ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΜΕ ΚΑΤΑΙΟΝΙΣΜΟ Δίκτυο Εφαρμογής Δίκτυο Μεταφοράς

Transcript

1 Εγγειοβελτιωτικά Έργα, 5 ο Εξάμηνο Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Τ.Ε.Ι. Θεσσαλίας ΑΡΔΕΥΣΗΣ ΜΕ ΚΑΤΑΙΟΝΙΣΜΟ Δίκτυο Εφαρμογής Δίκτυο Μεταφοράς Π. Σιδηρόπουλος Δρ. Πολιτικός Μηχανικός Εργαστήριο Υδρολογίας και Ανάλυσης Υδατικών Συστημάτων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Π.Θ. psidirop@teilar.gr ΕΓΓΕΙΟΒΕΛΤΙΩΤΙΚΑ ΕΡΓΑ 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ

2 Καταιονισµός Επιβάλλεται: Σε ανάγλυφο ανώµαλο ή µε έντονες κλίσεις Όταν δεν επιτρέπεται ισοπέδωση (µικρό πάχος εδάφους) Όταν η διαθέσιµη παροχή είναι µικρή Έδαφος πολύ διαπερατό ή αδιαπέρατο εν επιτρέπεται: Όταν η ταχύτητα ανέµου > 4-5 m/s Για αέρα ξηρό µε ηλιακή ακτινοβολία (εξάτµιση) Όταν το νερό άρδευσης περιέχει µε άλατα (εµφράξεις εγκαύµατα) Όταν το νερό άρδευσης περιέχει φερτές ύλες

3 Πλεονεκτήµατα εν χρειάζεται ισοπέδωση του αγρού Άρδευση µε µικρές και επαναλαµβανόµενες δόσεις Μικρές παροχές Απλότητα στην εφαρµογή (γρήγορη εκµάθηση) Ελάττωση απωλειών απορροής και βαθιάς διήθησης Οικονοµία εδάφους (υπόγειοι αγωγοί ενώ οι διώρυγες καταλαµβάνουν 10% της αρδεύσιµης επιφάνειας) εν εµποδίζεται ο αναδασµός και η αναδιοργάνωση Λίγες απώλειες κατά τη µεταφορά του νερού Συντήρηση σωλήνων λιγότερο δαπανηρή από διώρυγες Ελάττωση στα εργατικά χέρια

4 Μειονεκτήµατα Επηρεάζεται από τον άνεµο απάνες εγκατάστασης (αγορά εξοπλισµού) απάνες λειτουργίας αντλητικών συγκροτηµάτων (κατανάλωση ενέργειας)

5 Ένα τυπικό σύστηµα καταιονισµού αποτελείται Αντλητικό συγκρότηµα ίκτυο µεταφοράς ίκτυο εφαρµογής Σωλήνες (αλουµινίου ή πλαστικούς) Καταιονιστήρες Σωλήνες ανύψωσης

6 Καταιονιστήρες Χαµηλής πίεσης (µικροί) 0,8-2 atm l/h Μέσης πίεσης (µεσαίοι ) 1,5-3 atm 0,5-5 m3/h Υψηλής πίεσης (µεγάλοι) 3-7 atm m 3 /h

7

8

9 ΜΟΝΙΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Τύποι συστηµάτων Οι αγωγοί άρδευσης, οι κύριες γραµµές και οι θέσεις των εκτοξευτήρων είναι µόνιµα. Για καλλιέργειες µεγάλης αξίας και χορτοτάπητες. Μεγάλες δαπάνες εγκατάστασης ΗΜΙΜΟΝΙΜΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Κύριες γραµµές µόνιµες και συνήθως υπόγειες. Γραµµές άρδευσης κινητές. Άρδευση οπωρώνων ΜΕΤΑΦΕΡΟΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Όλα τα τµήµατα είναι µεταφερόµενα. Άρδευση ετήσιων καλλιεργειών και µηδικής

