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薄壁孔口PE滴灌管出流特性实验研究

作　者: 路建军
导　师: 方文熙
学　校: 福建农林大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 薄壁孔口出流特性水力计算
分类号: S277.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要

本文研究设计了一种以PE塑料管为材料的无滴头滴灌节水设备,即薄壁孔口PE滴灌管。实验材料采用直径为16mm,壁厚为1.5mm,最大爆破压力为0.25MPa的PE管。首先,通过采用长度为15mm、30mm、50mm的同径小管套作为消能方式,测量出孔口间距为0.33m,工作压力分别为120kPa、100kPa、80kPa、60kPa、50kPa,孔口直径分别为0.5mm、0.7mm、0.9mm的短管孔口出流量。通过同一管路孔口出流量的20%原则,初步判断实验数据是否合理,然后用excel回归得出不同孔口直径、不同工作压力、不同小管套长度时的流量-压力方程式q=k×hx,通过q=k×hx中的流量指数k和流态指数x比较,得出小管套长度为15mm时消能效果较好,因此,长管实验中消能小管套的长度便采用15mm。然后,对此种薄壁孔口的制造偏差进行分析,本课题中孔口满足了孔口制造偏差的要求。并对短管实验数据进行分析,包括孔口的类型,水头损失计算和水头损失与管首尾压差的关系三个方面,得出了短管出流时,水头损失与管首尾压差相等的结论。最后,对薄壁孔口主要性能指标进行分析,得出了薄壁孔口的主要性能指标满足滴头性能指标的要求的结论。本文对短管实验及数据处理之后,对同样条件下的长管进行验证实验,测定孔口出流量,测三次取平均值,分析数据,剔除可疑数据。并且对长管进行灌水均匀度的分析和管道水力计算,包括灌水器设计允许工作水头偏差率、最大出水孔数和设计最大长度的计算。然后,根据不同作物的种植间距,用插值法得出作物种植间距时的孔口出流量。最后,对薄壁孔口的灌溉制度进行设计。通过对薄壁孔口出流量的测量及数据处理,证明薄壁孔口确实可行,并把此薄壁孔口应用于莆田市涵江区松岭现代生态农业基地,其孔口出流量满足了茶树的需水量要求,这对薄壁孔口PE滴灌管的推广提供了参考借鉴意义。

全文目录

中文摘要  7-8
Abstract  8-9
1 引言  9-15
  1.1 论文选题的背景  9
  1.2 滴头国内外研究现状  9-12
    1.2.1 国外现状  9-10
    1.2.2 国内现状  10-12
    1.2.3 现有滴头的优缺点  12
  1.3 本课题研究的内容和目的  12-13
    1.3.1 本课题研究的内容  12-13
    1.3.2 本课题研究的目的  13
  1.4 本课题研究的关键问题  13-15
2 实验要素及实验内容  15-25
  2.1 实验孔径  15
  2.2 实验孔距  15
  2.3 实验工作压力  15-16
  2.4 实验基本要求  16
  2.5 实验内容  16-25
    2.5.1 薄壁孔口短管流量-压力实验  16-24
      2.5.1.1 实验目的  16
      2.5.1.2 实验方法  16-17
      2.5.1.3 实验材料  17-18
      2.5.1.4 实验装置  18-23
      2.5.1.5 实验步骤  23
      2.5.1.6 实验方案  23-24
    2.5.2 多孔管出流量实验  24-25
      2.5.2.1 实验目的  24
      2.5.2.2 实验步骤  24
      2.5.2.3 孔口出流量测定  24-25
3 短管孔口出流量分析及要素特性分析  25-45
  3.1 孔口流量-压力公式回归所需数据  25-28
  3.2 实验数据处理  28-43
    3.2.1 薄壁孔口的流量-压力公式q=k×h~x回归  28-31
    3.2.2 孔口消能方式的比较与确定  31
    3.2.3 灌水器质量评价指标：孔口制造偏差  31-32
    3.2.4 短管孔口的数据分析  32-41
      3.2.4.1 孔口的判断  33-34
      3.2.4.2 不同方法计算水头损失  34-39
      3.2.4.3 水头损失与管首尾压差的关系  39-41
    3.2.5 薄壁孔口主要性能指标特性分析  41-43
  3.3 小结  43-45
4 多孔管验证分析与水力计算  45-56
  4.1 多孔管实验数据测定  45
  4.2 数据的分析与可疑数据的剔除  45-47
  4.3 多孔管的验证分析  47-53
    4.3.1 灌水均匀度的分析  47-49
    4.3.2 同一孔径和工作压力下的流量偏差率  49-50
    4.3.3 滴灌管水力计算  50-53
      4.3.3.1 滴灌灌水器设计允许工作水头偏差率Hv  50
      4.3.3.2 滴灌毛管最大出水孔数Nm  50-51
      4.3.3.3 滴灌毛管设计最大长度Lm  51-53
  4.4 运用MATLAB 插值法推算不同孔口间距时的出水量  53-55
  4.5 薄壁孔口滴灌管的灌溉制度设计  55
  4.6 小结  55-56
5 应用实例  56-60
  5.1 莆田市涵江区现代生态农业基地基本资料与系统布置  56-57
  5.2 滴灌灌溉制度设计  57-59
    5.2.1 滴灌设计灌水定额  57-58
    5.2.2 滴灌设计灌水周期  58
    5.2.3 用滴灌一次灌水延续时间求得孔口流量  58-59
  5.3 小结  59-60
6 结论  60-62
  6.1 本文完成的主要工作  60
  6.2 本文的不足之处  60-62
参考文献  62-65
附录1  65-69
附录2  69-73
附录3  73-77
附录4  77-81
7 致谢  81

薄壁孔口PE滴灌管出流特性实验研究

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