بررسي رابطه دبي- فشار و دبي- دما در لوله‌هاي قطره‌چكان‌دار خودتنظيم و غيرخودتنظيم رايج در كشور

Investigation of the relationship between discharge – pressure and discharge – temperature in the conventional non-compensating and compensating emitting pipes

سابقه و هدف: دبي قطره‌چكان‌ها تحت‌تاثير عوامل مختلفي مانند فشار، ضريب تغييرات ساخت، گرفتگي و دماي آب آبياري تغيير مي‌كند. لوله‌هاي قطره‌چكان‌دار با توجه به مشخصات فني و هيدروليكي كه دارند، استفاده از آن‌ها در سامانه‌هاي آبياري قطره‌اي رو به گسترش بوده بنابراين بررسي رابطه دبي- فشار و دبي- دما در اين لوله‌ها به‌منظور بهبود راندمان سامانه‌هاي آبياري قطره‌اي لازم و ضروري مي‌باشد. معروف‌پور و پرويني با بررسي رابطه دبي- فشار، دبي- دما دريافتند كه در تمامي قطره‌چكان ها و دماهاي آزمايش‌شده توان معادله دبي- فشار كم‌تر از 2/0 بود و همگي از نوع قطره‌چكان‌هاي تنظيم‌كننده فشار بودند. اثر دما روي دبي 3 قطره‌چكان در سطح اطمينان ?? درصد معني‌دار و در ساير قطره‌چكان ها غير‌معني‌دار بود. مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسي اثر دما و فشار بر ميزان دبي لوله‌هاي قطره چكان دار رايج در كشور، 8 مدل لوله قطره‌چكان‌دار، 6 مدل از نوع غير‌تنظيم‌كننده فشار و 2 مدل از نوع تنظيم‌كننده فشار بر مدل فيزيكي آبياري قطره‌اي موجود در آزمايشگاه آب دانشگاه كردستان، مورد آزمون قرار گرفت. براي انجام هر آزمايش، طبق استاندارد در هر مدل از بين برش‌هاي لوله‌هاي قطره‌چكان‌دار، 25 برش به‌طور تصادفي انتخاب شد. هر برش شامل 5 واحد قطره‌چكان‌دار بود. طول برش‌ها متناسب با فاصله واحدهاي قطره‌چكان‌دار، از همديگر متفاوت و در محدوده 2 تا 5 متر بود. آزمايش‌ها در 4 دماي مختلف آب شامل 13، 23، 33 و 43 درجه سانتي‌گراد با فشارهاي متفاوت در محدوده صفر تا 2/1 برابر فشار حداكثر، بر قطره‌چكان‌ها بررسي شد. از ترموستات و المنت جهت تامين آب با درجه حرارت‌هاي 23، 33 و 43 درجه سانتي‌گراد استفاده شد. جهت تامين آب با درجه حرارت 13 درجه سانتي‌گراد از قالب‌هاي يخ استفاده گرديد. به‌طور‌كلي در هر دما، دبي لوله‌هاي قطره‌چكان‌دارخود تنظيم در 10 فشار و لوله‌هاي قطره‌چكان‌دار غير‌‌خود‌تنظيم در 7 فشار اندازه‌گيري شد. تجزيه داده‌ها در قالب طرح بلوك‌هاي كاملاً تصادفي با استفاده از نرم‌افزار SASانجام شد. يافته‌ها: براساس نتايج به‌دست آمده از آزمايش‌هاي دبي- فشار، در تمامي دماها، در دو لوله قطره‌چكان‌دار C1 و C4 توان معادله دبي- فشار كم‌تر از 2/0 بود، بنابراين به‌عنوان تنظيم‌كننده فشار قابل‌قبول بوده و داراي درجه انعطاف‌پذيري خوب بودند. همچنين در مابقي لوله‌هاي قطره‌چكان‌دار توان معادله بين 2/0 و 1 متغير بوده و به‌عنوان غير‌تنظيم‌كننده فشار و از لحاظ انعطاف‌پذيري، در درجه انعطاف‌پذيري زياد قرار داشتند. همچنين بر اساس نتايج به‌دست آمده از آزمايشات دبي- دما، در تمامي لوله‌هاي قطره‌چكان‌دار غير‌خود‌تنظيم، اثر دما در سطح اطمينان 95 درصد بر دبي معني‌دار و با افزايش دما، دبي افزايش يافته بود. در لوله هاي قطره چكان دار خود تنظيم با افزايش دما از 13 درجه ‌سانتي‌گراد به 23 درجه سانتي‌گراد، ميزان دبي افزايش يافته و اين ميزان افزايش دبي در سطح اطمينان 95 درصد معني‌دار بوده است، اما از دماي 23 درجه سانتي گراد تا دماي 43 درجه سانتي گراد اختلاف معني داري بين دبي‌ها وجود نداشت. نتيجه‌گيري: به‌طور‌كلي مي‌‌توان نتيجه گرفت كه رابطه دبي- فشار لوله‌هاي قطره‌چكان‌دار خارجي و داخلي رايج در بازار ايران قابل‌قبول و در سطح مطلوب مي‌باشد. همچنين پيشنهاد مي‌شود، در طراحي سامانه‌هاي آبياري قطره‌اي كه از لوله هاي قطره‌چكان‌دار استفاده مي‌شود، از ميزان تاثير دما بر دبي واحدهاي قطره چكان‌دار مطمين شد و ضرايب اصلاحي لازم در ميزان دبي اسمي قطره‌چكان‌ها اعمال شود.