10 Είδη σωληνωτών αγωγών Είναι από: Χυτοσίδηρο Χυτοχάλυβα Αλουµίνιο Πλαστικοί αγωγοί (P.V.C.) MONIMOI Υπέργειοι ή υπόγειοι Κύριας γραµµής Μεγάλης διαµέτρου Χάλυβα Χυτοσίδηρο Αµιαντοτσιµέντο P.V.C. (εξάµετροι) ΚΙΝΗΤΟΙ Υπέργειοι Ελαφρύ υλικό Ανθεκτικοί Να µετατοπίζονται εύκολα Να συναρµολογούνται εύκολα και γρήγορα (ταχυσύνδετοι) Γαλβανισµένος χάλυβας Αλουµίνιο P.V.C.

11 ίκτυο εφαρµογής Σωλήνες (αλουµινίου ή πλαστικούς) µε ταχυσυνδέσµους Καταιονιστήρες Σωλήνες ανύψωσης µηχανικός υδραυλικός

12 Χαρακτηριστικά εκτοξευτήρων Ηδιάµετρος του ακροφυσίου (mm) Η πίεση λειτουργίας (Atm ή m) Η παροχή (m 3 /h) Το βεληνεκές (m) Το ύψος βροχής (mm/h) Η διάταξή τους

13 ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ ιακρίνονται: 1. Εκτοξευτήρες χαµηλής και µέσης πίεσης (q = 0,5~7,5 m3/h, p = 1,5~4 atm) 2. Εκτοξευτήρες υψηλής πιέσεως ή κανόνια άρδευσης (q = 8~100 m3/h, p = 4,5~7,5 atm, Βεληνεκές 60 m, Βροχή: mm/h) Μειονέκτηµα Μεγάλο µέγεθος σταγονιδίων Μεγάλο ύψος πτώσεως Μεγάλο βεληνεκές (άνεµος)

14 ιάταξη περιστροφικών εκτοξευτήρων Σχήµα τετραγώνων (τετραγωνική διάταξη) Σχήµα ορθογωνίων (ορθογωνική διάταξη) Σχήµα τριγώνων (τριγωνική διάταξη) Οι αποστάσεις µεταξύ των εκτοξευτήρων πρέπει να είναι τέτοιες ώστε να υπάρχει µερική επικάλυψη στις επιφάνειες διαβροχής, για να έχουµε καλή οµοιοµορφία.

15 ορθογωνική διάταξη

16 α β γ ιατάξεις εκτοξευτήρων: (α) ορθογωνική (β) τετραγωνική και (γ) τριγωνική

17 Αποστάσεις µεταξύ εκτοξευτήρων και γραµµών άρδευσης

18

19 ορθογωνική διάταξη q= Sl S m J 3600 q= Sl S m J 1000 l σε l/s σε m3/h Παροχή εκτοξευτήρων

20 Παροχή καταιονιστήρων q= Sl Sm J 3600 σε l/s q= Sl Sm J 1000 σε m3/h Sl απόσταση µεταξύ καταιονιστήρων (m) Sm απόσταση µεταξύ αγωγών εφαρµογής (m) J ρυθµός εφαρµογής (mm/h) ή r Η παροχή στην αρχή ενος αγωγού εφαρμογής (Qs) είναι ίση: Qs = N*q όπου Ν ο αριθμός των εκτοξευτήρων

21 ίκτυο εφαρµογής Πρέπει να εξασφαλίζει: Καλή οµοιοµορφία κατανοµής Καλή αποδοτικότητα εφαρµογής Οι απώλειες φορτίου να είναι 20% της λειτουργικής πίεσης των καταιονιστήρων

22 Οµοιοµορφία κατανοµής i = n xi x Cu = nx i =1 x n xi = = = Τύπος Christiansen Μέση τιµή του ωριαίου ύψους νερού (mm) Ο αριθµός των βροχοµέτρων παρατήρησης τιµή κάθε βροχοµετρικής παρατήρησης (mm) Cu 85 οµοιοµορφία καλή Αν δεν υπάρχουν παρατηρήσεις Sl =50% της διαµέτρου εκτόξευσης Sm=65% ή 50% για ταχύτητα ανέµου 8-16 km/h

