных следует (рис. 2), что математическое описание достаточно адекватно описывает потери напора в капельных трубопроводах. При раскладке линий на длину до 140 метров погрешность А между расчётными и натурными данными несущественна, не более 3 %, при раскладке на длину свыше 140 м погрешность А увеличивается, при этом максимум составляет порядка. 16 %. Это обусловлено наличием подъёма на опытном участке.

Изучение равномерности расхода жидкости капельными трубопроводами проводилось на участке 100 м в течение часа. Лента условно делилась на участки по 25 м, в начале которых на длине одного метра под эмиттеры устанавливались мерные ёмкости в количестве 10 шт.


Рисунок 2 - Результаты натурных и расчётных исследований потерь напора в капельных трубопроводах с раскладкой на 200 и 140 метров

Анализ полученных данных показал, что коэффициент эффективного расхода составил 0,635 (рис. 3), что меньше норматива установленного агротехническими требованиями на 9,3 % [9].

Частотный график распределения расхода жидкости через эмиттеры
Рисунок 3 - Частотный график распределения расхода жидкости через эмиттеры

На равномерность расхода повлиял тип сварки капельного трубопровода. Известно, что лента должна располагаться эмиттерами вниз, в противном случае жидкость сбегает по ленте, копируя рельеф местности. Испытуемые капельные линии, как и многие другие, отечественного производства, сварены внахлёст, причём стык расположен горизонтально. Укладка лент такого типа на поверхности почвы стыком вниз практически невозможна. Соответственно надёжная работа капельных трубопроводов, сваренных внахлёст, возможна при их укладки под 50-100 мм слой почвы.

 

Библиографический список

1. Альтшуль, А.Д. Гидравлика и аэродинамика (основы механики жидкости) [Текст]/А.Д. Альтшуль, П.Г. Киселёв. - М.: Изд-во «Стройиздат», 1965. - 275 с.

2. Башта, Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие [Текст] / Т.М. Башта. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во «Машиностроение», 1971. - 672 с.

3. Капельное орошение. Справочное пособие к СНиП 2.06.03-85 «Мелиоративные системы и сооружения» [Текст]. - Введ. 11.04.1986. - М.: «Союзводпроект», 1986. - 147 с.

4. Мирцхулава, Ц.Е. О надёжности крупных каналов [Текст] / Ц.Е. Мирцхулава. - М.: Изд-во «Колос», 1981. - 318 с.

5. Мирцхулава, Ц.Е. Надёжность гидромелиоративных сооружений [Текст]/ Ц.Е. Мирцхулава. - М.: Изд-во «Колос», 1974. - 280 с.

6. Орёл, И.П. Гидравлический расчёт поливных трубопроводов систем капельного орошения [Текст]/ И.П. Орёл, Ю.Н. Великов // Гидротехника и мелиорация. - 1978. - № 7. - С. 52-54.

7. Первичная водоочистка на закрытых оросительных системах со стальными трубами [Текст]/ П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков, М.И. Ламскова // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. - 2013. - № 6 (66). - С. 44-45.

8. Справочник по гидравлическим расчётам [Текст]/ П.Г. Киселёв [и др.]; под ред. П.Г. Киселёва. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во «Энергия», 1972. - 312 с.

9. СТО АИСТ 11.1-2010. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и установки дождевальные. Методы оценки функциональных показателей [Текст]. - Взамен СТО АИСТ 11.1-2004, ОСТ 10 11.1-2000; введ. 15.04.2011.

10. Шевелёв, Ф.А. Таблицы для гидравлического расчёта стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб [Текст]/ Ф.А. Шевелёв. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: «Стройиздат», 1973 - 112 с.
 

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 2 (34), 2014

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443 (03.02.2016)
Просмотров: 261 | Теги: капельные трубопроводы | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016