点滴テープ流量そして圧力損失は、あなたの点滴灌漑システム水を均一に供給するか、最後に乾燥した部分を残します。システムのサイズを決定するときは、各エミッターが供給する水の量と、実行中に失われる圧力の量を正確に知る必要があります。
点滴テープの流量計算がおそらく間違っているのはなぜですか?
ドリップテープの油圧設計では、次の 3 つのエラーが繰り返し発生します。
1. C=150. で Hazen-Williams 方程式を使用するこの係数は硬質 PVC 電源用に調整されています。薄肉のドリップテープ-連続的な迷路流路を備えた場合、摩擦係数が著しく高くなります。に発表された研究水(MDPI) は 2 つの市販の薄肉ドリップ テープをテストした結果、ブラシウス係数は次のとおりであることが判明しました。{0}= 0.3225 から 0.3442、滑らかな剛性パイプに使用される標準の 0.3164 ではありません。教科書的な値を使用すると、摩擦損失が最大 8% 過小評価されます。
2. クリスチャンセン低減係数を無視します。ドリップテープの側面には数十または数百の出口があります。水は各エミッターからパイプから出るため、流量は長さに沿って減少します。完全な入口の流れが全長に沿って移動するかのように摩擦損失を計算すると、2 ～ 3 倍過大評価することになります。クリスチャンセン係数-がこれを修正します。
3. 圧力変動を考慮せずに公称流量を使用します。ドリップテープエミッタ（非-圧力補償型-）は q=k × H^x に従います。 10 m の高さで定格 1.38 L/h のエミッターは、6 m の高さでは約 1.07 L/h しか供給しません - 22% 低下します。 「定格」流量は、1 つの特定の圧力にのみ適用されます。
Ⅰ．任意の圧力でのドリップテープエミッターの流量を計算するにはどうすればよいですか?
非-圧力-補償ドリップテープエミッタは、エミッタ放電方程式に従います。q = k × H^x
| シンボル | 意味 | ユニット |
| q | エミッタ流量 | L/h |
| k | 放電係数 (エミッタの形状によって決定) | - |
| H | 使用圧力水頭 | 水深メートル |
| x | エミッター指数 (流量状況インジケーター) | - |
指数x圧力変化に対して流れがどの程度敏感かを示します。
| x値 | フローレジーム | それが何を意味するか |
| 0.0–0.2 | 圧力補償- | 圧力によって流れがほとんど変化しない |
| 0.4–0.6 | 乱流（ほとんどのドリップテープ） | 流れはおおよそ√Hのように変化します |
| 0.7–1.0 | 層流または長い経路- | 流れは圧力に非常に敏感です- |
最もフラットな-エミッターとラビリンスドリップテープ～で乱流の範囲に陥るx ≈ 0.47–0.57。 6 つの市販の点滴テープを調査したところ、平均 x は 0.486 でした。メーカーの k 値と x 値が公表されていない場合の推定目的のため、x = 0.5は乱流ドリップ テープ エミッタの適切なデフォルトであり、k は定格圧力での公称流量から逆算できます。{0}{1}
実験例 1: 圧力が低い場合、流量はどの程度低下しますか?
与えられる:
フラットエミッタードリップテープ、公称流量: 0.1 MPa で 1.38 L/h (≈10.2 m ヘッド)
仮定 x=0.5 (乱流エミッター)
ステップ 1 k を逆に計算します。-
k = q / H^x = 1.38 / 10.2^0.5 = 1.38 / 3.194 = 0.432
ステップ 2 0.06 MPa (≈6.1 m ヘッド) での流量を計算します。
q = 0.432 × 6.1^0.5 = 0.432 × 2.470 = 1.07 L/h
それは22% 減少定格圧力の 60% で動作するだけで、定格 1.38 L/h - から増加します。
異なる圧力でどの程度の流量が得られますか?