23 Αριθµητική εφαρµογή (οµοιοµορφία) ιάταξη 12x18, 12 σηµεία παρατήρησης, USM=dn=60 mm xi -xx - xix i 1 78xi 10, , , , , , , , , , , ,8 Σ= ,0 x= x i n = 814 = 67,8 12 x x = 80 i mm mm i = n xi x Cu = i =1 nx 80 = = 90,5% 12 67, 8 x

24 Καλή κατανοµή Κακή κατανοµή

25 Εφόσον το δίκτυο είναι υπό πίεση από Υδραυλική έχουν προταθεί πολλοί τύποι εκτίμησης των απωλειών για "σταθερή" όμως παροχή (Darcy - Weisbach, Hazen-Williams) Απώλειες φορτίου σε υπό πίεση αγωγό: 1. Γραμμικές --> Darcy - Weisbach, Hazen-Williams κ.α. 2. Τοπικές = ΚΚ VV2 10% * Γραμμικές 2gg K = συντελεστής με τιμές ανάλογα με το αίτιο που προκαλεί την τοπική απώλεια V = ταχύτητα (m/s) Όμως, στους αγωγούς εφαρμογής η παροχή δεν είναι σταθερή, αλλά μειώνεται διαδοχικά μετά από κάθε εκτοξευτήρα, οπότε δεν μπορούν να ισχύουν οι τύποι εκτίμησης των γραμμικών απωλειών. Στην πραγματικότητα οι κατασκευαστές δίνουν πίνακες με γραμμικές απώλειες των προϊόντων τους όπς π.χ. ο Πίνακας 5.1 Για αυτό και η εκτίμηση των μειωμένων απωλειών γίνεται με τον υπολογισμό ενός συντελεστή περιορισμού F, που προτάθηκε από τον Christiansen

26

27 Έστω το εφαρµογής παράδειγμα εφαρμογής άρδευσης απώλειες φορτίου γραµµής καταιονισμού αριστερά. Τότε η παροχή θα μειώνεται απο σε B: Q = nq εκτόξευτήρα σε εκτοξευτήρα Γ: Q = qδλδ κατα μήκος του αγωγού εφαρμογής Και άρα θα μειώνονται και οι ολικές απώλειες A Γ B Pf, (L ) (), Οι ολικές απώλειες Pf, σε έναν αγωγό εφαρμογής με ορισμένο μήκος (L) και αριθμό εκτοξευτήρων (Ν), υπολογίζονται από τη σχέση: Pf = L*Hol*F/100 όπου Pf, L, σε m, f Hol, σε m/100m, ολικές fαπώλειες = 1,1*Ηf Hf, σε m/100m, γραμμικές απώλειες Πολλές φορές θα βρείτε το Hf και ως J P = LH F / 100 a

28 απώλειες φορτίου γραµµής εφαρµογής Συντελεστής περιορισµού απωλειών F F= 1 1 m m + 1 2n 6n 2 m 1 2n 1 F = n 1 m n m=1,852 (Cristiansen) αν απόσταση 1ου καταιον. Από την αρχή Sl Sl είναι η απόσταση µεταξύ των καταιονιστήρων αν απόσταση 1ου καταιον. Από την αρχή Sl /2 (εκθέτης του πιλήκου Q/C στη σχέση Hazen-Williams) n=αριθµός καταιονιστήρων Η εξίωση Hazen-Williams είναι η πιο διαδεδομένη σχέση για την εκτίμηση των γραμμικών απωλειών των υπό πίεση αγωγών με σταθερή παροχή Ql H f = 1,13 x10 C 11 1,852 D 4,87 D = εσωτερική διάμετρος αγωγού σε mm Ql = παροχή σε m3/h C = σταθερά --> εξαρτάται από υλικό αγωγού

