تأثیر شکل فتحة الرشاش وضغط التشغیل على توزیع حجم القطرات

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة القاهرة، مصر.

2 أستاذ مساعد الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة- جامعة المنصورة، مصر.

3 معهد بحوث الهندسة الزراعیة – وزارة الزراعة، مصر.

المستخلص

لتوزیع أحجام القطرات أهمیة فی الحصول على الانتظامیة حیث تُزید القطرات ذات الأحجام الصغیرة کمیة الفقد الناتج من البخر والانجراف بالریاح. کما أن القطرات ذات الأحجام الکبیرة تؤثر على سطح التربة وتزید من مشکلة تصلب قشرة التربة. تمت الدراسة على مجموعة من فتحات الرشاش الغیر دائریة (المربع والمستطیل والمثلث) ومقارنتها بالفتحة الدائریة عند 4 مستویات من الضغوط المنخفضة (138، 172.5، 207، 241.5 کیلوبسکال). أوضحت النتائج أن الضغط له تأثیر مباشر على حجم القطرات فبزیادة الضغط تقل حجم القطرات لجمیع الأشکال المستخدمة. وأعطت الفتحة الدائریة قطرات تتراوح أقطارها بین 0.26، 3.79 مم وکانت القطرات الصغیرة ناتجة من الضغط العالی والقریبة من الرشاش، أما القطرات الکبیرة کانت من الضغوط المنخفضة والبعیدة عن الرشاش (عند المحیط). تأثیر الضغط کان أکثر وضوحاً على القطرات القریبة من المحیط أکثر منه على القطرات القریبة من الرشاش. أشکال الفتحات الغیر دائریة أعطت أحجام قطرات أکبر من الدائریة عند نفس النقطة، ولکن الفتحة الدائریة أعطت القطر الأکبر بسبب زیادة قطر الابتلال لها.  کما تبین من النتائج أن الفتحات الغیر دائریة تعطی قطر أکبر لأصغر قطرة مقارنة بالشکل الدائری وفی نفس الوقت تعطی قطر أصغر لأکبر قطرة عند المحیط. التباین بین أکبر وأصغر قطرة للفتحات الغیر دائریة أقل من تلک الفتحات الدائریة وذلک عند کل مستویات الضغوط المختبرة. أوضحت النتائج أنه یمکن تقلیل الضغط من 178 کیلوبسکال إلى 148 کیلوبسکال للحصول على قطرات لا تتعدى 3مم (الموصی بها) عند تحویل الرشاش من الفتحات الدائریة إلى الفتحات الغیر دائریة مما یخفض الطاقة المستخدمة بنسبة 16.85%. فی حالات الأراضی التی تتأثر بشکل أکبر وتحتاج إلى قطرات لا تتعدى 2.5 مم فیلزم تشغیل الرشاشات ذات الفتحات الدائریة على ضغط 231 کیلوبسکال بینما الفتحات المثلثة والمستطیلة تحتاج إلى 138 کیلوبسکال مما یوفر 40.26% من الطاقة اللازمة للضخ.
توصی الدراسة باستخدام فتحات الرشاش ذات الشکل المثلث أو المستطیل بدلاً من الشکل الدائری للوصول إلى حجم قطرات مناسب (قطر أصغر قطرة لا یقل عن 0.5 مم وقطر أکبر قطرة لا یزید عن 3 مم) وذلک عند التشغیل على ضغوط منخفضة لتوفیر الطاقة اللازمة للتشغیل.

الموضوعات الرئيسية


ASABE Standards 2006. Standards Engineering Practices Data. Procedure for sprinkler testing and performance reporting. S398.1. PP 933-935.Adopted and published by the American Society of Agricultural and Biological Engineers. 53rd. Edition. ASABE, St.Joseph, MI, USA.
Chen, D.and W. W. Wallender. 1985. Droplet size distribution and water application with low-pressure sprinklers.  Transactions of the ASAE 28 (2): 511-516.
Dadiao. C. and W. W. Wallender 1985. Droplet Size Distribution and Water Application with Low-Pressure Sprinklers. Transactions of the ASAE 28 (2): 511-516.
Ediing, R.J. 1985. Kinetic energy, evaporation and wind drift of droplets from low pressure irrigation nozzles. Transactions of the ASAE 28 (5): 1543-1550.
Eigel, J. D. I. D. Moore  1983. A simplified technique for measuring raindrop size and distribution. Transactions of the ASAE 26(4):1079-1084.
Hall, W. A. and P. A. Boving. 1956 . Non-circular orifices for sprinkler irrigation. Agricultural Engineering 37 (1) : 27-29.
Heernann, D.F. and R.A. Kohl, 1981. Fluid Dynamics of sprinkler Systems. PP 583-618 Cited from Design and operation of farm irrigation systems. 859 P. Ed. M. E. Jensen. An ASAE Monograph, No.3, ASAE, 2950 Niles Rd. St. JosephMI, USA.
Hills, D., and Y. Gu 1989 . Sprinkler volume mean droplet diameter as a function of pressure.  Transactions of the ASAE 32 (2) : 471-476.
Ismail, S.M. 1986. Kinetic energy of water droplets at terminal velocity under fixed and revolving sprinkler. Misr J. Ag. Eng. ,3 (4): 43-57.
Jiusheng Li and Hiroshi Kawano, 1995.  Simulating Water-Drop Movment From Noncircular Sprinkler Nozzles.  J. Irrig. Drain. Div. ASCE 121 (2): 152-185.
Jiusheng Li, Kawano H. and Yu, K. 1994. Droplet size distributions from different shaped sprinkler nozzles. Transactions of the ASAE 37(6): 1871-1878
Kincaid, D. C., K. H. Solomon, and J. C. Oliphant. 1996. Drop size distributions for irrigation sprinklers. Transactions of the ASAE 39 (3): 839-845.
Kohl, R. A.  1974 . Drop size distribution from medium-size agricultural sprinklers. Transactions of the ASAE 17 (4): 690-693.
Nawaby, A. S.  1970 . A method of direct measurement of spray droplet in an oil path. J. Agric. Engr. Res. 15(2): 182-184.