喷头的种类及工作原理(精)

选 择 喷 头 的 组 合 形 式
喷头的选择
喷头的组合方式 计算喷头和支管的间距
计算组合平均喷灌强度
喷头的选择
考虑灌溉作物：
蔬菜——水滴小和喷灌强度较小的中低压喷头 玉米、高粱等——水滴较大和喷灌强度较大的高 压喷头
考虑土壤：
砂壤土——喷灌强度较大的喷头 粘壤土——喷灌强度较小喷头
考虑风速：
风速大的地方宜选用喷灌强度较大、水滴直径较 大的中高压喷头
影响喷灌的质量。
喷水量 喷头性能 工作压力
射程
喷头的种类和工 作原理
喷 头
射流式喷头的水 力学原理
摇臂式喷头的结 构
喷头的种类和工作原理

按其工作压力和射程的大小可以分为低 压喷头(或称近射程喷头)、中压喷(或称 中射程喷头)和高压喷头(或称高射程喷 头)其划分界线大致可以按表1所列的范围分类。
水流分散，射程小（5～10m）喷灌强度大 水滴细小，工作压力低 结构简单，工作可靠，寿命长
用途：
公园、苗圃、温室等
旋转式喷头
根据转动机构的特点，将旋转式喷头分为摇臂式、叶轮式、和反作 用式齿轮式四种。 齿轮式、摇臂式喷头分别是农业和草坪灌溉中最广泛的两种喷头
第二节 喷头的基本参数、性能指标和影响因素
式中： ——喷嘴的流量系数，一般等于0.9——0.95
F
——喷嘴的过水断面积（以平方米为单位）
——喷嘴的出口压力（以米为单位，等于喷头的工作压力减去喷头内的水 头损失）。由这个公式可以看出：在喷嘴大小相同时，流量与水头的平方根成正比。
影 响 射 程 的 其 他 因 素
流 量 喷头自转速度
喷 射 仰 角
2
上式中:
q——喷嘴流量（L/h) Cd——流量系数（＝0.9～0.96） d——喷嘴直径（mm） H——喷嘴进口压力（m） A——单位换算系数（上述单位时A＝12.5）
实例：
喷嘴直径5mm, 工作压力300kPa, 假 定Cd=0.94, 计算其流量。
q A * Cd * d * H
2
12.5 * .094 * 5 * 30 1610(l / h )
1、喷水量
喷水量(或称喷头流量)是指喷头在单位时间 喷 头 的 性 能
内，喷射出来的水体积。
表示符号：q 常用单位： m3/h L/s表示 转换关系： 有时也用
1L/s＝3.6 m3/h
测定方法：常采用体积法，循环水池三角堰 或水表测定。
计算喷头流量的半经验方程：
q A * Cd * d * H
射程。 影响因素：射程的大小，主要决定于工作压力 和喷水量，但也受喷头结构、自转速度等因 素的影响。
到的最远距离。 表示符号：R 常用单位：m
射程的计算
L B * d *h
上式中：
L－射程（m） d-喷嘴直径（mm） h-压力水头（m） o B-单位换算系数，当 32 B=1.4 当 24o 21o 射程分别减少2％和4%
喷管与整流器
为了争取更大的射程，就必须力求从喷嘴射出 的水舌密实透明(即掺气少)，表面光滑，水舌内 的水流紊动小。 为达到达些要求，除了喷嘴加工应尽量光滑之 外，更重要的是进入喷嘴的水流应经过整直，使 水流平稳达到大部分流线都平行于水舌轴线。
第三节 摇臂式喷头结构
目前农业上使用的最广泛的是摇臂式喷 头，本节将详细介绍摇臂式喷头的结构，并 说明各部分结构对喷头的影响。 摇臂式喷头由流道、旋转密封机构、驱 动机构和扇型机构四大部分组成，对于全圆 喷洒的喷头则没有扇型机构。
5、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允 许的范围内，水利设计准则。 6、支管上各喷头的工作压力力求一致，或在允 许的范围内，遵循水利设计准则。 陡坡上（下坡）──缩小管径 （上坡）──管道不宜太长 7、水源应在地块中央，经济。
拟定喷灌工作制度
1. 灌水定额：
Te 灌水周期(d) 日耗水量(mm) m (mm) 灌溉水利用系数
2
2、工作压力
喷 水压力由水 泵供给或利用天然水头。故： 头 的 性 工作压力：喷头正常工作时，所要求的喷头 能 进口处的水 压力 表示符号：H
喷头要求在一定的水压力下才能正常工作。
常用单位：米水柱高或公斤／平方厘米
转换关系： 1公斤／平方厘米＝10米水柱 高= 98.07kPa
测定方法：一般用压力表测定
计算喷头和支管的间距
设计射程：R设＝K×R (K=0.7—0.9, K反映了风的影响) 不同的布置方式及喷头、支管间距
布置方式
圆形喷洒正方形布置 圆形喷洒正三角形布置 圆形喷洒矩形布置 扇形喷洒矩形布置 扇形喷洒三角形布置
喷头间距
R设 1.732R设 R设 R设 R设
支管间距
1.41R设 1.5R设 1.458R设 1.732R设 1.856R设
例如：灌溉作物为蔬菜，砂壤土，宜选用喷灌强 度较大而水滴直径较小的喷头。如选用ZY－2喷 头，喷嘴直径7.0mm，工作压力350kPa，喷头流 量q=3.2m3 /h，射程R＝18m
喷头的组合方式
原则：在保证喷洒均匀、不留空白的情况下，使喷头和支管的
距离应尽量大
组合方式有：正方形、矩形、正三角形、三角形和扇形等
第二章 喷头
第一节 喷头的种类及工作原理 第二节 喷头的基本参数、性能指标和影响因素
第三节 摇臂式喷头结构 第四节 喷头的选型与布置
第一节 喷头的种类及工作原理
喷头是喷灌机与喷灌系统的重要组成部分。
它的作用是把有压水流喷射到空中，散成细小的水滴，
并均匀喷洒在灌溉土地上。 因此喷头的性能、结构形式及制造质量的好坏将直接
计算组合平均喷灌强度
按如下公式计算：
q ρ η bl
η 灌溉水利用系数 q 喷头流量 b 喷头间距 l 支管间距
管网布置 布置原则：
1、管道总长短，造价低 2、有利于管理（轮灌或分） 3、平原区，支管与作物种植方向一，在山区， 支管沿等高线布置 4、管线纵剖面应力求平顺，减少折点（避免 负压）
2.一次灌水时间：
灌水定额 m0 t (mm) 灌水强度 q
1～3
3～5
>5
<10
<20
10 ～ 40
20 ～ 40
>40
>40
反作用式 旋转式喷头 喷 头 按 其 结 构 分 类 叶轮式 摇臂式 离心式
固定式喷头
缝隙式ห้องสมุดไป่ตู้折射式
管孔式喷头
多列孔管 单列孔管
固定式喷头
折射式喷头
离心式喷头
特点：
喷灌过程中，所有部件固定不动，水流以全圆
或扇形同时向四周散开
对于一个好的喷头，既要要求其机械性能好，即结构简 单，工作可靠；又应要求其水力性能好，也就是满足喷灌 的主要技术要求（喷管强度小于土壤入渗率，水滴直径细 和喷头组合以后的水量分布均匀），而且在同样工作压力 和同样流量条件下射程最远。这些要求事相互矛盾的，互 相制约的。我们在设计和使用喷头时应全面考虑各方面的 要求。不可以片面追求某一指标而忽视其他技术要求，例 如，我们不可以追求射程远，而不顾水滴直径和水量分布 的要求。而且影响某一水力参数的因素都有好几个。为了 能正确使用和设计喷头，我们就需要了解影响这些水力参 数（射程、喷洒均匀度和水滴直径）的因素，以便实践中 根据需要调节或选择这些水力参数，使之符合身产的要求。
目前用得最多的是中、近射程喷头，因为它消耗 的能量较小，而且比较容易得到较好的喷灌质量。

