滴灌系统网式与叠片式过滤器工作性能及影响因素研究

发布时间：2020-07-25 17:22

【摘要】：滴灌是一种高效节水灌溉技术,但由于滴灌灌水器的流道或孔口尺寸微小,容易发生堵塞。为了防止和减缓堵塞,滴灌系统首部需设置过滤器。过滤器作为滴灌系统的关键性设备,其工作性能直接影响整个滴灌系统运行效果。研究过滤器的工作性能及影响因素对保证滴灌系统长期正常稳定运行具有重要的指导作用和实用价值。本文以网式120目、网式150目、叠片120目、叠片150目过滤器为研究对象,进行了不同流量下的过滤器水力性能及不同泥沙含量和流量条件下和随水施肥条件下过滤器的过滤性能试验,并应用计算流体动力学方法进行了过滤器内流场数值模拟研究,得到以下主要结论:(1)通过过滤器水力性能试验,得到了清水条件下四种过滤器水头损失随流量变化的曲线,结果表明:四种过滤器的局部水头损失均随着系统过流量的增加而增加。相同流量时,4种过滤器的局部水头损失不同,其大小顺序为:hj叠150hj叠120hj网150hj网120。(2)根据网式及叠片式两类过滤器的内流场数值模拟结果,发现过滤器的过滤元件附近流速分布很不均匀,整个过滤面过滤不均匀,导致过滤效率降低;过滤器的水头损失主要来自于过滤元件的阻力以及过滤器进出口与筒体连接处的边界变化;过滤器的筒体底部流速几乎为零,该区域极易沉积泥沙。(3)浑水条件下过滤器的局部水头损失随运行时间呈现先缓慢后急剧增加的趋势。系统运行时间随流量含沙量的增加变短。试验中网式120目适宜运行时间较长,一般情况下能满足一次灌水要求,无需进行冲洗。从过滤器对泥沙的处理情况来看,过滤器的除沙率随流量增大而减小,除沙率在不同含沙量下变化并不明显,对高目数过滤器除沙率大于低目数的,叠片过滤器的除沙率高于网式过滤器。(4)在随水施肥过程中,施用磷肥时,120目网式过滤器在灌水90min时发生堵塞,而120目叠片过滤器在灌水初始就发生堵塞,不满足滴灌施肥的要求。堵塞过程由物理堵塞和化学堵塞共同作用引起的,发生堵塞的过滤元件上堵塞物质的分布不均匀。(5)运用FLUENT软件对网式和叠片过滤器进行结构优化,结果表明通过改变过滤器的进出口管道与筒体见的夹角可以适当减小网式过滤器的水头损失,同时可以改善过滤器内部流动状态,在网式过滤器进口夹角为90°时,水头损失有所减小,同时改善了滤网周围的水流速度分布;当叠片过滤器进口为90°时,过滤器水头损失没有明显减小,过滤器内部漩涡减少。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S275.6
【图文】：

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一些研究单位和生产厂商研制和开发出了一类新型的叠片式过滤利用数量众多的带有凹槽的塑料环形盘锁紧叠在一起形成圆柱滤芯，当片时，利用片壁和凹槽来聚集及截取杂物。片槽的复合内截面提供了类中产生的三维过滤，其过滤效果很好，但水头损失较大。同时，对加工要的制造厂商都在以色列、西班牙、美国等发达国家，国内使用的大器都是从国外进口产品。在当前的微灌过滤系统中，为了减轻过滤器的力旋流器（即离心式过滤器）作初级过滤，除去水中密度较大的固体颗8；张国祥等 1992）。据所用的材料和过滤方式，目前微灌系统常用过滤器可分为：砂石过滤器、筛网式过滤器、叠片式过滤器。石过滤器又称作砂介质过滤器，主要由进、出水口、过滤罐体、砂床和成。过滤原理是通过一层或数层不同粒径级配的砂石作为过滤介质，来物。砂石过滤器的优点是过滤能力强，适用范围广。不足之处在于占用空较高。在所有过滤器中，用砂石过滤器处理水中有机杂质和无机杂质最于初级过滤。

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技术路线

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第二章研究方法与试验布置第二章研究方法与试验布置2.1 材料与装置试验在西北农林科技大学水力学实验大厅进行，试验装置由具有搅拌功能的蓄过滤器、水泵、精密压力表、干管、支管等设备构成。其中，水箱为直径0.78 m，高m的圆柱形箱体，箱体底部设有排水阀以便试验结束后清洗水箱；水泵额定扬程为3精密压力表的精度等级为0.25级，量程为0-0.25MPa。过滤器包括网式过滤器和叠片器两类，每一类有120目和150目2个规格共4种过滤器。试验用水为经过比较完善的处理且水质良好的自来水。配置含沙水所需土样为天然河沙，取自渭河，其颗粒级配粒径小于0.045 mm的颗粒占33.42%，在0.045~0.075 mm的颗粒占45.66%，粒径为0.075~0.1 mm的颗粒占8.63%，粒径为0.1~2 mm的颗粒占12.29%。试验所用肥料均为间常用肥，分别为N肥（尿素）、P肥（过磷酸钙）、K肥（氯化钾）。

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