Микрораспылительные форсунки для орошения садов: расход воды, размер капель и расчет расстояния между ними для цитрусовых и яблоневых плантаций.

Какие скорости потока и размеры капель можно ожидать от микрораспылительной форсунки при типичном давлении в саду?

При проектировании систем микрораспыления для цитрусовых и яблоневых плантаций наиболее важными являются два показателя: Расход воды в литрах в час (л/ч) и Диаметр капель в микрометрах (мкм)Эти параметры определяют, сколько воды достигает корневой зоны и насколько равномерно она распределяется по кроне. В компании Sun-rainman мы производим микрораспылительные форсунки с диаметром отверстия от 0,8 мм до 2,0 мм, и мы протестировали каждую из них на наших Объект площадью 6800 м² В городе Юяо, провинция Чжэцзян, мы поставляем системы с диапазоном давления от 0,5 до 2,5 бар. Эти системы используются на фермах в... 76 странИ я могу сказать вам из личного опыта: правильный подбор оптимального сочетания потока и капель является важнейшим фактором, определяющим, будет ли фруктовый сад процветать или испытывать трудности из-за неравномерного орошения.

В таблице ниже представлены данные о расходе воды и размере капель, полученные в ходе заводских испытаний наиболее распространенных конфигураций микрораспылительных форсунок, используемых для орошения цитрусовых и яблоневых садов.

Таблица зависимости расхода (л/ч) от давления — Микрораспылительные форсунки Sun-rainman

Условия испытаний: дистиллированная вода при температуре 25 °C, высота сопла 0,8 м над землей, без ветра, измерения проводились на испытательном стенде Sun-rainman, соответствующем стандарту ISO 9261. Значение DV50 измерялось методом лазерной дифракции (Malvern Spraytec).

Для цитрусовых садов со взрослыми деревьями (диаметр кроны 3–4 м) мы обычно рекомендуем использовать сопло диаметром 1,0 мм (синее) при давлении 1,5 бар. Она обеспечивает расход 52 л/ч с каплями размером 310 мкм, что дает радиус увлажнения приблизительно 2,5 м — этого достаточно, чтобы покрыть большую часть зоны питающих корней под стандартным цитрусовым навесом без попадания брызг в середину ряда. Для яблоневых садов с более плотной кроной (расстояние между рядами 2–3 м) форсунка 0,8 мм (фиолетовая) при давлении 1,0–1,5 бар часто подходит лучше, поскольку она обеспечивает более мелкий спектр капель и уменьшает расход воды при посадках в узких рядах.

Как давление влияет на распыление капель в микрораспылительных форсунках?

Один из самых частых вопросов, которые нам задают управляющие садами, звучит так: «Если я увеличу давление, получится ли лучшее покрытие?» Короткий ответ — да, но с определенными компромиссами. Давление является основным фактором, определяющим разрушение капель в микрораспылительной форсунке. Мы измерили изменение распределения размеров капель в рабочем диапазоне, и эта закономерность сохраняется для всех размеров наших форсунок.

Распределение размеров капель в зависимости от давления — сопло 1,0 мм

Поскольку зависимость между давлением и расходом подчиняется закону Q ∝ √P, удвоение давления с 1,0 бар до 2,0 бар увеличивает расход лишь примерно на 41%, но при этом уменьшает медианный диаметр капель примерно на 34%. Это критически важный аспект проектирования яблоневых плантаций, где мелкие капли могут уноситься ветром со скоростью 3–4 м/с за пределы целевой зоны. Мы рекомендуем нашим клиентам в ветреных регионах (таких как яблоневый пояс штата Вашингтон или Западный Кейп в Южной Африке) поддерживать давление не выше 1,5 бар, за исключением случаев использования ветрозащитных полос или работы в безветренную погоду.

Напротив, при давлении 0,5 бар капли очень крупные — показатель DV50 в 480 мкм означает, что вода падает скорее как легкий дождь, чем как брызги. Это полезно для молодых цитрусовых деревьев с небольшой кроной, поскольку крупные капли противостоят сносу ветром, а низкий расход воды (30 л/ч) предотвращает переувлажнение ограниченной корневой зоны. Мы видели, как в питомниках на юге Испании использовали именно такую ​​конфигурацию — фиолетовые форсунки диаметром 0,8 мм при давлении 0,5 бар — для равномерного полива недавно пересаженных саженцев цитрусовых.

Как рассчитать расстояние между микрораспылительными форсунками для цитрусовых и яблоневых садов

Расчеты расстояния между микрораспылительными форсунками принципиально отличаются от расчета расстояния между капельными эмиттерами. Поскольку микрораспылительная форсунка создает увлажненный круг (или часть круга, если используется направленный дефлектор), расположение форсунок определяет, будет ли покрытие равномерным или останутся сухие участки. Существуют два стандартных варианта расположения: квадратное расстояние и треугольное (равностороннее) расстояние.

Общий принцип заключается в том, что расстояние (S) между двумя соседними микрораспылительными форсунками не должно превышать 60% от диаметра соприкасающейся поверхности при условиях прямого распыления. Этот стандарт широко описан в ASAE S398.1 и гарантирует, что зона перекрытия получает достаточное количество воды из обоих соседних сопел, компенсируя естественное сужение распределения воды по краю каждого смоченного круга.

Формула квадратного расстояния

В квадратной компоновке форсунки расположены в виде прямоугольной сетки. Расстояние S (в метрах) между соседними форсунками по осям X и Y составляет:

S_квадрат = W × 0,707

Где W = диаметр соприкосновения с поверхностью одной микрораспылительной форсунки при рабочем давлении.

Поскольку расстояние между углами квадрата составляет √2 ≈ 1,414 длины стороны, эффективный радиус покрытия уменьшается до 70,7% от радиуса увлажнения, чтобы избежать сухих участков по диагоналям.

Формула треугольного расстояния

В треугольной (равносторонней) компоновке форсунки расположены в чередующихся рядах со смещением. Расстояние между ними следующее:

S_треугольная = W × 0,866

Смещение строки: 0,866 × S (высота равностороннего треугольника)

Треугольное расположение более эффективно, поскольку уменьшает площадь незакрытых зазоров по диагоналям. На основании испытаний с использованием контейнеров для сбора опавших листьев, проведенных на более чем 200 участках садов в нашей клиентской сети, мы наблюдали улучшение равномерности распределения (DU) на 8–12 процентных пунктов при переходе от квадратного к треугольному расположению кустов цитрусовых деревьев.

Практический калькулятор расстояния между растениями — сценарии выращивания цитрусовых и яблонь.

Для цитрусового сада с шириной междурядий 4 метра при давлении 1,5 бар и использовании синей форсунки диаметром 1,0 мм (радиус увлажнения 2,5 м) оптимальное треугольное расстояние между форсунками вдоль ряда составляет приблизительно 4,3 м, при этом чередующиеся ряды смещены на 3,7 м. Это обеспечивает перекрытие примерно на 20%, что, как показывают наши полевые испытания, приводит к равномерности распределения в зоне питающих корней более 85%. Если в том же саду используется квадратная посадка, мы рекомендуем уменьшить расстояние до 3,5 м, чтобы избежать диагональных сухих зон, что приведет к перекрытию в том же диапазоне.

Какую сетку-фильтр против засорения следует использовать для микрораспылительных форсунок?

Микрораспылительные форсунки имеют отверстия меньшего диаметра, чем ударные. спринклерчто делает их более чувствительными к взвешенным твердым частицам в поливной воде.Зависимость между размером отверстия сопла и требуемой сеткой фильтра проста: отверстие фильтра должно быть меньше одной пятой диаметра отверстия сопла, чтобы надежно предотвратить засорение.

Рекомендуемая фильтрующая сетка в зависимости от диаметра сопла

В стандартную комплектацию наших микрораспылительных форсунок входит встроенный предварительный фильтр с размером ячейки 100 меш, что означает, что сама форсунка обеспечивает базовую защиту. Для отверстия диаметром 0,8 мм мы рекомендуем установить внешний Y-образный фильтр или дисковый фильтр с размером пор 120 меш (125 мкм) на запорном клапане. По нашему опыту, это одна из наиболее часто игнорируемых характеристик при проектировании систем орошения в садах. Мы посещали фермы в Чили и Австралии, где производители использовали микрораспылительные форсунки диаметром 1,0 мм на фильтрах с размером пор 80 меш (180 мкм) с прудовой водой — и им приходилось разбирать форсунки для очистки каждые две недели. Переход на фильтр с размером пор 120 меш на коллекторе позволил сократить интервалы технического обслуживания до одного раза за сезон.

Для справки, Руководство по выбору фильтров для орошения DripDepot Показано, что сито с размером ячейки 80 меш фильтрует частицы размером более 180 мкм, сито с размером ячейки 100 меш улавливает частицы размером 150 мкм, а сито с размером ячейки 120 меш задерживает частицы размером 125 мкм. Таблица перевода ячеек в микроны от IrrigationGLOBAL Аналогичным образом рекомендуется использовать сетку с минимальным размером ячейки 100 меш для систем микрораспыления с диаметром отверстия менее 1,5 мм.

Основные различия в требованиях к микроопрыскиванию цитрусовых и яблонь.

Мы часто проектируем как цитрусовые, так и яблоневые плантации в рамках одного проекта, и требования к орошению настолько различны, что единая универсальная схема расположения форсунок редко оказывается эффективной. Вот ключевые отличия, которые мы выработали за годы работы на местах.

Структура растительного покрова и заболоченная территория

Цитрусовые деревья имеют густую вечнозеленую крону, которая направляет воду вниз по стволу и вдоль основных скелетных ветвей. Поскольку значительная часть подаваемой воды попадает на листья цитрусовых (до 35–40% при полном покрытии кроной), микрораспылительные форсунки должны иметь больший радиус увлажнения — обычно 2,5–3,0 м — чтобы обеспечить достаточное количество воды, достигающей линии капельного полива, где сосредоточены питающие корни. Яблони с их лиственной, более разреженной кроной задерживают меньше воды (примерно 15–20%), поэтому обычно достаточно радиуса увлажнения в 1,8–2,5 м.