29 απώλειες φορτίου γραµµής εφαρµογής P f = LH f F /100 H f απώλειες σε m/100m

30 απώλειες φορτίου γραµµής εφαρµογής Οι µέγιστες επιτρεπόµενες απώλειες στον αγωγό εφαρµογής πρέπει να είναι του 20% της πίεσης λειτουργίας του καταιονιστήρα (P a ) δηλαδή Pmax = 0, 2P a A B Γ P a πίεση λειτουργίας καταιονιστήρων οι µέγιστες επιτρεπόµενες απώλειες σε m/100m Υπολογίζονται µε τη σχέση: Pa H = 100 0,2 max LF Αν υπάρχει κλίση τότε H max 0,2Pa ± z = 100 LF z υψοµετρική διαφορά -Αρνητική κλίση + θετική κλίση

31 Μεθοδολογία υπολογισμού διαμέτρου αγωγού εφαρμογής 1. Υπολογίζονται οι μέγιστες επιτρεπόμενες απώλειες H max, με βάση τη λειτουργική πίεση P a των εκτοξευτήρων: 2. Από τη σχέση Η ol = 1,1*H f θέτοντας Η ol = H max υπολογίζω το H f 3. Από τη σχέση των Hazen-Williams λύνοντας ως προς D, υπολογίζεται η εσωτερική διάμετρος D και επιλέγεται η πλησιέστερη του εμπορίου. 4. Αφού επιλεχθεί η διάμετρος του εμπορίου, υπολογίζονται από την σχέση P f = L*H ol *F/100

32 Το φορτίο που χρειάζεται στην αρχή του αγωγού εφαρμογής (P m ) υπολογίζεται από τη σχέση: P m = P a + 0,75*P f + P r + 0,5*Dz όπου P m, σε m P a, λειτουργική πίεση εκτοξευτήρων σε m P f, σε m P r, ύψος του σωλήνα ανύψωσης σε m Δz, υψομετρική διαφορά μεταξύ των άκρων του αγωγού εφαρμογής σε m

33 ΔΙΚΤΥΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ Προορισμό έχει να μεταφέρει την απαιτούμενη ποσότητα νερού σε όλα τα σημεία της αρδευόμενης έκτασης με το απαραίτητο φορτίο για την κανονική λειτουργία των αγωγών εφαρμογής.

34 Η συνολική παροχή (Q) που απαιτείται για τη λειτουργία του συστήματος είναι συνάρτηση: o της έκτασης που αρδεύεται (Α) o του ολικού ύψους άρδευσης (d) o του εύρους άρδευσης (Ι) κατά την αιχμή ζήτησης νερού o της ημερήσιας λειτουργίας του δικτύου (Η) όπου, Q, σε m 3 /h A σε στρέμματα d σε mm I σε ημέρες Η σε ώρες Κύριο μέλημα κατά τον υπολογισμό των αγωγών μεταφοράς Να κρατηθούν χαμηλά οι απώλειες φορτίου. Ύψη απωλειών 3 10 m / 100 m

35 Η πιο απλή, αλλά πολύ συνηθισμένη στην πράξη, διάταξη συστήματος καταιονισμού είναι αυτή κατά την οποία υπάρχει ένας αγωγός μεταφοράς που τροφοδοτεί έναν αγωγό εφαρμογής που μετακινείται κατά μήκος του.

36 Στην περίπτωση αυτή η παροχή του αγωγού μεταφοράς είναι ίση με την παροχή του αγωγού εφαρμογής. Η παροχή και το φορτίο εξασφαλίζονται είτε από αντλητικό συγκρότημα, είτε από υδροληψία σε περίπτωση συλλογικού δικτύου. Οι ολικές απώλειες σε έναν αγωγό μεταφοράς είναι: Μέγιστες επιτρεπόμενες απώλειες: H max = 3 ως 10 m / 100 m Σε κεκλιμένα εδάφη H max = (3 ως 10) + 100Δz/L m / 100 m Ο υπολογισμός της διαμέτρου γίνεται με την ίδια μεθοδολογία που ισχύει για τους αγωγούς εφαρμογής

