滴灌系统毛管流量调节器研制与开发研究

    我中心2004届硕士研究生朱献文，在导师吴普特研究员和范兴科副研究员的指导下，经过三年努力完成了滴灌系统毛管流量调节器研制与开发研究。 摘    要     随着滴灌系统的普及，滴灌技术在平原地区和温室大棚内得到大面积的推广和应用。由于平原和温室大棚地区地形高差较小，从而对滴灌系统灌水均匀度产生的影响变小，在这种情况下从节约能源考虑，滴头的工作压力就没有必要设计太高，因此滴灌系统正朝着低压方向发展，低水头滴灌系统应运而生。由于输水系统中的水头损失，毛管间的压差必然存在，在低压条件下灌水器流量对压力较为敏感，为了不降低调节器（灌水器）的灌水均匀度，同常规滴灌系统一样仍然需要采用毛管流量调节器，而传统的毛管压力（流量）调节器起调压力较高，普遍在10米左右，不能适应低压滴灌系统的需求，因此本文着重研究开发一种起调压力低，工作性能稳定的低压毛管流量调节器，为配套发展新兴的低压滴灌系统做了前期准备。主要研究结果如下：     1、本研究分析了补偿式流量调节器的工作原理，即是通过作用在弹性胶片上的压力水头差△P，随进口压力大小的变化而变化，使弹性胶片变形，改变弹性胶片下过水断面面积，从而达到各流量调节器下毛管进口流量一致。降低起调工作压力即是使毛管流量调节器在更低压力水头下开始调节，这样必将减小压力水头差△P的大小，又不能满足弹性胶片变形的需要，起不到调节作用，如何解决这对矛盾是研究低水头毛管流量调节器的关键。根据对孔口出流的分析，孔口断面的大小对调节器出流量影响要大于工作水头对出流量的影响，因此得出结论：对调节器出流孔口结构进行重新设计，增大出流孔口处局部水头损失，大幅减小弹性胶片下灌溉水的压力P2，这样即使起调工作压力降低，即P1降低，但由于P2降低的幅度大于P1，因此△P＝P1－P2> 仍能满足弹性胶片变形的需要，使调节器处于正常工作状态。实现途径主要有：（1）增大过流孔口的水头损失，即增大△P，使其大于能使弹性胶片变形从而改变过流断面的临界压力 ；（2）减小弹性胶片的厚度（降低弹性模量）， 其不足之处是调节压力的补偿区间较小。     2、本研究利用激光快速成型技术制作流量调节器样机。利用这种技术，制作流量调节器样机速度快、成本低，使产品的开发工艺过程简单化，为试验的顺利完成铺垫了道路。     3、设计并确定了两种形式的低水头毛管流量调节器，二流道次调节槽和四流道次调节槽流量调节器样机，均达到本文研究的目的，即降低起调工作压力，使用厚度为1mm的弹性硅胶片的起调工作压力可分别降低为1m和2m，补偿区间分别为1～20m和2～27m，流态指数分别达到0.049和0.051，接近于完全补偿，性能稳定，效果良好。并申请了实用新型专利，申请专利号为：03262676.2。   关键词：节水灌溉 灌水均匀度 低压毛管流量调节器 激光快速成型