тиск

Дві найважливіші концепції, задіяні в роботі гідравлічної зрошувальної системи

Потік і тиск

Вода транспортується по трубах, наприклад, до зрошуваної ділянки. Залежно від використовуваної зрошувальної системи (краплинна або спринклерна), для належної роботи системи буде потрібно менший або вищий тиск. Давайте розглянемо дві найважливіші концепції, що стосуються роботи гідравлічної зрошувальної установки: витрата та тиск.

а) Потік

Потік визначається як об’єм води, який проходить поверхню за певний час.

Якщо ми називаємо потік Q, об'єм V і час t, то:

Зазвичай об'єм вимірюється в літрах, а час - у секундах, тому потік буде виражений у:

Існує ще один вираз для потоку. Припустимо, ми вимірюємо потік через кругову трубу. Об’єм води, який пройде за певний час, матиме форму циліндра з перерізом, рівним перетину труби (ми вимірюємо переріз S в квадратних метрах), а довжиною d (вимірюється в метрах):

Тому об'єм буде еквівалентний об'єму циліндра, тобто:

V = S d

Якщо зараз перейти до формули [1] і підставити, ми матимемо таке:

Але ми можемо зробити ще одну заміну. Це рівняння містить відстань, пройдену водою за певний час, яка є не чим іншим, як швидкістю, з якою вода циркулює, тому ми можемо записати:

Де v - швидкість циркуляції води в метрах за секунду, а S переріз труби в квадратних метрах (м 2). Тому потік виражається у: Q = m 2 · m/s = m 3/s

Тому потік, який циркулює всередині труби, буде залежати від ширини труби (перетину) та її швидкості. Чим більше секції, тим більше потоку; чим вища швидкість, тим вищий потік теж.

Рис. 1 Потік, який циркулює всередині труби, залежить від перетину труби та швидкості циркуляції води. Q = S • v

Потік може бути виражений в літрах на секунду (л/с), літрах на хвилину (л/хв) або літрах на годину (л/год). Також використовуються кубічні метри на годину (м 3/год) і кубічні метри на секунду (м 3/с).

Всі ці одиниці можна перетворити один на одного. Для переходу від однієї одиниці до іншої нам доведеться використовувати наступні перетворення:

Таблиця I: "Перетворення одиниць витрати"

Приклад 1. Який потік буде протікати через трубу діаметром 200 міліметрів, якщо швидкість води 1,5 м/с?

Формула розрахунку Q = S · v. Перше, що ми повинні знати, це переріз або площа труби. Для обчислення перерізу будемо використовувати вираз для площі кола: S = 3,1416 · радіус 2. Оскільки радіус дорівнює половині діаметра, радіус = 200/2 = 100 міліметрів; Ми витрачаємо його на метри, ділячи на тисячу; r = 100/1000 = 0,1 метра. Тому S = 3,1416 · 0,1 2 = 3,1416 · 0,1 · 0,1 = 0,031 м 2

Тепер ми можемо застосувати формулу; Q = S · v = 0,031 м 2 · 1,5 м/с = 0,046 м 3/с; Для передачі його, наприклад, літрів на хвилину, ми використовуємо таблицю I для перерахунку одиниць витрати:

Q = 0,04660,000 = 2,760 л/хв = 46 л/с

Приклад 2. Ми хочемо знати швидкість, з якою вода циркулюватиме по трубі діаметром 90 мм, що має швидкість потоку 15 л/с.

З відомої формули Q = S · v розв'язуємо швидкість. Тобто v = Q/S

Ми перетворюємо потік в м 3/с, як зазначено в таблиці I:

15 л/с/1000 = 0,015 м 3/с

Тепер обчислимо перетин трубки. Радіус становить 90/2 = 45 мм, що при перерахунку на метри становить 0,045 м.

S = 3,1416 · 0,045 2 = 3,1416 · 0,045 · 0,045 = 0,0063 м 2

Тепер ми можемо розрахувати швидкість води:

v = Q/S = 0,015/0,0063 = 2,4 м/с

б) Тиск

Тиск - це сила, що діє на дану поверхню. Одна і та ж сила може виробляти більший або менший тиск залежно від поверхні, на яку вона діє, менша або більша.

Щоб зрозуміти це, припустимо, що сила 1000 кілограмів діє на поверхню 100 квадратних сантиметрів. Тиск, що чиниться на цю поверхню:

P = F/S = 1000/100 = 10 кг/см 2

Якщо цю саму силу прикласти до поверхні 20 см 2, тоді тиск, що чиниться, тепер буде таким:

P = F/S = 1000/20 = 50 кг/см 2

Тому, говорячи про тиск, недостатньо вказати силу чи вагу, але також потрібно вказати поверхню, на яку діє сила чи вага.

Однак звичайною мовою це скорочено і говорить, наприклад, про 5 "кіло" тиску. Зрозуміло, що ці 5 кілограмів тиску діють на 1 квадратний сантиметр поверхні, отже, це 5 кг/см 2 .

Найбільш використовуваними одиницями тиску в гідравліці є:

  • атм (атмосфера), бар, кг/см 2, мка (метри водного стовпа), кПа (кілопаскалі)

Ці одиниці можна перетворити один на одного, оскільки:

1 атм = 1 бар = 1 кг/см 2 = 10 МВт = 100 кПа

Тобто, щоб перейти від атмосфер, бар або кг/см 2 до мка, потрібно помножити на 10.

Щоб перейти від мка до атмосфери, бар або кг/см 2, розділіть на 10.

Приклад 3. Манометр фільтрувальної станції показує 7 МВт. Якщо необхідно проводити ручне очищення при втраті тиску 0,6 бар, чи потрібно очищати фільтр?

Ми збираємося змінити mca на бар, для цього ми повинні розділити на 10. Тобто 7 mca/10 = 0,7 бар. Тому очищення фільтра повинно проводитися, оскільки мінімальний тиск був перевищений.

Для вимірювання тиску використовують прилади, які називаються манометрами. Манометри можуть бути як різьбовими, так і голковими, як показано на наступному малюнку:

Рис. 2 Манометр різьблення (А) раніше встановлювався в певних точках мережі, залишаючись нерухомим. Голковий манометр (B), що використовується для точкових вимірювань.

Сільськогосподарський технічний інженер.

Професор Міжнародного університету зрошення.

Якщо вам сподобалась стаття нашого вчителя Мігеля Анхеля Монжа, ми запрошуємо вас відвідати його курси: