一种测量全射流喷头气体含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有关全射流喷头参数的测量方法，尤其是一种测量全射流喷头气体含 量的方法。
【背景技术】
[0002] 全射流喷头是我国自主研发的的新型节水灌溉设备，其工作原理和喷洒水舌破碎 机理不同于其他喷头。全射流喷头在工作过程中包括直射和步进两个状态，初始为直射状 态，当喷头一侧取得足够的气体时使该侧形成高压区，另一侧由于压力损失进气量较少压 力较低，故喷头两侧形成了压差，使水流呈现步进状态从而推动喷头的旋转。
[0003] 对于全射流喷头，喷头气体含量的多少不仅决定了喷头是否能稳定工作，并且直 接影响其射程和水量分布、水滴分布等喷头外部流场水力特性，若气体含量不足喷头两端 形成的压差较小，则不能为喷头提供足够的驱动力驱使喷头旋转，不能使喷头稳定工作。此 外，气体含量对喷头的外部特性有较大影响，若气体含量变大，喷头射程减小，水量分布会 更加均匀，水滴直径也会变小。然而目前测试气体流量的仪器只能测试流量较大的气体流 量，而全射流喷头的气体含量较少，无法在实验时用仪器测得。因此，目前对全射流喷头的 研宄主要依靠经验设计进气孔的位置和大小，观察喷头是否能完成旋转工作，忽略其对重 要水力性能参数的影响，这对喷头的设计与优化是不利的。
[0004] 如上所述，在设计过程中，由于不清楚全射流喷头气体含量的大小以及对喷头性 能的而影响，就不能通过科学了解气体含量的手段进行有效的解决，从而对影响喷头性能 的各参数进行综合分析、优化、设计出性能优良的喷头。因此，本发明提出了一种测量全射 流喷头气体含量的方法以解决上述问题，具有很重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是全射流喷头的气体含量由于喷头工作时的气体含量 量小，工况复杂，现有的仪器设备不能直接测量全射流喷头气体含量的问题。基于上述目 的，本发明提供了一种测量全射流喷头气体含量的方法，包括下列步骤：
[0006] (a)试验开始前，利用导管将全射流喷头的信号嘴与入水嘴连接在一起，调节信号 嘴的取水位置使其取到信号水；设定喷头的工作压力，使全射流喷头保持在稳定工作的状 态；当全射流喷头不能保持在稳定工作的状态时，则需要重新调整信号嘴的取水位置，进气 孔位置及进气孔大小，直至全射流喷头保持在稳定的工作状态。所述全射流喷头的稳定工 作状态为喷头旋转稳定、步进稳定，旋转速度均匀的状态。考虑到工作刚开始时信号嘴取到 的信号水流可能不够稳定的情况，需要在喷头设定工作压力下稳定工作10分钟以上之后 再开始测量采集试验数据。
[0007] (b)喷头每步进一次所用时间的测量：喷头在工作时在直射状态及步进状态均会 从外界空气中吸入气体。因此，读取全射流喷头旋转n周的时间Tji = 1，2,3…m)，重复上 述测量工作m次，并分别测量出喷头每次完成总步进次数Ni(i = 1，2, 3…m)。根据测量结 果得到喷头每步进一次所花的时间
。所述读取的全射流喷头总步进次数Ni为大 于或等于1次。所述读取的全射流喷头旋n周为大于或等于1次所述重复测量工作m次为 大于或等于1次。
[0008] (c)导管内水流量的计算：测量导管内水流量时保持导管与信号嘴的连接，断开 导管与入水嘴的连接，使全射流喷头保持在直射状态抽取信号水，测量出一段时间t '内 所能接收到的信号水量q，则导管水平均流量为
'P为经验系数，一般取〇. 8~ 0. 95〇
[0009] (d)平均气体流量的计算：喷头由于主射流两边的压差而不断吸气，而气体为可 压缩气体，气体流量随着压差的变化而变化，但是在整个喷头工作状态中，气体流量呈周期 性变化。因此，气体流量可简化为平均气体流量，则平均气体流量为
|式 中Uk为空气的动力粘性系数，常温下取1.983Xl(T5Pa* S，yi为水的动力粘性系数，常温 下取0. 839X 10_ 3Pa ? s，d为导管直径，1为导管长度。
[0010] (e)全射流喷头气体含量的计算：通过平均气体流量可求得全射流喷头的气体含 量，将步骤（b)中的时间T'，步骤（d)中的％带入公式Q = QgT'即可求出全射流喷头的气 体含量。
[0011] 本发明技术效果：本发明涉及一种测量全射流喷头气体含量的方法，操作简便，能 够较为准确的快速测量全射流喷头的气体含量，解决了难以用仪器测量全射流喷头气体含 量的问题，为进一步研宄全射流喷头外部喷洒特性，优化喷头结构，提供理论依据。
【附图说明】