按照喷头的结构型式与水流性状可以分 为旋转式、固定式和孔管式三种
喷头按其工作压力和射程的大小分类
喷 头 类 别 性 能
工 作 压 力 （kg/cm2) 喷 水 量 （m3/h ） 射 程 （m） 低压喷头 中压喷头 高压喷头
棉花固定式喷灌
喷 喷 弯 摇
嘴 管 管 臂
摇 臂 式 喷 头 的 结 构
弯 管 摆臂弹簧 摇 臂 轴 扇形机构
空 心 轴 轴 套
防沙弹簧 垫 圈 整 流 器
第四节 喷头的选型与布置
选择喷头时，除需考虑其本身的性能，如喷头的工作压 力、流量、射程、组合喷灌强度、喷洒扇形角度可否调节 之外，还必须同时考虑诸如土壤的允许喷灌强度、地块大 小形状、水源条件、用户要求等因素。另外，同一工程或 一个工程的同一轮灌组中，最好选用一种型号或性能相似 的喷头，以便于灌溉均匀度的控制和整个系统的运行管理。 在已建项目中，有的为片面追求水景效果，安装了各种性 能截然不同的喷头，致使灌溉均匀度无法保证。选择喷头 时需特别注意的是，灌溉系统不是喷泉，其目的是为了弥 补植物需水时空上的不足，而不是创作人工水景。因此， 只能在首先满足需水的前提下，尽量照顾到景观效果。
喷 管 结 构
喷射仰角
喷射仰角：固体在真空中抛射，射程以仰角45°最
远。但水舌在空气中喷射仰角与射程的关系，根据实 验的结果分析得知，当其它因素相同时，喷射仰角为 28°——32°时射程最远。
喷头自转速度
转速：当喷头以1—3分／转的速度旋转时，比喷头在
静止状态的射程减少10－15％，射程越大减少的百分 数越大，转速越大减少的百分数也越大。
工作压力的计算公式
H d Kd
上式中：
Hd——工作压力（m） d——喷嘴直径（mm） Kd——水滴粉碎系数 一般：Kd=10——17 好：Kd=11——14
d
3、射程
射程：指在无风条件下喷头喷洒的水流所能达
喷 头 的 性 测定方法：规定喷灌强度等于各点喷灌强度平 能 均值5％的那一点，至喷头的距离作为喷头的
实例:
计算下列条件下喷头的射程，喷嘴直径1.2英寸， 压力水头h=600kPa， 25o
利用公式：
L B*
d *h
1.4 * 0.98 1.2 * 25.4 * 60 59m
射流式喷头的水力学原理
工作压力、喷水量和射程之间的关系自由出流喷嘴的 流量可按下式计算：
Q F
μ
2 gH 嘴