MODELING THE INFLUENCE OF EXTERNAL FACTORS ON THE HYDRAULIC CHARACTERISTICS OF A CLOSED IRRIGATION SYSTEM

Abstract

An example of a one-sided simplified scheme of the existing sprinkler equipment is considered. The main hydraulic characteristics of pipelines of a closed irrigation system are revealed, namely, water consumption by sprinklers, pressure losses along the length of the pipeline, and specific pressure losses. The physical properties of the liquid (water) have been discovered, which affect the hydraulic characteristics in the system. Examples of calculating the gross water consumption in the irrigation pipeline and in the distribution pipeline, taking into account the efficiency of the pipelines, are given. An example of calculating the diameter of a pipeline in individual sections, taking into account the optimal speed of fluid movement, is given. The formulas are given for calculating the pressure loss along the length and for the specific pressure loss. The tabular data of the physical characteristics of water in the temperature range 0-50 °C are given. Regression models of water density and dynamic viscosity were obtained for the analytical description of the dependences of the physical characteristics of water on temperature. A graph of the dependence of the density of water on temperature was built and it was revealed how much it changes under the influence of temperature. Discovered physical properties of water that most affect the hydraulic performance of the system. It is proved that the density of water under the influence of temperature hardly changes, and the dynamic viscosity of water changes significantly. A graph of the dependence of the dynamic viscosity of water on temperature is plotted with the calculation of the change in the considered range. The values ​​of the kinematic viscosity of water were calculated, from which the function was obtained and a graph of the dependence on temperature was plotted. The Reynolds number is calculated for diameters of 250 mm and 500 mm and a graph of the dependences of its temperature values ​​is built. The coefficients of hydraulic friction are calculated, a graph of their dependence on temperature is built and it is calculated how much they change in the considered temperature range. The values ​​of specific pressure losses and pressure losses along the length are obtained for various sections of the pipeline, graphs of the dependences of pressure losses on temperature are constructed.

Розглянуто приклад односторонньої спрощеної схеми наявного дощувального обладнання.  Виявлені основні гідравлічні характеристики трубопроводів закритої зрошувальної системи, а саме витрат води, дощувальними машинами, втрати тиску по довжині трубопроводу, питомі втрати тиску.  Виявлені фізичні властивості рідини (води), які впливають на гідравлічні характеристики в системі. Наведено приклади розрахунку витрат води брутто в зрошувальному трубопроводі та в розподільному трубопроводі з урахуванням коефіцієнту корисної дії трубопроводів. Наведено приклад розрахунку діаметру трубопроводу на окремих ділянках з урахуванням оптимальної швидкості руху рідини.  Приведені формули, необхідні для розрахунку втрат тиску по довжині та для питомих втрат тиску. Наведено табличні данні фізичних характеристик води в діапазоні температур 0-50 °C . Були отримані регресійні моделі густини води та динамічної в’язкості для аналітичного опису залежностей фізичних характеристик води від температури. Побудовано графік залежності густини води від температури та виявлено на скільки вона змінюється під впливом температури. Виявлені фізичні властивості води які більш за все впливають на гідравлічні характеристики системи. Доведено що густина води під впливом температури майже не змінюється, а динамічна в’язкість води змінюється суттєво.  Побудовано графік залежності динамічної в’язкості води від температури з розрахунком зміни на розглянутому діапазоні. Розраховані значення кінематичної в’язкості води, за якими була отримана функція та побудовано графік залежності від температури. Розраховано число Рейнольдса для діаметрів 250 мм та 500 мм та побудовано графік залежностей його значень від температури. Розраховані коефіцієнти гідравлічного тертя, побудовано графік їх залежності від температури та розраховано на скільки вони змінюються в розглянутому діапазоні температур. Отримані значення питомих втрат тиску та  втрат тиску по довжини для різних ділянок трубопроводу, побудовано графіки залежностей втрат тиску від температури.