37 Ο αγωγός μεταφοράς υπολογίζεται έτσι που να εξασφαλίζει την παροχή και το φορτίο που χρειάζεται στον αγωγό εφαρμογής, όταν αυτός βρίσκεται στο τέλος του, δηλαδή P end = P m όπου P end, το φορτίο στο τέλος του αγωγού μεταφοράς σε m P m, το απαιτούμενο φορτίο στην αρχή του αγωγού εφαρμογής σε m P m = P a + 0,75*P f + P r + 0,5*Dz Το φορτίο που απαιτείται στην είσοδο του αγωγού μεταφοράς (Pin) ισούται με: Pin = Pm + Pf + Δz

38 Αυτοκινούµενοι εκτοξευτήρες Σωλήνες Εύκαµπτοι από PVC και πολυαιθυλένιο D-> 50 mm, 70 mm Τύµπανα διαµέτρου 1,5 ~ 1 m Επί ειδικού οχήµατος που έλκεται από τρακτέρ Ο σωλήνας χρησιµεύει και σαν γραµµή άρδευσης όπου τοποθετούνται εκτοξευτήρες Μειονέκτηµα Καταστροφή στο περιτύλιγµα

39 Αυτοκινούµενοι εκτοξευτήρες Γωνία εκτόξευσης 18ο - 32ο Κατάλληλες 23ο 25ο J= 1000Q 360 Q 360 Q 360 = = π (0,9 R) 2 φ o R2 φ o D2 φ o Φο = γωνία λειτουργίας εκτοξευτήρα J= ρυθµός εφαρµογής (mm/h) ή r R=ακτίνα εκτόξευσης (m) Ολικό βάθος άρδευσης 1000Q dt = W.S dt βάθος άρδευσης mm Q m3/h W πλάτος λωρίδας m S ταχύτητα κίνησης m/h

40 Το σύστημα χρησιμοποιεί όλη την παροχή του κύριου αγωγού μεταφοράς Η συνολική παροχή (Q) που απαιτείται για τη λειτουργία του συστήματος είναι συνάρτηση: o της έκτασης που αρδεύεται (Α) o του ολικού ύψους άρδευσης (d) o του εύρους άρδευσης (Ι) κατά την αιχμή ζήτησης νερού o της ημερήσιας λειτουργίας του δικτύου (Η) όπου, Q, σε m 3 /h A σε στρέμματα d σε mm I σε ημέρες Η σε ώρες

41

42 Συντελεστής Οµοιοµορφίας Αθροιστική βροχόπτωση Καλή κατανοµή Κακή κατανοµή

43 1. Μηχανικοί Στεγανότητα: µε ελαστικό δακτύλιο Ασφάλιση: µε γάντζο Μικρό µήκος εισχωρήσεως Συναρµολόγηση επί τόπου Χρόνος τοποθέτησης 8 Για αµµώδη εδάφη Σύνδεσµοι 2. Υδραυλικοί Απλούστεροι Λιγότερο στεγανοί Μεγάλο µήκος εισχωρήσεως Μικρός χρόνος τοποθέτησης 3,5 Για λεπτόκοκκα εδάφη

44 ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ 2. Με ωρολογιακό µηχανισµό 3. Με κενό αέρα Από το Γερµανικό οίκο Holtz επινοήθηκε εκτοξευτήρας του οποίου ο µηχανισµός περιστροφής λειτουργεί µε κενό αέρα. Προς το σκοπό αυτό το ακροφύσιο είναι συγχρόνως και αεραντλία. Το νερό καθώς διέρχεται από το ακροφύσιο µε µεγάλη ταχύτητα συµπαρασύρει τα µόρια του αέρα από το σώµα του εκτοξευτήρα και δηµιουργεί υποπίεση η οποία έλκει µια µεµβράνη που είναι συνδεδεµένη µε το µηχανισµό περιστροφής.

45 4. Με υδροστρόβιλο ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ

46 ιάταξη περιστροφικών εκτοξευτήρων Σχήµα τετραγώνων Σχήµα ορθογωνίων Σχήµα τριγώνων Οι αποστάσεις µεταξύ των εκτοξευτήρων πρέπει να είναι τέτοιες ώστε να υπάρχει µερική επικάλυψη στις επιφάνειες διαβροχής, για να έχουµε καλή οµοιοµορφία.