フラット エミッタ ドリップ テープ仕様に同じ逆算方法 (x=0.5) を使用します。-:
|
公称流量@ 10mヘッド |
k (推定) | 4mヘッド | 6mヘッド | 8mヘッド | 10mヘッド | 12mヘッド | 15mヘッド |
| 0.8 L/h | 0.253 | 0.51 | 0.62 | 0.71 | 0.80 | 0.88 | 0.98 |
| 1.1 L/h | 0.348 | 0.70 | 0.85 | 0.98 | 1.10 | 1.20 | 1.35 |
| 1.38 L/h | 0.436 | 0.87 | 1.07 | 1.23 | 1.38 | 1.51 | 1.69 |
| 2.0 L/h | 0.632 | 1.26 | 1.55 | 1.79 | 2.00 | 2.19 | 2.45 |
| 3.0 L/h | 0.949 | 1.90 | 2.32 | 2.68 | 3.00 | 3.29 | 3.67 |
注: k 値は、x=0.5. を仮定した公称仕様から推定されています。実際の値は、エミッタの形状に応じて ±5 ～ 10% 異なる場合があります。利用可能な場合は、常にメーカーが公表した k 係数と x 係数を使用してください。-
Ⅱ．ドリップテープ側面の摩擦損失を計算するにはどうすればよいですか?
ダーシー-ワイスバッハの式は、パイプ内の摩擦水頭損失を計算するための標準です。hf=f × (L/D) × (v²/2g)
| シンボル | 意味 | ユニット |
| ふふ | 摩擦損失水頭 | m |
| f | ダーシー-ワイスバッハの摩擦係数 | 無次元 |
| L | パイプの長さ | m |
| D | 内径 | m |
| v | 流速 | m/s |
| g | 重力加速度 (9.81) | m/s² |
⒈ 薄肉点滴テープの摩擦係数-
小さな直径のプラスチック パイプ（4,000 < Re < 100,000）内の滑らかな乱流の場合、摩擦係数はブラシウス-式の方程式で計算されます。f=a / Re^0.25
ここで、Re=vD/υ (レイノルズ数)、υ=は水の動粘度 (20 度で 1.01 × 10⁻⁶ m²/s) です。
係数 a はパイプのタイプによって異なります。
| パイプ/テープタイプ | 値 | ソース |
| 標準の滑らかな剛性パイプ | 0.3164 | ブラシウス（オリジナル） |
| 小径PEパイプ（12～25mm）- | 0.300–0.302 | バガレッロら。フリッツォーネら。 |
| ターボテープ（連続迷宮） | 0.3442 | レティら。 |
| 銀のドリップテープ(連続迷宮) | 0.3225 | レティら。 |
| フラット-エミッタ ドリップ テープ（推定） | 0.32–0.34 | 技術的な見積もり |
薄壁ドリップテープの内側に溶接された連続迷路により、滑らかなパイプの公式が予測する以上に摩擦が増大します。-特定のテストデータが利用できない場合は、フラットエミッタードリップテープの控えめな中間値として=0.33 を使用することをお勧めします。-
⒉ Christiansen F-複数の店舗の係数
ドリップテープの横方向は単なるパイプではなく、長さに沿って流れを流出させる等間隔の出口があります。これはクリスチャンセンの減少係数によって説明されます。hf_actual=F × hf_full_flow.エミッタが約 20 個を超える側面の場合、F ≈ 0.35 が安全な値です。
| コンセント数(N) | F |
| 1 | 0.500 |
| 5 | 0.381 |
| 10 | 0.364 |
| 20 | 0.352 |
| 50 | 0.350 |
| 100+ | 0.350 |
実施例 2: 完全な摩擦損失の計算
与えられる:
16mmフラットエミッタードリップテープ
壁の厚さ: 0.2mm;推定内径: 15.6mm (0.0156 m)
エミッタ流量: 10m ヘッドで 1.38 L/h
エミッター間隔: 30cm (0.3m)
横長：150m
入口圧力：0.1MPa（揚程10.2m）
地形: 平坦 (勾配 0%)
水温：20度
ステップ 1: エミッタの総数:
N = 150 / 0.3 = エミッタ数 500
ステップ 2: 総側方流量 (すべてのエミッターが定格流量であると仮定):
Q_合計=500 × 1.38=690 L/h =0.000192 m³/s
実際には、圧力が低下すると、横方向に沿って流量が減少します。入口流量を使用することは保守的であり、初期設計では標準的な方法です。
ステップ 3: 入口での流速:
v = 4Q / (πD²) = 4 × 0.000192 / (π × 0.0156²) = 1.00 m/s
ステップ 4: レイノルズ数:
Re=vD/υ=1.00 × 0.0156 / (1.01 × 10⁻⁶) =15,446
これは滑らかな乱流の範囲 (4,000 < Re < 100,000) にあるため、修正されたブラシウス方程式が適用されます。
ステップ 5: 摩擦係数 (フラット-エミッタ テープの場合は=0.33):
f = 0.33 / 15446^0.25 = 0.33 / 11.16 = 0.0296
ステップ 6: 全流量-の摩擦損失 (出口補正なし):
hf_raw=0.0296 × (150 / 0.0156) × (1.00² / 19.62)=0.0296 × 9615 × 0.0510 =14.50 m
ステップ 7: クリスチャンセン係数 - を適用します (N=500、F=0.35):
hf_actual=0.35 × 14.50 =5.08 m ≈ 0.050MPa
ステップ 8: テールエンドでの圧力:
P_テール=10.2 - 5.08 =5.12 m ≈ 0.050MPa
評決：テールエンド圧力 0.050 MPa は、フラット エミッタ ドリップ テープの推奨最小動作圧力 (0.05 MPa) [3] に相当します。 150m では、このラテラルは設計上の限界に達しています。フィッティング、フィルター、または高さによる追加の損失により、テールエンドが仕様を下回ります。
120mで何が変わる？120m について同じ計算を実行すると、次のようになります。
- N = 400, Q = 0.000154 m³/s
- hf_actual =3.25 m(0.032MPa)
- P_tail=10.2 - 3.25=6.95 m (0.068 MPa) → 快適マージン
Ⅲ．ドリップテープの摩擦損失にヘイゼン-ウィリアムズを使用するのはどのような場合ですか?
ヘイゼン-ウィリアムズ方程式はより単純で、灌漑設計で広く使用されています。hf=10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87)
| シンボル | 意味 | ユニット |
| ふふ | 損失水頭 | m |
| L | パイプの長さ | m |
| Q | 流量 | L/s |
| C | ヘイゼン-ウィリアムズ粗さ係数 | 無次元 |
| D | 内径 | m |
ポリエチレン点滴テープの場合、文献上の C 値の範囲は 130 ～ 150 です。UF/IFAS 拡張では、点滴灌漑の計算で 3/4- インチのポリ横線に C= 130 を使用します。
ダーシー-ワイスバッハ vs. ヘイゼン-ウィリアムズ: 点滴テープではどちらの摩擦損失式がより正確ですか?
例 2 と同じパラメータを使用します (16 mm テープ、1.38 L/h、30 cm 間隔、150 m、入口流量 0.192 L/s、D=0.0156 m):
| 方法 | HF (メートル) | テール圧力(MPa) | アムトル・デントハウス |
| ダーシー-ワイスバッハ（= 0.33） | 5.08 | 0.050 | ベースライン |
| ヘイゼン-ウィリアムズ（C=150） | 4.35 | 0.057 | −14.4%（過小評価） |
| ヘイゼン-ウィリアムズ（C=140） | 4.80 | 0.053 | −5.5% |
| ヘイゼン-ウィリアムズ（C=130） | 5.36 | 0.047 | +5.5% (過大評価) |
取り除く：Hazen-Williams with C=140-145 は、このシナリオの Darcy-Weisbach の結果を ±5% 以内で近似します。 C=150 は楽観的すぎます。 C=130 は控えめな推定値を提供します。最終的な設計については、変更したブラシウス係数を使用して常に Darcy{10}} 氏に検証してください。
Ⅳ．点滴テープを横方向にどれくらい長く貼れますか?
ドリップテープ側面の主な設計制約は次のとおりです。流量変動- 片側のエミッタ流量の最高値と最低値の差は 10% を超えてはなりません (ISO および中国の国家規格 GB/T 50485 による)。
- x ≈ 0.5 の乱流エミッターの場合、10% の流量変動は約 20% の圧力変動に対応します (Δq/q ≈ x × ΔH/H のため)。これはつまり：許容圧力変動=入口ヘッドの ±10%
- 平坦な地形の側面の場合、圧力変動全体は摩擦損失から生じるため、次のようになります。hf_allowable ≈ 0.20 × H_inlet
流量と間隔ごとのドリップテープの最大走行長はどれくらいですか?