Background and Objectives: Emitters discharge is influenced by various factors such as pressure, manufacturing coefficient of variation, clogging or irrigation water temperature changes. Emitting pipes according to the hydraulic and technical specifications, the use of them in the trickle irrigation systems are increasing. Therefore investigation of the relationship between discharge – pressure and discharge – temperature is required in these pipes in order to improve the efficiency of trickle irrigation systems. Maroufpoor and Parvini found with investigation of the relationship between discharge – pressure and discharge- temperature, that in all emitter and tested temperatures power of the discharge – pressure equation was less than 0.2 and all emitters were pressure compensating. The effect of temperature on the discharge of 3 emitters at 95 percent was significant and was non-significant for other emitters. Materials and Methods: In order to evaluate the effect of temperature and pressure on emitters discharge, 8 emitting pipes, 6 types of non-compensating and 2 compensating ones were tested on the constructed physical model of drip irrigation in the water laboratory of University of Kurdistan. In each experiment, according to the standard on every model from the emitting pipes slices, 25 slices were selected randomly. Each slices was consisted of 5 unit emitters. Slices length varied proportional to the distance of unit’s emitters in the range of 2 to 5 m. The effects of four different water temperatures (13, 23, 33 and 43 °C) with different pressure ranges (between zero and 1.2 times more than the maximum pressure) on the emitters were evaluated. The thermostat and element were used to supply water temperatures of 23, 33 and 43 °C. To supply water temperatures 13 °C was used for the ice pieces. Generally in every temperature, discharge of compensating emitting pipes was measured at 10 pressures and in the non-compensating emitting pipes was measured at 7 pressures. Data analysis was performed in a randomized complete block design using SAS software. Results: According to the results obtained from the experiments of discharge- pressure at all temperatures, in the both C1 and C4 emitting pipes, power of the discharge – pressure equation was less than 0.2, therefore, as compensating were acceptable and of good flexibility. As well as in the rest of the emitting pipes power of equation was variable between 0.2 and 1 and as non-compensating and of the high degree of flexibility. According to the results obtained from the experiments discharge – temperature, in the all emitting pipes of non-compensating, the effect of temperature on discharge at 95 percent was significant, that generally discharge had increased with increasing temperature. In the compensating emitting pipes with increasing temperature from 13 °C to 23 °C, flow rate has increased at 95 percent significantly, but from temperature of 23 °C to temperature 43 °C there was no significant difference between emitters discharge. Conclusion: In general it can be concluded that the relationship of discharge – pressure in the external and internal emitting pipes of common market is acceptable and desirable. Also it is suggested that, in the design of trickle irrigation systems that uses emitting pipes, the effect of temperature on the discharge of emitting pipes units must be ensured and the necessary correction coefficients be applied for emitter nominal flow rate.