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影响喷头喷洒轨迹的方式
  东莞屹琳是一家经过10多年发展用过丰富经验专业生产各种喷头的生产商,在前面我们讲到了雾化喷嘴的应用, 有兴趣的朋友可以去看看,在接下俩的一篇我们会将到影响喷头喷洒轨迹的方式有几种,了解清楚之后更有利于我们正确的控制喷头有非常大的好处。
  很多喷头采用的是喷洒轨迹为弧形的喷洒喷头,很浪费水源,面对多种喷洒的要求,本研究采用弧形轨迹改为方形轨迹为研究对象,依据流体力学原理,提出改变喷头喷洒轨迹的力学方法及途径。

1 水头对流速的影响

改变水头的途径一般有两种:一是利用水塔提升水头;二是采用机械加压,如无水塔自动上水器等。其基本原理是,前者的压强变化是由高度差引起的,后者是采取机械加压的方法实现压强和速度的变化,两者总的力学效果是相同的。用这两种方法获得的压强差必将对不同的高度上的流速产生一定的作用,但并非全部,因为一般的流速值还与输送管道的面积有关。本文根据连续性原理和波努利方程讨论不同情况下的流速变化。

1.1 垂直影响

如图 所示,所取的面积为等效截面积,若选取不同的高度和不同的断面积的同一流线上两点, 图 为上下截面积相同的情况,取流线上两点A ,B 。由于水流稳恒,流速,面积均相同,压强满足

(21H H g p P A B -=-ρ

式中,A P ,B P 为所选截面的压强,ρ 为水的密度,,H2为两截面的高度。式中表明,截面积相同时,压强变化与静止流体相同。图1B 为上部截面积大于下部截面积。图为截面积小于下部的情况。两种情况应满足以下关系:

式中所有的V ,S ,P ,H 分别表示各截面的流速,截面积,压强和高度, 为水的密度。

换言之,当输水管道上下截面相同时,上下部的流速相同,压强只取决于高度差;当上下截面积不同时,在水塔供水的过程中存在两种情况,一是在用水高峰时,下部各分管道面积总和一般均大于上部,导致上下部水流流速降低,水压不足;二是在用水低潮时,下部各分管道面积总和小于上部,导致上下部水流流速增高,水压充足。

1.2 水平影响

如图 所示,取同一高度,不同截面积的同一流线上的两点,图 为截面积相同的情况下,其压强,面积,流速满足以下公式:

2喷头喷洒轨迹的变化特征

由于空气阻力受地域环境影响因子较多,在研究一般的运行轨迹,可忽略空气阻力的影响。由力学原理可知,流体的运动只受到重力的作用,形成了抛物线轨迹。假设喷头处的水速为V,出射角为,以流体喷出的瞬间开始计时,时间为t,则射程x与喷洒高度y应有下列关系:

我们可以给出了v=10m/s的轨迹图。各线代表与水平夹角为15度,30度,45度,60度,75度的对应抛洒距离和高度。

在一定的流速情况下,抛洒轨迹具有两个明显的过程:一是抛洒轨迹与倾角有关,若在喷头高度上,出射角等于45度时射程最远;二是抛洒轨迹与喷头高度密切相关,当喷头高度增加时,小角度的喷洒距离和能力增大,因此,实际的喷灌设备应具有调节高度的能力。

改变喷头喷洒轨迹的力学途径

从以上分析可以看出,影响喷洒轨迹的因数主要有三个,即水压,管道截面积,出射角。现以旋转式喷头为例,探讨实现方形喷洒轨迹的力学途径。

一般的旋转式喷头的喷洒轨迹为圆弧形,要改变其轨迹,必须通过调节水压,管道截面积,出射角才能实现方形喷洒轨迹。但是调节水压的方法在喷头的设计上不很实用,因为它将带给设备很大的体积和费用。所以只能采取后两项来调节来完成,若考虑实际喷头的总体设计要求,可以通过改变管道头的截面积实现圆弧轨迹向方形轨迹的变化,通过出射角的变化完成所有面积的喷洒。

圆形轨迹表示表示一个旋转式的喷头的一般轨迹,方形代表改变后的轨迹。在图3中选取AEB圆弧作为样本,研究使其成为AGFB的直线形式的方法。OG代表任一个时刻的喷洒距离,OG的长度是随时间变化的,即要求其起点为O,而终点G始终在AB 直线上运行,即其长度随着旋转角度的变化规律为

L1=

式中,L1为长度;为旋转角;R为旋转半径(最大喷洒距离)。

要完成以上的变化规律,就意味着喷头的出射速度变化也将呈现的变化规律为

式中,V为旋转角为时的速度;V为最大喷射速率。

根据公式(2)和(3)可知,通过改变管道的截面积;S为旋转角为时的截面积。

虚线部分表示管道出水的截面积,

OX线的断点X将在竖直方向匀速运动,这种匀速运动是在旋转龙头的旋转带动下经过连杆而获得的,这里相当于加装了一个遮挡片,在技术上很容易实现。因此,本文不再讨论连杆装置,而研究在这种匀速状态下的面积变化规律。由于圆形面积的大小与张角成正比,其中的截面积变化完全取决于角度的变化规律,再加之X点的匀速运动,最终使得管道出水的截面积变化规律与所要求的(6)式吻和。

2,全方位灌溉的轨迹实现

在实施灌溉工程时,前面指出了轨迹由弧形向方形的改变,但未能给出对绿化地的整体扫描路径。下面将研究实现各个区域整体抛洒的方法。

由于喷头的结构和组成要考虑其系统性,前面通过改变管道截面积达到了轨迹由弧线向方形的变化,这里以变化喷头的仰角来完成对所有区域的扫描。

在不考虑喷头设置高度的情况下,依照上面讨论的抛洒轨迹的变化特征,获得的不同仰角下的扫描轨迹。图的几何中心为喷头的位置,可以看出,仰角越小,其扫描路径较密,这也是射程远的区域,在距离喷头近的区域,其扫描路径稀疏,如果喷头喷洒过程对流体的散失有影响,这样的扫描结果也符

合实际要求,因为在短距离的区域所获得的散失流体较多,抵消了扫描路径稀疏的负面影响。因此,采用匀速改变仰角的方法,一方面可以实现整个区域灌溉要求,另一方面又便于喷头装置的整体设计。

3,结论与讨论

1)改变喷头的喷洒轨迹的途径有三种,即改变水压,管道面积,和喷头出射角(仰角)。

2)实际喷头喷洒轨迹的设计应选用较为实用的方法,即通过遮挡管道截面实现流速变化,进而达到轨迹的变化;通过旋转带动喷头出射角(仰角)的变化,实现全方位的喷洒,而使整个绿化地得到均匀灌溉。

3)在方形绿化地使用的喷头,应将喷头的遮挡片作成扇形,并使其与旋转的连杆想配合,组成一个整体,实现截面积的变化呈选余规律进行的,达到旋转喷头的弧形轨迹向方形轨迹的转变。
以上就是影响喷头喷赛轨迹的分析,希望对大家有帮助。想了解更多关于喷头信息的朋友,请关注东莞屹琳或致电给我们

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