薄壁孔口PE滴灌管出流特性实验研究

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κ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。