47 1. Από Νοµογραφήµατα 2. Από τον τύπο του Bresse: Εύρεση διαµέτρου αγωγών d =15,5 Q d Q = = Εσωτερική διάµετρος (mm) Παροχή (m 3 /h) V < 2 m/s Κριτήριο Christiansen Η διαφορά πιέσεων µεταξύ πρώτου και τελευταίου εκτοξευτήρα να µην ξεπερνάει το 20% της πίεσης του εκτοξευτήρα.

48 Χρόνος παραµονής του εκτοξευτήρα στην ίδια θέση ιάρκεια άρδευσης (Τ) T = d J t d t = Νερό εφαρµογής σε mm ύψους νερού J = Ρυθµός εφαρµογής (mm/h)

49 Απώλειες Φορτίου Αγωγού και Φορείου Τυμπάνου Οι πλαστικοί σωλήνες που χρησιμοποιούνται στα καρούλια: o Έχουν περίπου L = 300 m o Εύκαμπτοι o Ισχυρά τοιχώματα αντέχουν σε υψηλές πιέσεις o Ικανοί να έλκουν το φορτίο του εκτοξευτήρα υπερνικώντας και την αντίσταση του εδάφους o Κατασκευασμένοι από ειδικό πολυαιθυλένιο αντοχής P = 10 atm. Οι προδιαγραφές των σωλήνων αυτών καθώς και οι γραμμικές απώλειες δίνονται από τους κατασκευαστές. Οι γραμμικές απώλειες των αγωγών μπορούν να υπολογιστούν και με τη σχέση Hazen-Williams Όπου Η f, γραμμικές απώλειες σε m/100m Q, παροχή σε m 3 /h C=140, συντελεστής για σωλήνες πολυαιθυλενίου, όπου για καρούλια είναι 140 D, εσωτερική διάμετρος σε mm

50 Η διάμετρος D (mm) δίνεται από τους κατασκευαστές. Σε περίπτωση που δε δίνεται προκύπτει από τον Πίνακα Οι ολικές απώλειες (P) του αγωγού Όπου P και L σε m H ol = 1,1*H f

51 Το φορτίο που απαιτείται στην είσοδο του συγκροτήματος: P in = P a + P + P tr + P r + Δz όπου P in, απαιτούμενο φορτίο που απαιτείται στην είσοδο του συγκροτήματος σε m P a, πίεση λειτουργίας του εκτοξευτήρα σε m P, ολικές απώλειες στον αγωγό σε m P tr, απώλειες της τουρμπίνας και των λοιπών εξαρτημάτων στο φορείο του τύμπανου Pr, ύψος του ακροφυσίου πάνω στο έδαφος Δz, υψομετρική διαφορά μεταξύ των άκρων λωρίδας

52

53 Ηδιάταξη των καταιονιστήρων είναι ορθογωνική 12x18m (Sl x Sm), η παροχή τους είναι q=3,5 m 3 /h, Πια είναι η ένταση βροχής J. Η ένταση βροχής που θα δηµιουργεί σε διάταξη (Sl x Sm) 12 x18 θα είναι: J = q S xs l m J = q S xs l m 3, 5 = 12x18 3 m / h 2 m = 0, 0162 m / h = 16, 2 mm/h J = qx1000 S xs l m = 3,5x x18 = 16,2 mm / h

54 Να υπολογιστούν οι απώλειες πίεσης κύριας γραµµής άρδευσης από σωλήνες µε ταχυσυνδέσµους µήκους 180m και διαµέτρου 89mm (Πίνακας 3.6) που µεταφέρει παροχή 40m3/ώρα. (Να συνυπολογιστούν και οι ελάσσονες (τοπικές) απώλειες) Λύση : Από τον Πίνακα 3.6 για διάµετρο σωλήνα 89 mm και παροχή 40m3/ώρα οι απώλειες ανά 100m αγωγού είναι j=6.30m/100m. Aν λάβουµε υπόψη για ασφάλεια και τις όποιες τοπικές απώλειες σε ποσοστό 10% των γραµµικών απωλειών τότε οι απώλειες πίεσης στην κύρια γραµµή θα είναι : hολ = = m

