Cara Menghitung Laju Aliran Pita Tetes dan Kehilangan Tekanan

Ⅰ. Bagaimana Menghitung Laju Aliran Emitor Pita Tetes pada Tekanan Apa Pun?

Pemancar pita tetes non-tekanan-kompensasi mengikuti persamaan pelepasan emitor:q = k × H^x

Eksponenxmemberitahu Anda betapa sensitifnya aliran terhadap perubahan tekanan:

Emitor-yang paling datar dankaset tetesan labirinjatuh dalam kisaran turbulen denganx ≈ 0.47–0.57. Sebuah studi terhadap enam kaset tetes komersial menemukan rata-rata x sebesar 0,486.Untuk tujuan estimasi ketika nilai k dan x pabrikan tidak dipublikasikan,x = 0.5adalah nilai default yang masuk akal untuk pemancar pita tetesan aliran turbulen, dan k dapat dihitung kembali-dari laju aliran nominal pada tekanan terukur.

Contoh Pekerjaan 1: Berapa Penurunan Aliran pada Tekanan Rendah?

Diberikan:

pita tetesan emitor datar, laju aliran nominal: 1,38 L/jam pada 0,1 MPa (≈10,2 m head)

Diasumsikan x=0.5 (emitor turbulen)

Langkah 1 Kembali-hitung k:

k = q / H^x = 1.38 / 10.2^0.5 = 1.38 / 3.194 = 0.432

Langkah 2 Hitung aliran pada 0,06 MPa (≈6,1 m head):

q = 0.432 × 6.1^0.5 = 0.432 × 2.470 = 1.07 L/h

Itu sebuahpenurunan 22%.dari nilai terukur 1,38 L/jam - baru saja beroperasi pada 60% tekanan terukur.

Berapa Laju Aliran yang Akan Anda Dapatkan pada Tekanan Berbeda?

Menggunakan metode penghitungan balik-yang sama (x=0.5) untuk spesifikasi pita tetes emitor datar:

Ⅱ. Bagaimana Menghitung Kerugian Gesekan pada Drip Tape Lateral?

Persamaan Darcy-Weisbach adalah standar untuk menghitung kerugian head gesekan pada pipa:hf=f × (L/D) × (v²/2g)

⒈ Faktor Gesekan untuk Pita Tetes-Berdinding Tipis

Untuk aliran turbulen yang lancar dalam pipa plastik berdiameter-kecil (4.000 < Re < 100.000), faktor gesekan dihitung dengan persamaan tipe Blasius-:f=a / Ulang^0,25

dimana Re=vD/υ (bilangan Reynolds), dan υ=viskositas kinematik air (1,01 × 10⁻⁶ m²/s pada 20 derajat ).

Koefisien a tergantung pada jenis pipa:

Labirin kontinu yang dilas di dalam pita tetesan-berdinding tipis meningkatkan gesekan melebihi prediksi rumus-pipa halus. Disarankan untuk menggunakan=0.33 sebagai nilai tengah konservatif untuk pita tetesan emitor datar-jika data pengujian tertentu tidak tersedia.

⒉ Christiansen F-Faktor untuk Banyak Outlet

Pita tetes lateral bukanlah pipa biasa, melainkan memiliki saluran keluar dengan jarak yang sama yang mengalirkan aliran sepanjang panjangnya. Faktor reduksi Christiansen menjelaskan hal ini:hf_aktual=F × hf_full_flow.Untuk setiap lateral dengan lebih dari ~20 penghasil emisi, F ≈ 0,35 adalah nilai aman.

Contoh Pekerjaan 2: Perhitungan Kerugian Gesekan Penuh

Diberikan:

Pita tetes emitor datar 16mm

Ketebalan dinding: 0,2 mm; perkiraan diameter dalam: 15,6 mm (0,0156 m)

Laju aliran emitor: 1,38 L/jam pada head 10m

Jarak emitor: 30cm (0,3m)

Panjang lateral: 150m

Tekanan masuk: 0,1 MPa (kepala 10,2 m)

Medan: datar (kemiringan 0%)

Suhu air: 20 derajat

Langkah 1: Jumlah total penghasil emisi:

N = 150 / 0.3 = 500 penghasil emisi

Langkah 2: Laju aliran lateral total (dengan asumsi semua penghasil emisi berada pada aliran terukur):

Q_total=500 × 1.38=690 L/jam =0.000192 m³/s

Pada kenyataannya, laju aliran menurun sepanjang lateral seiring dengan turunnya tekanan. Penggunaan laju aliran masuk merupakan praktik konservatif dan standar untuk desain awal.

Langkah 3: Kecepatan aliran di saluran masuk:

v = 4Q / (πD²) = 4 × 0.000192 / (π × 0.0156²) = 1.00 m/s

Langkah 4: Bilangan Reynolds:

Ulang=vD/υ=1.00 × 0,0156 / (1,01 × 10⁻⁶) =15,446

Ini berada dalam rentang turbulen halus (4.000 < Re < 100.000), sehingga persamaan Blasius yang dimodifikasi dapat diterapkan.