次の表は、10% の流量変動 (20% の圧力変動) と 10m ヘッドの入口圧力を想定した、平坦な地形でのフラット エミッタ ドリップ テープの推定最大実行長を示しています。 Darcy-Weisbach と=0.33 および Christiansen F=0.35. を使用して計算
16mm テープ (推定 ID: 15.6mm):
| エミッターフロー | 間隔 | 最大ランレングス | エミッタ数 |
| 0.8 L/h | 20cm | 254m | 1270 |
| 0.8 L/h | 30cm | 327m | 1090 |
| 1.38 L/h | 20cm | 135m | 675 |
| 1.38 L/h | 30cm | 174m | 580 |
| 2.0 L/h | 20cm | 93m | 465 |
| 2.0 L/h | 30cm | 120m | 400 |
22mm テープ (推定 ID: 21.4mm):
| エミッターフロー | 間隔 | 最大ランレングス | エミッタ数 |
| 0.8 L/h | 20cm | 468m | 2340 |
| 0.8 L/h | 30cm | 603m | 2010 |
| 1.38 L/h | 20cm | 249m | 1245 |
| 1.38 L/h | 30cm | 321m | 1070 |
| 2.0 L/h | 20cm | 171m | 855 |
| 2.0 L/h | 30cm | 220m | 733 |
検証：これらの値は、メーカーが公表した同等の点滴テープ製品の最大ランレングス データと一致しています。-たとえば、Dripmax シルバー ドリップ テープ (16 mm、0.4 L/h、30 cm 間隔) では、流量変動 10%、入口 1.0 bar で 371 m と記載されています。同じ直径でのより低い流量（0.8 L/h 対 . 0.4 L/h）の計算値は短くなります。これは、間隔が狭いほどエミッターあたりの流量が大きくなり、摩擦が大きくなるため予想されます。
注記：すべての値は平坦な地形を想定しています。傾きの調整については次のセクションを参照してください。
Ⅴ．傾斜はドリップテープの圧力にどのように影響しますか?
標高の変化により、側面に沿った各点で利用可能な圧力が加算または減算されます。ΔH_elevation=± Δz
ここで、Δz は標高の変化です (上り坂の場合は正、下り坂の場合は負)。標高変化 10m ごとの圧力変化 (MPa) は次のとおりです。ΔP=0.098 MPa/標高 10m
または同等に:1m の標高=0.0098 MPa=0.1 bar ≈ 1.42 PSI
ランレングスへの実際的な影響
| スロープ | 長さ100mあたりの圧力変化 | 最大ランレングスへの影響 |
| 上り坂 0.5% | −0.0049MPa | 最大長を約 15 ～ 20% 短縮します |
| 上り坂 1% | −0.0098MPa | 最大長を約 30 ～ 40% 短縮します |
| フラット | 0 | 計算された最大長を使用する |
| 下り坂 0.5% | +0.0049 MPa | 最大長を約 15 ～ 20% 増加させます |
| 下り坂 1% | +0.0098 MPa | 最大長を約 30 ～ 40% 増加させます |
実践例 3: 1% の斜面で圧力がかかるとどうなるか?