55 Πίνακας 3.6. Απώλειες τριβών (j) σε φορητές σωληνώσεις µε ταχυσυνδέσµους (απώλειες σε m ανά 100m σωλήνα) Παροχή Eξωτερική διάµετρος σωλήνα (mm) m 3 /ώρα

56 Να επιλεγεί η κατάλληλη διάµετρος ταχυσύνδετου αγωγού γραµµής άρδευσης µε βάση τα εξής δεδοµένα : 3 παροχή εκτοξευτήρα 3.0 m3/ώρα πίεση λειτουργίας εκτοξευτήρα Hε = 3.0 atm ( =30 m), = Pa ισαποχή εκτοξευτήρων 12 m, ταχυσύνδετοι σωλήνες από ταινιοχάλυβα Φ76, Φ89 και Φ108. απόσταση του πρώτου εκτοξευτήρα από την αρχή είναι 1/2 ισαποχή, µήκος γραµµής άρδευσης L=180 m, ύψος του ανοδικού σωλήνα (σωλήνας υπερίψωσης) Pα r = 0.70m κατά µήκος κλίση της γραµµής άρδευσης +2% Ποια διάµετρο σωλήνα πρέπει να επιλέξουµε αν η πίεση στην αρχή της γραµµής άρδευσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 38m. Λύση : Ο αριθµός των εκτοξευτήρων είναι : 180/12=15, F= (Πίνακας 5.2) 3 Παροχή αγωγού στην αρχή της γραµµής : 15x3.0 = 45 m3/ώρα 3 Aπό τον Πίνακα 3.6 για παροχή 45 m3/ώρα λαµβάνω απώλειες ανά 100m αγωγού ίσες µε 17.80, 7.80 και 3.16m για τις τρεις διαµέτρους αντίστοιχα. Υψοµετρική διαφορά µεταξύ αρχής και τέλους της γραµµής άρδευσης z=2% 180=3.6m. Με βάση τα παραπάνω συντάσσεται ο ακόλουθος πίνακας : Μέγιστες επιτρεπόµενες απώλειες=20%*30=6 m

57

58 ιάµετρος Απώλειες / 100m, j Απώλειες Γ.Α. (m) mm m/100m Φ76 Φ89 Φ / / /100 j hpf γα=1.10 j L F/100 12, >6 5, <6 2, <6 ΗL=Hε+0.75(hγα+ Pm=Pa+0,75Pf+Pr z)+hα +0,5Δz (m) 42, > 38 36, < < 38 34,21 Από τις τρεις διαµέτρους ικανοποιούν τις απαιτήσεις του προβλήµατος οι διάµετροι Φ89 και Φ108. Τελικά επιλέγεται η Φ89 που είναι µικρότερη (µικρότερο κόστος αγοράς). Φ76 --> Pm=Pa+0,75Pf+Pr+0,5Δz=30+0,75*12,81+0,7+0,5*3,6=42,12 m Φ89 --> Pm=Pa+0,75Pf+Pr+0,5Δz=30+0,75*5,61+0,7+0,5*3,6=36,76 m Φ109 --> Pm=Pa+0,75Pf+Pr+0,5Δz=30+0,75*2,28+0,7+0,5*3,6=34,21 m

