喷头的种类及工作原理(精)

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。
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
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
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%
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
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
2.一次灌水时间：
灌水定额 m0 t (mm) 灌水强度 q
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
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。
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
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。
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。
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。
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
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
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 )
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
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
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
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
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 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
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：
源自文库Q F
μ
2 gH 嘴