Langkah 5: Faktor gesekan (= 0.33 untuk pita emitor-datar):

f = 0.33 / 15446^0.25 = 0.33 / 11.16 = 0.0296

Langkah 6:-kehilangan gesekan aliran penuh (tidak ada koreksi saluran keluar):

hf_raw=0.0296 × (150 / 0,0156) × (1,00² / 19,62)=0.0296 × 9615 × 0.0510 =14.50 m

Langkah 7: Terapkan faktor Christiansen F-(N=500, F=0.35):

hf_aktual=0.35 × 14.50 =5.08 m ≈ 0,050MPa

Langkah 8: Tekanan di ujung ekor:

P_tail=10.2 - 5.08 =5.12 m ≈ 0,050MPa

Dakwaan:Tekanan ujung ekor sebesar 0,050 MPa berada tepat pada tekanan pengoperasian minimum yang direkomendasikan untuk pita tetesan emitor datar (0,05 MPa) [3]. Pada ketinggian 150m, lateral ini berada pada batas desainnya. Kerugian tambahan apa pun akibat fitting, filter, atau elevasi akan mendorong ujung ekor di bawah spesifikasi.

Perubahan apa pada jarak 120m?Menjalankan perhitungan yang sama untuk 120m:

• N = 400, Q = 0.000154 m³/s
• hf_aktual =3.25 m(0,032 MPa)
• P_tail=10.2 - 3.25=6.95 m (0,068 MPa) → margin nyaman

Ⅲ. Kapan Menggunakan Hazen-Williams untuk Menghilangkan Gesekan Pita Tetes?

Persamaan Hazen-Williams lebih sederhana dan banyak digunakan dalam desain irigasi:hf=10.67 × L × Q^1,852 / (C^1,852 × D^4,87)

Untuk pita tetes polietilen, nilai C dalam literatur berkisar antara 130 hingga 150. Ekstensi UF/IFAS menggunakan C=130 untuk garis lateral poli ¾-inci dalam perhitungan irigasi tetes.

Darcy-Weisbach vs. Hazen-Williams: Rumus Kerugian Gesekan Mana yang Lebih Akurat untuk Drip Tape?

Menggunakan parameter yang sama seperti Contoh 2 (pita 16 mm, 1,38 L/jam, jarak 30cm, 150m, aliran masuk 0,192 L/dtk, D=0.0156 m):

Membawa pergi:Hazen-Williams dengan C=140–145 mendekati hasil Darcy-Weisbach dalam ±5% untuk skenario ini. C=150 terlalu optimis. C=130 memberikan perkiraan konservatif. Untuk desain akhir, selalu verifikasi dengan Darcy-Weisbach menggunakan koefisien Blasius yang dimodifikasi.

Ⅳ. Berapa Lama Anda Dapat Menjalankan Drip Tape Secara Lateral?

Kendala desain utama untuk lateral pita tetes adalahvariasi aliran- perbedaan antara laju aliran emitor tertinggi dan terendah pada satu sisi tidak boleh melebihi 10% (sesuai ISO dan standar nasional Tiongkok GB/T 50485).

• Untuk penghasil turbulen dengan x ≈ 0,5, variasi aliran 10% setara dengan variasi tekanan sekitar 20% (karena Δq/q ≈ x × ΔH/H). Artinya:Variasi tekanan yang diijinkan=±10% dari head saluran masuk
• Untuk medan lateral yang datar, seluruh variasi tekanan berasal dari kehilangan gesekan, jadi:hf_allowable ≈ 0,20 × H_inlet

Berapa Panjang Jalanan Pita Tetes Maksimum berdasarkan Laju Aliran dan Jarak?

Tabel berikut menunjukkan perkiraan panjang lintasan maksimum untuk pita tetesan emitor datar di medan datar, dengan asumsi variasi aliran 10% (variasi tekanan 20%) dan tekanan masuk 10m head. Dihitung menggunakan Darcy-Weisbach dengan=0.33 dan Christiansen F=0.35.

Pita 16mm (perkiraan ID: 15.6mm):

Pita 22 mm (perkiraan ID: 21,4 mm):

Ⅴ. Bagaimana Kemiringan Mempengaruhi Tekanan Pita Tetes?

Perubahan ketinggian menambah atau mengurangi tekanan yang tersedia di setiap titik sepanjang lateral:ΔH_elevasi=± Δz

dimana Δz adalah perubahan ketinggian (positif untuk menanjak, negatif untuk menurun). Perubahan tekanan dalam MPa per 10m perubahan ketinggian adalah:ΔP=0.098 MPa per ketinggian 10m

Atau setara:ketinggian 1 m=0.0098 MPa=0.1 batang ≈ 1,42 PSI

Dampak Praktis pada Panjang Lari

Contoh Berhasil 3: Apa yang Terjadi pada Tekanan pada Kemiringan 1%?

Diberikan:Pita 16mm, pemancar 1,38 L/jam, jarak 30cm, lateral 150m, saluran masuk 0,1 MPa

FAQ: 5 Kesalahan Umum dalam Desain Hidraulik Drip Tape

Referensi Singkat: Ringkasan Rumus Utama

Referensi

1. Reti, C. dkk. "Kehilangan Kepala dalam Pita Tetes Berdinding Tipis-dengan Labirin Berkelanjutan."Air(MDPI), 2019.PMC6925943

2. "内镶贴片式滴头流道结构参数对水力性能影响的试验研究." 节水灌溉, 2023. Tautan

3. Zazueta, FS "Pertimbangan Hidrolik untuk Sistem Irigasi Mikro Jeruk." Perpanjangan UF/IFAS, Publikasi CH156. Link

4.Data Teknis Pita Tetes Perak Dripmax. Link

5.Rivulis T-Tape Drip Tape Penamaan Produk & Perhitungan Aliran. Link

6.Bagarello, V. dkk. "Studi Eksperimental tentang Hambatan Aliran pada-Pipa Plastik Berdiameter Kecil."Jurnal Teknik Irigasi dan Drainase, 1997.