59 192 m Πρόκειται να αρδευτεί µε σύστηµα καταιονισµού επίπεδος αγρός µε διαστάσεις 192 x 108 m. Η υδροδότηση του αρδευτικού συστήµατος γίνεται από υδροληψία τοποθετηµένη στην µία κορυφή του αγρού (Σηµείο Γ στο σχήµα). Η διάταξη των καταιονιστήρων είναι ορθογωνική 12x18m (Sl x Sm), ο πρώτος είναι τοποθετηµένος σε απόσταση Sl/2 από το όριο του αγρού, η παροχή τους είναι q=3,5 m3/h, η πίεση λειτουργίας τους είναι Pa=35 m, είναι δε τοποθετηµένοι σε σωλήνες υπερύψωσης ύψους Pr=0,7 m. Ο αγωγός εφαρµογής (ΑΒ) είναι από αλουµίνιο µε υδραυλικούς / 100 m στον ταχυσυνδέσµους, εξωτερικής διαµέτρου Φ=88,9 mm οι δε απώλειες 7,7 τουm δίνονται προσαρτηµένο πίνακα. Ο αγωγός µεταφοράς (ΒΓ) Γ είναι από ταινιοχάλυβα εξωτερικής διαµέτρου B Φ=88,9 mm, πάχους τοιχώµατος 1,27 mm και παρουσιάζει τραχύτητα k ίση µε 0, m. Sl Ποια είναι η ένταση βροχής των καταιονιστήρων και ποια πρέπει να είναι η πίεση στην είσοδο του αγωγού εφαρµογής (Σηµείο Β) και ποια στην υδροληψία (Σηµείο Γ), ώστε να εξασφαλίζεται η οµαλή λειτουργία του συστήµατος; (Συντελεστής περιορισµού απωλειών F=0,363, γραµµικές L V2 Pf = f D 2 g,. το κινηµατικό απώλειες αγωγού Sm ιξώδες του νερού σε θερµοκρασία 20 oc είναι A v=1,01x10-6 m2/s.) 108 m Λύση Η ένταση βροχής που θα δηµιουργεί σε διάταξη (Sl x Sm) 12 x18 θα είναι qx1000 3,5 x1000 J= = = 16,2 mm / h S l xs m 12 x18 Υπολογισµός Αγωγού εφαρµογής (γραµµή άρδευσης) ΑΒ Στη γραµµή εφαρµογής θα υπάρχουν 192/12=16 καταιονιστήρες QΑΒ =16*3,5 m3/h=56 m3/h LAB=192-6=186 m --> ο πρώτος είναι τοποθετημένος σε απόσταση Sl/2 από το όριο του αγρού Οι µέγιστες επιτρεπόµενες απώλειες στον αγωγό εφαρµογής είναι Pmax = Pa = 35 = 7 m mm οι απώλειες βάση του Πίνακα είναι 7,7 m/100m αγωγού Για παροχή 56 m3/h και Φ 89,9 Οι συνολικές απώλειες στον αγωγό εφαρµογής (AB) θα είναι Pf ( AB) = L * F * h f *1,1,=186*0,363*1,1*(7,7/100)=5,72 = 186 * 0,363 * 7,7 / 100 = 5,20 m m Επειδή Pf(ΑΒ)<Pmax η επιλεγείσα διάµετρος είναι επαρκής. Η πίεση στην είσοδο του αγωγού εφαρµογής (σηµείο Β) θα είναι PB = Pa + 0,75 Pf ( AB ) + Pr = ,75 x5, ,70 = 39,99 39,6 mm

60 Αγωγός µεταφοράς ΒΓ QΒΓ = QΑΒ =56 m3/h=0,016 m3/s LBΓ=108-9=99 m Οι απώλειες φορτίου στον αγωγό ΒΓ υπολογίζονται µε την εξίσωση Darcy-Weisbach α) Υπολογίζεται η εσωτερική διάµετρος του αγωγού D D = Φ 2 *1,27 = 88,9 2 *1,27 = 86,4 mm Β) υπολογισµός της σχετικής τραχύτητας k 0, = = 0,0018 D 86,6 x10 3 β) υπολογισµός ταχύτητας για D=86,4 mm=0,0864 m 4Q 4 x0,00155 = = 2,63 m / s 2 πd 3,14x0,086,46 2 γ) υπολογισµός του αριθµού Reynolds VD 2,63x0,08664 Re = = = 2,25x105 6 v 1,01x10 V= Από διάγραµµα για k/d=0,0018 και Re=2,25x ,632 L V2 Pf ( ΒΓ ) = f = 0,024 = 9,7 m 0, x9,81 D 2g Η πίεση στο σηµείο Γ θα είναι PΓ = PΒ + Pf ( ΒΓ ) = 39,69 + 9,7 = 49,3 m m 49,6 6 Ö f =0,024

61