Современные автоматизированные системы полива с управлением на базе контроллеров могут осуществлять полив значительных площадей в наиболее благоприятное для полива растений время, с учётом текущего состояния влажности почвы и наличия атмосферных осадков. Такие системы обеспечивают ресурсо- и энергосбережение, отличаются высокой надёжностью и не требуют участия человека. В Волжском политехническом институте (ВПИ (филиал) ВолгГТУ) разработан проект системы автоматизированного полива зелёных насаждений около главного корпуса. Для обеспечения проектируемых параметров работы исполнительных механизмов системы автоматизированного полива необходимо, чтобы давление перед соплом спринклера (разбрызгивателя) было не ниже требуемого. Поэтому необходимо определить гидравлические потери для питающих трубопроводов с учётом их геометрии.
Зленные насаждения около корпуса разделены на отдельных зоны (рисунок) общей площадью SS = 1050 м2.
Водоснабжение системы автоматического полива зелёных насаждений осуществляется от центральной магистрали холодного водоснабжения корпуса. Замер давления в напорном трубопроводе показал значение 491 кПа. Отвод поливного трубопровода выполнен от центрального коллектора в коридоре подвала корпуса.
Исходя из принятого времени работы полива в одной зоне 1 час с учётом оптимальной мощности полива 1,5 м3/ч, рационально разделить первую зону на две (1а и 1б), каждая имеет по два роторных спринклера, обеспечивающими при давлении 275 кПа радиус полива 12,2 м, при расходе воды – 0,68 м3/ч. Во второй зоне располагаем три спринклера, обеспечивающими при давлении 206 кПа радиус полива 11 м при расходе воды – 0,45 м3/ч. В третьей зоне располагаем два спринклера, обеспечивающим при давлении 206 кПа радиус полива 11,3 м при расходе воды – 0,73 м3/ч. Работа спринклеров по зонам полива происходит последовательно. С учётом заданных расходов, длин и геометрии трубопроводов определим гидравлические потери в каждом из них по следующей методике:
Схема расположения участков орошения и спринклеров
Уточним время работы спринклеров ti в каждой зоне по формуле, ч:
(1)
где Vсутi – необходимый суточный объём полива, м3; Gi – объёмный расход через сопло спринклера, м3/ч; k – количество одновременно работающих спринклеров.
Уточним расход воды через трубопроводы по зонам, м3/ч:
(2)
Для питающих трубопроводов, подводящих воду к спринклерам, применяем трубу ПНД стандарта ПЭ 80 наружным диаметром dн = 32 мм и внутренним диаметром dвн = 27,2 мм.
Скорость движения воды в магистральных трубопроводах определим по формуле, м/с:
(3)
Режим течения принимается в соответствии со значением числа Рейнольдса
(4)
где r – плотность воды, кг/м3; m – коэффициент кинематической вязкости, Па⋅с.
Гидравлические потери в трубопроводе складываются из потерь на трение по длине Dртр и потерь в местных сопротивлениях Dрмс. Потери на трение определяем по формуле, Па:
(5)
где l – коэффициент гидравлического трения; l – длина трубопровода, м.
Для промышленных полиэтиленовых труб с учетом влияния стыков и условий укладки, отличающихся от лабораторных (они обусловлены во многом технологией спайки) коэффициент гидравлического трения λ может быть определен по эмпирической формуле
(6)
Местные потери, вызванные такими элементами трубопроводов, в которых вследствие изменения размеров или конфигурации русла происходит изменение скорости потока, отрыв потока от стенок русла и возникновение вихреобразования, к таким элементам относятся: внезапные или постепенные расширения, сужения и повороты русла. Потери давления в местных сопротивлениях трубопровода можно определить по формуле:
(7)
где x – коэффициент местного сопротивления.
Основными видами местных сопротивлений в проектируемом трубопроводе являются: вход в трубопровод (внезапное сужение), электромагнитный клапан (внезапное сужение и внезапное расширение), плавные отводы.
Суммарные гидравлические потери в каждой ветке трубопровода определяются по формуле:
(8)
Основные характеристики трубопроводов представлены в таблице.
Основные характеристики трубопроводов
|
Обозначение |
Длина, м |
Расход, м3/ч |
Скорость, м/с |
Потери на трение, Па |
Местные потери, Па |
Суммарные потери, Па |
|
1а |
26 |
1,348 |
0,65 |
6570 |
1901 |
8471 |
|
1б |
29,5 |
1,348 |
0,65 |
7454 |
1901 |
9355 |
|
2 |
67 |
1,342 |
0,64 |
16470 |
2662 |
19132 |
|
3 |
55,5 |
1,467 |
0,7 |
15993 |
2450 |
18443 |
Анализ результатов определения гидравлических потерь показывает, что ни в одном из трубопроводов величина суммарных гидравлических потерь не превышает 20 кПа, следовательно, обеспечивается работа системы с гарантированным запасом по давлению, а радиус орошения каждым спринклером будет не меньше принятого значения.
Библиографическая ссылка
Дуванов В.В., Мокрецова И.С., Костин В.Е. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ТРУБОПРОВОДАХ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОЛИВА // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 6. – С. 96-98;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=32002 (дата обращения: 03.12.2024).