[0012] 图1是显示本发明实施例的测量全射流喷头气体含量方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明提供一种测量全射流喷头每次步进气体含量的方法。为让本发明的上述和 其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实例，并配合所附图式，做详细说明 如下。
[0014] 如图1所示，首先，选取了 30PXH全射流喷头作为试验样机，试验开始前，利用导 管将全射流喷头的信号嘴与入水嘴连接在一起，调节信号嘴的取水位置使其取到信号水， 设定喷头的工作压力300kPa，导管长度为0. 35m，内径3mm，位差为2. 8mm，射流元件长度为 22mm，喷嘴直径4mm。使全射流喷头保持在稳定工作的状态。在喷头稳定工作了 20分钟之 后开始测量试验数据。
[0015] 接着，读取全射流喷头每转10圈所用的时间及步进次数3次，测量出的步进次数 分别为65, 58,63。根据测量结果得到每次步进所花的时间9. 677s。
[0016]接着，保持导管与信号嘴的连接，断开导管与入水嘴的连接，使全射流喷头保持在 直射抽取信号水的状态，测量出相应时间lmin内所能接收到信号水量为195ml，则导管中 的水流平均速度为0. 414m/s，P取0. 9。导管内水流量为3. 25ml/s。
[0017] 则喷头取气时的平均压差为平均流量为0. 06149ml/s，则全射流喷头步进一次时 喷头中的气体含量为〇. 595ml。
[0018] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范 围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
【主权项】
1. 一种测量全射流喷头气体含量的方法，包括下列步骤； (a)试验开始前，利用导管将全射流喷头的信号嘴与入水嘴连接在一起，调节信号嘴的 取水位置使其取到信号水，设定喷头的工作压力，使全射流喷头保持在稳定的工作状态； 化）喷头每步进一次所用时间的测量；读取全射流喷头旋转n周的时间Ti(i= 1，2, 3--m)，重复上述测量工作m次，并分别测量出喷头每次完成总步进次数Ni(i= 1，2, 3…m)，得 到喷头每步进一次所花的时间(C)导管内水流量的计算：保持导管与信号嘴的连接，断开导管与入水嘴的连接，使全 射流喷头保持在直射状态抽取信号水，测量出一段时间t^内所能接收到的信号水量q，则 导管内水平均流量为a=9^^，式中，^为经验系数，一般取0. 8~0. 95 ; (d) 平均气体流量的计算：气体流量可简化为平均气体流量，则平均气体流量为式中，Wk为空气的动力粘性系数，常温下取1.983X1(T中a-s，为水 的动力粘性系数，常温下取0. 839X1(T3化?S，d为导管直径，1为导管长度； (e) 全射流喷头气体含量的计算：通过平均气体流量则可求得全射流喷头的气体含量 Q=Q/。2. 根据权利要求1所述的测量全射流喷头气体含量的方法，其特征在于：全射流喷头 的工作的状态不稳定时，需要重新调整信号嘴的取水位置，进气孔位置及大小。3. 根据权利要求1或2所述的测量全射流喷头气体含量的方法，其特征在于；所述全 射流喷头稳定的工作状态为喷头旋转稳定、步进稳定，旋转速度均匀。4. 根据权利要求1所述的测量全射流喷头气体含量的方法，其特征在于：在设定喷头 稳定工作整个实验过程的1/4-1/2时间之后再开始测量收集试验数据。5. 根据权利要求1所述的所述的测量全射流喷头气体含量的方法，其特征在于：所述 读取全射流喷头工作过程中的总步进次数n为大于或等于1次，所述重复测量工作m次为 大于或等于1次。
【专利摘要】本发明涉及有关全射流喷头参数的测量方法，尤其是一种测量全射流喷头气体含量的方法。首先，利用导管将全射流喷头的信号嘴与入水嘴连接在一起，使全射流喷头保持在稳定工作的状态。接着，读取全射流喷头旋转n周的时间Ti，步进次数为Ni，重复上述测量工作m次，并分别测量出喷头每次完成总步进次数Ni，得到喷头每步进一次所花的时间T'。接着，保持导管与信号嘴的连接，断开导管与入水嘴的连接，测量出信号水取水流量。接着，计算出取气是的平均气体流量。最后得到每步进一次喷头的气体含量。
【IPC分类】G01N33/00
【公开号】CN104931650
【申请号】CN201510267930
【发明人】刘兴发, 朱兴业, 刘俊萍, 袁寿其, 田坤, 鲍亚
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月22日