V tomto příspěvku popíšu jednoduchými slovy teorii hydrauliky, abych pochopil principy chování vody v potrubí.
Jak ukázala praxe, mnoho lidí pracujících s automatickými zavlažovacími systémy má mylnou představu o chování vody v potrubí. Takže si myslím, že tento článek bude užitečný i pro zkušené instalátory.
Hydraulika studuje chování tekutiny, a to jak v klidu, tak během pohybu. Dobře navržený potrubní systém výrazně snižuje počet problémů v průběhu celého životního cyklu závlahového systému. Udržováním průtoku v určitých mezích můžete výrazně zvýšit životnost celého systému.
Nesprávně navržený systém s nesprávnými výpočty může vést k selhání potrubí, v případě vodních rázů a zaplavení oblasti.
Kompetentní projektant vezme při výpočtu v úvahu všechny faktory, které tak či onak ovlivní provoz systému, který v budoucnu zabrání nehodám a významným poruchám.
Kromě toho špatná rozhodnutí o návrhu zavlažování způsobí, že budete plýtvat přebytečnou vodou, a tedy i penězi. Analýza hydraulického systému je důležitá pro snížení finančních rizik, zvýšení efektivity projektu a odstranění zbytečných nákladů.
Voda, která se řídí zákony gravitace, proudí do nejnižších bodů povrchu a vytváří tlak na tento povrch. Tlak je gravitační síla objemu vody nad danou oblastí.
kde P je tlakový kilogram na centimetr čtvereční,
F – síla v kilogramech,
A – plocha v centimetrech čtverečních
Tlakovou sílu v měřeném bodě vytváří sloupec vody umístěný nad tímto bodem. Například na ploše 1 cm2 bude síla jednoduše záviset na výšce vodního sloupce. Čím větší je výška vodního sloupce, tím větší váha vody působí na dno, tím větší je síla a tedy i tlak. Tlak je vyjádřen z výše uvedeného jako kilogramy na centimetr čtvereční nebo kg/cm2 rovný 1 bar.
Příklad: Na dně nádoby s plochou 1 cm2 u základny a výškou vodního sloupce 50 cm bude tlak roven:
Tento vztah mezi tlakem a změnou výšky vodního sloupce je známý jako výška v metrech. Pomocí tohoto vzoru budeme v budoucnu schopni snadno určit statický (klidový) tlak kdekoli v potrubí.
Statický tlak
Statický tlak charakterizuje vlastnosti vody, když je v klidu, tj. nepohybuje se.
Dynamický tlak je vlastnost vody, která ji charakterizuje, když se pohybuje v daném směru potrubím a zajišťuje například zavlažování. Parametry pohybující se vody, kterými se budeme zabývat později, jsou: spotřebu и tlak.
Máme tedy statický tlak vody v uzavřeném systému (uzavřené ventily) se stacionárním průtokem vody. Hodnoty tlaku se v tomto případě mění pouze se změnami výšky hladiny vody. Statický tlak ukazuje tlakový potenciál, který systém zvládne.
Je třeba pamatovat na to, že hodnota statického tlaku na rovném terénu zůstává konstantní a působí ve všech směrech stejnou silou. Změny nadmořské výšky ovlivňují jeho hodnotu. Zvyšování nadmořské výšky snižuje a snižování nadmořské výšky zvyšuje hladinu statického tlaku.
Jakmile otevřeme ventil nebo kohoutek, voda se začne pohybovat a v tomto případě již máme co do činění s dynamickým tlakem. V tomto případě se objevují nové tlakové ztráty, a to tlakové ztráty třením podél potrubí a lokálními ztrátami (armatury, zpětné ventily, solenoidové ventily atd.). Drsnost stěn potrubí a turbulence jsou jen malou částí jevů, které negativně ovlivňují tlak v potrubí při pohybu vody z hlavní do sprinklerů.
Dynamický tlak
Dynamický tlak nebo „pracovní tlak“ se liší od statického tlaku v tom, že závisí na ztrátách spojených s pohybem vody a musí být také brány v úvahu, stejně jako změny statického tlaku spojené se změnami nadmořské výšky. Dynamický tlak přímo souvisí s průtokem nebo množstvím vody, které projde potrubím nebo místním odporem.
S rostoucím množstvím vody protékající potrubím se zvyšuje rychlost proudění a zvyšují se tlakové ztráty. Můžete najít řadu tabulek s třecími ztrátami, které zohledňují průměry potrubí, jeho materiál a rychlost proudění vody. A tabulku lokálních tlakových ztrát v závislosti na průtoku vždy najdete v katalozích výrobců zavlažovacích zařízení.
DŮLEŽITÉ!!
Nejčastější mylnou představou a stereotypem, a to i mezi zkušenými lidmi, kteří mnoho let pracovali s automatickými zavlažovacími systémy, je svatá víra, že PŘI DŮSLEDNÉM ZUŽOVÁNÍ PRŮMĚRU POTRUBÍ SE TLAK OMEZUJE NEBO ZVYŠUJE. To je špatně.
Zvýšení rychlosti proudění tekutiny při přechodu z části potrubí s větší plochou průřezu do části potrubí s menší plochou průřezu znamená, že se kapalina pohybuje se zrychlením.
Podle druhého Newtonova zákona je zrychlení způsobeno silou. Tato síla je v tomto případě rozdílem tlakových sil působících na proudící kapalinu v širokých a úzkých částech potrubí. Proto v široké části potrubí musí být tlak kapaliny větší než v úzké části.
Bernoulliho zákon
Průtok (m3/h, l/s), rychlost, kterou se voda pohybuje komponentami potrubí zavlažovacího systému, je velmi důležitým faktorem při analýze hydraulického návrhu. Čím rychleji se voda potrubím pohybuje, tím vyšší jsou ztráty třením. Příliš vysoký průtok vody může způsobit i další problémy (vodní ráz, porucha uzavíracího zařízení atd.).
Empiricky a pomocí výpočtů bylo zjištěno, že průtok je roven 1,5 m / s, je optimální pro pohyb vody plastovým potrubím. Další zvýšení průtoku vede k neúměrnému zvýšení tlakové ztráty, někdy i několikanásobku, což může vést k nepříjemným následkům, když v odlehlých oblastech máte tlak, při kterém nebude zavlažování prováděno správně. A také při rychlostech nižších nebo rovných 1,5 m/s se snižuje pravděpodobnost poškození souvisejícího s vodním rázem v systému.
Dovolte mi připomenout, že ve službě pro navrhování automatických zavlažovacích systémů IRRISketch Všechny hydraulické výpočty se provádějí automaticky, ale znalost základů je stále užitečná i pro zkušené pracovníky.