与えられる:16mm テープ、1.38 L/h エミッター、30cm 間隔、横方向 150m、入口 0.1 MPa
| 状態 | 摩擦損失 | 標高の変化 | 正味圧力変化 | テールプレッシャー | 評決 |
| フラット | 0.050MPa | 0 | −0.050MPa | 0.050MPa | 限界で |
| 上り坂 1% | 0.050MPa | +0.015 MPa | −0.065MPa | 0.035MPa | 失敗する |
| 下り坂 1% | 0.050MPa | −0.015MPa | −0.035MPa | 0.065MPa | 余裕で合格 |
1% の上り坂では、同じ 150m の横方向の圧力が尾部 - で 0.035 MPa に低下し、最小値の 0.05 MPa を大幅に下回ります。ラテラルを約100mに短縮するか、22mmテープに切り替える必要があります。
1% の下り坂では、標高の増加により摩擦損失が部分的に相殺され、テール圧力は快適な 0.065 MPa になります。圧力制限に達する前に、これを横方向に約 200 メートルまで延長できます。
FAQ: ドリップテープの油圧設計における 5 つのよくある間違い
スペックシートの公称流量を信頼してはいけない理由
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製品仕様書に記載されている定格流量は、正確に 1 つの圧力に適用されます。 10m のヘッドで 1.38 L/h のエミッターは、6m のヘッドでは 1.07 L/h しか供給しません。設計があらゆる場所で 1.38 L/h を想定している場合、末端での水の供給を最大 22% 過大評価することになります。
修理：常に、q=k × H^x を使用して、テールエンド圧力における実際の流量を計算します。-
クリスチャンセン F ファクターをスキップするとどうなるか-
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500 個のエミッターを備えた 150 m の横方向の摩擦損失は、全長に沿った完全な流れを想定して計算した値のわずか 35% です。 F- 係数を省略すると、摩擦損失が最大 3 倍過大評価され、パイプが不必要に大きくなりすぎる可能性があります。-、あるいはさらに悪いことに、損失が膨大であり、それを「考慮に入れている」と誤った自信を与えることになります。
修理：エミッタが 20 個を超えるラテラルには F=0.35 を適用します。
標準ブラシウス係数 (= 0.3164) が点滴テープに間違っている理由
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-連続迷路や平らなエミッターを備えた薄壁のドリップ テープは、滑らかな剛性のパイプよりも摩擦が高くなります。発表された研究では、連続した迷路を持つ薄肉テープの場合、= 0.3225-0.3442- であることが示されています [1]。 0.3164 を使用すると、摩擦損失が 2 ～ 8% 過小評価されます。
修理：特定のテストデータが利用できない場合は、フラットエミッタ用の=0.33 ドリップテープ-を使用してください。
摩擦損失だけではすべてがわからない理由
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摩擦は、横方向に沿った圧力変化の 1 つの要素にすぎません。標高も同様に加算または減算できます。丘陵地では、標高を無視すると、高い地点でシステム障害が発生したり、低い地点で浸水が発生したりする可能性があります。
修理：総圧力変化=摩擦損失 ± 標高変化。常に両方を含めてください。
C=150 が点滴テープに対して楽観的すぎる理由
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C=150 は、新しく滑らかな PVC 主管に適しています。ドリップテープの側面には、エミッターが内部にあり、(薄肉テープの場合は) 圧力下で変形する断面があるため、これは楽観的すぎます。- C=150 を使用すると、ブラジウス係数を修正した Darcy- Weisbach と比較して、摩擦損失が 10 ～ 15% 過小評価されます。
修理：保守的な H-W 推定には C=130 を使用するか、さらに良いのは、Darcy-Weisbach を使用することです。
クイックリファレンス: 重要な式の概要
| 必要なもの | 式 | 主要なパラメータ |
| 任意の圧力におけるエミッタ流量 | q = k × H^x | k は公称仕様から。乱流エミッタの場合、x ≈ 0.5 |
| 摩擦損失 (ダーシー-ワイスバッハ) | hf=f × (L/D) × (v²/2g) × F | f=a/Re^0.25; a ≈ 0.33; F ≈ 0.35 |
| 摩擦損失 (ヘイゼン-ウィリアムズ) | hf=10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.87) | C=130 – 140（点滴テープ用） |
| 標高の気圧変化 | ΔP=標高 1m あたり ±0.0098 MPa | +上り坂、−下り坂 |
| 10%の流量変化に対する許容摩擦 | hf_allowable ≈ 0.20 × H_inlet | x ≈ 0.5 と仮定します |
参考文献
1. Reti, C. et al. 「連続ラビリンスを備えた薄肉ドリップテープでのヘッド損失。-」水(MDPI)、2019。PMC6925943
2. "内镶贴片式滴头流道结构参数对水力性能影响的试验研究." 节水灌溉、2023。リンク
3. ザズエタ、FS「柑橘類マイクロ灌漑システムの水圧に関する考慮事項」。 UF/IFAS 拡張、出版物 CH156。リンク
4.Dripmax シルバー ドリップ テープの技術データ。リンク
5.Rivulis T-テープ ドリップ テープの製品名と流量の計算。リンク
6.Bagarello、V. et al. 「小径プラスチックパイプの流れ抵抗に関する実験的研究」-。灌漑排水工学ジャーナル, 1997.