Чувствительность корневой зоны

Цитрусовые более чувствительны к переувлажнению, чем яблоки. Согласно... Руководство по управлению орошением цитрусовых от IFAS Университета ФлоридыЧрезмерный полив цитрусовых может привести к гниению корней, особенно на тяжелых почвах. Для цитрусовых предпочтительны микрораспылительные форсунки, создающие крупные капли под низким давлением (как показано в таблице распыления выше). потому что более крупные капли уменьшают смоченный периметр и обеспечивают лучшую инфильтрацию в плотных грунтах. Яблони, напротив, более терпимы к поливу мелкими каплями воды, если общий объем полива в неделю удовлетворяет потребности в эвапотранспирации (ЭТ).

Защита от замерзания

Во многих регионах, занимающихся выращиванием цитрусовых, например, в цитрусовом поясе Андалусии или в районах выращивания яблок в провинции Юньнань, системы микроопрыскивания также служат для защиты от заморозков. Для защиты от заморозков желательно использовать капли максимально возможного размера (в идеале DV50 > 400 мкм), поскольку скрытая теплота, выделяемая более крупными замерзающими каплями, повышает температуру воздуха вокруг цветка. Это означает, что во время заморозков необходимо использовать форсунки при более низком диапазоне давления (0,5–1,0 бар). Компромисс заключается в уменьшении площади покрытия, что компенсируется более длительной работой системы.

Рекомендации по лучшим практикам монтажа, разработанные нами на основе опыта работы на объектах.

После поставки систем микрораспыления для сотен садовых проектов, я выявил несколько моментов, которые неизменно отличают высокоэффективные системы от проблемных.

Во-первых, всегда устанавливайте регулятор давления на входе в магистральный трубопровод. В большинстве садов наблюдаются колебания давления в пределах 0,3–0,8 бар за одну смену полива, особенно на больших участках. Без регулирования форсунки, расположенные ближе к насосу, получают на 10–20% больший поток, чем форсунки в конце орошения, что нарушает равномерность распределения. Мы рекомендуем Мембранный регулятор давления (входит в нашу линейку продукции) Для большинства цитрусовых и яблочных блоков рекомендуется установить давление 1,5 бар.

Во-вторых, микрораспылительные форсунки, устанавливаемые на колышки, следует располагать на высоте 0,6–0,8 м над уровнем земли. Если форсунка расположена слишком низко, струя попадает на ствол и стекает вниз, что приводит к растрате воды. Если она расположена слишком высоко, увеличивается снос водой ветром. В качестве стандарта для цитрусовых плантаций мы используем колышек высотой 0,7 м с форсунками диаметром 1,0 мм.

В-третьих, установите промывочный клапан в конце каждого магистрального трубопровода. Даже при использовании фильтра с размером ячейки 120 меш, мелкий осадок накапливается в трубопроводе. Простой ручной промывочный клапан, открываемый раз в месяц, предотвратит попадание осадка в форсунки. Мы включаем это в стандартную комплектацию наших систем. комплектные системы орошения.

Исследование из Руководство Rain Bird по проектированию расстояния между растениями для полива подтверждает, что перекрытие «лицом к лицу» — будь то в квадратной или треугольной компоновке — является важнейшим правилом геометрического проектирования. Стандарт ASABE S398.1 Расчет равномерности распределения воды спринклерами обеспечивает техническую основу, которую мы используем в наших расчетах расстояния между растениями.

Часто задаваемые вопросы

Выбор правильного поставщика микрораспылительных форсунок

Выбор микрораспылительной форсунки — это не просто согласование расхода с кривой давления. Стабильность диаметра отверстия, обеспечиваемая производителем, напрямую влияет на допуск расхода, и Такой авторитетный поставщик, как Sun-rainman, тестирует каждую производственную партию на стенде, соответствующем стандарту ISO 9261, чтобы гарантировать, что отклонение текучести остается в пределах ±5% от номинального значения. Мы видим поставщиков, которые заявляют о диаметре отверстий 1,0 мм, но обрабатывают их с допуском ±0,15 мм — это означает ±20% колебания расхода по всему блоку. Блок, рассчитанный на 52 л/ч на форсунку, может иметь несколько форсунок, подающих 40 л/ч, а другие — 64 л/ч, что катастрофично для равномерности орошения.

Помимо точности изготовления, уточните у своего поставщика следующее:

• Гарантия на литой корпус и износостойкую вставку из нержавеющей стали. — Качественная микрораспылительная форсунка должна выдерживать 5 и более сезонов без существенного изменения расхода воды.
• Совместимость с существующими стояками, опорами и распределительными трубами (обычно с соединениями с зазубринами диаметром 4 мм или 7 мм). — Мы используем стандартный штуцер диаметром 7 мм, поскольку он минимизирует потери давления в точке соединения.
• Наличие цветовой кодировки для идентификации расхода. — Каждая форсунка Sun-rainman имеет колпачок, окрашенный в цвет, соответствующий диапазону расхода, что позволяет быстро проводить осмотр и замену в полевых условиях.