Фертигация — simultaneous application of water and dissolved fertilizers через систему орошения. Чтобы удобрение достигло самого удалённого участка грядки или поля, необходимо оставить систему включённой достаточно долго, чтобы объём жидкости, содержащей удобрение, вытеснил весь объём системы. Ниже описан практический метод расчёта этого времени, основанный на измеряемых характеристиках трубопровода и расходе воды.
Какие параметры нужны для расчёта
Для определения времени работы системы потребуются следующие данные:
- Внутренний диаметр труб (мм) – дi.
- Длина каждого участка трубопровода (м) – L.
- Объём бака или смесителя, в котором готовится рабочий раствор (л) – Vtank.
- Реальный расход воды системы при рабочем давлении (л/ч) – Q.
- Наличие дополнительных ёмкостей (фильтры, регуляторы, манометры) – их внутренний объём также суммируется.
Если система состоит из нескольких секций с разными диаметрами, каждый участок рассчитывается отдельно, а затем объёмы суммируются.
Формула расчёта времени прохождения
Объём жидкости, заполняющей трубопровод, определяется как сумма цилиндрических объёмов всех участков:
Vpipe = Σ [π · (di/2)² · L]
Общий объём системы:
Vtotal = Vpipe + Vtank + Vдоп
Время, необходимое для вытеснения этого объёма при постоянном расходе Q, находится из простого соотношения:
t = Vtotal / Q
Где:
- t – время работы системы (ч).
- Vtotal – общий объём системы (л).
- Q – расход воды (л/ч).
Полученное значение обычно выражают в часах и минутах; для практического использования удобно перевести в минуты (t·60).
Пошаговый порядок действий
- Измерьте внутренний диаметр каждой трубы (можно использовать штангенциркуль или таблицу производителя). Запишите значение в миллиметрах и переведите в метры (дi [m] = дi[mm] / 1000).
- Измерьте длину каждого прямого участка между фитингами, коленами или изменением диаметра. Суммируйте длины для каждой группы одинакового диаметра.
- Для каждого участка вычислите объём: V = π · (di/2)² · L. Результат будет в кубических метрах; переведите в литры (1 м³ = 1000 л).
- Сложите объёмы всех участков – получите Vpipe.
- Добавьте объём бака с рабочим раствором и объём любых дополнительных устройств (фильтры, регуляторы, манометры). Это даст Vtotal.
- Запустите систему на рабочее давление и измерьте реальный расход воды Q. Для этого можно воспользоваться счётчиком потока или измерить время заполнения известной ёмкости (например, 10‑литрового ведра) и перевести в л/ч.
- Подставьте полученные значения в формулу t = Vtotal / Q. Получите время в часах.
- Для надёжности добавьте небольшой запас (10‑20 %) на выравнивание концентрации и компенсацию возможных потерь давления: tfinal = t · 1,15.
- Запустите систему с удобрением и оставьте её включённой на полученное времяfinal. После этого удобрение должно достичь самых удалённых точек.
Пример расчёта для капельной системы
Допустим, у вас капельная линия с następuющими параметрами:
- Внутренний диаметр трубы – 16 мм (0,016 м).
- Общая длина линии – 120 м (одна секция).
- Объём бака с рабочим раствором – 20 л.
- Реальный расход системы при давлении 1,0 бар – 300 л/ч.
Расчёт объёма трубы:
Vpipe = π · (0,016/2)² · 120 ≈ 0,0241 м³ = 24,1 л.
Общий объём:
Vtotal = 24,1 л + 20 л = 44,1 л (добавочные устройства не учитываем).
Время без запаса:
t = 44,1 л / 300 л/ч ≈ 0,147 ч = 8,8 мин.
С запасом 15 %:
tfinal = 8,8 мин · 1,15 ≈ 10,1 мин.
Таким образом, достаточно оставить систему включённой около 10 минут после начала подачи удобрения, чтобы оно достигло конца линии.
Ограничения и предположения
Метод основан на следующих упрощениях, которые следует иметь в виду:
- Расход Q считается постоянным на всём протяжении работы. В реальности он может немного меняться из‑за падения давления вдоль линии; поэтому измеряйте расход при рабочем давлении, близком к тому, которое будет при fertigation.
- Поток считается ламинарным и равномерным по сечению трубы. При высоких скоростях или шероховатых поверхностях могут возникать локальные зоны застоя, но для большинства капельных и низконапорных систем это незначительно.
- Отсутствие значительных утечек или частичного засорения emitters. Если такие проблемы присутствуют, реальное время прохождения может увеличиться.
- Удобрение полностью растворено и не осаждается в трубах. При использовании poorly soluble удобрений необходимо предварительно фильтровать раствор или выбирать более soluble формы.
Если любое из этих условий не выполняется, полученное время следует рассматривать как нижнюю границу и увеличивать его empiriquement, наблюдая за моментом arrival of a tracer (например, пищевого красителя) в конце линии.
Как проверить правильность расчёта на практике
Наиболее простой способ подтвердить расчёт – использовать визуальный или химический трассер:
- Приготовьте небольшую партию рабочего раствора с добавлением безвредного пищевого красителя (например, кофеина или безопасного пищевого красителя) в той же концентрации, что и удобрение.
- Запустите систему с этим раствором и засеките время, когда цвет впервые появится на самом удалённом emitters или в конце линии.
- Сравните измеренное время с рассчитанным tfinal. Если разница менее 10‑15 %, расчёт считается корректным. При большем расхождении проверьте реальный расход Q и наличие утечек или засоров.
Такой тест можно выполнять периодически (например, перед каждым сезоном) чтобы убедиться, что система не изменила свои гидравлические характеристики.
Типичные ошибки при расчёте
- Использование номинального расхода вместо измеренного. Производители часто указывают расход при идеальном давлении; реальное значение может быть ниже из‑by‑за потерь давления в фильтрах и коленах.
- Не учитывают объём бака или смесителя. Если бак не опорожняется перед началом fertigation, часть раствора остаётся в нём и не участвует в прошивке системы.
- Суммируют длины, но забывают перевести диаметр в метры. Ошибка в единицях приводит к завышению или занижению объёма в десятки раз.
- Не учитывают изменение диаметра на участках. Разные секции труб требуют отдельного расчёта объёма.
- Пренебрегают запасом времени. Даже при идеальных условиях смешивание и выравнивание концентрации требуют нескольких дополнительных минут.
Что делать дальше
После того как вы определили необходимое время работы системы, включите его в ваш график fertigation:
- Запишите полученное tfinal в журнал полива и удобрений для каждой зоны или линии.
- При изменении длины линии, диаметра трубы или насоса пересчитайте объём и время.
- Если вы меняете тип удобрения на менее растворимое, проведите тест с трассером, чтобы убедиться, что время остаётся достаточным.
- Регулярно проверяйте расход воды (раз в месяц) и корректируйте время при отклонениях более 5 %.
Главный принцип: время работы системы должно быть не меньше отношения общего объёма системы к реальному расходу воды, плюс небольшой запас для выравнивания концентрации. Следуя этому правилу, вы обеспечите равномерное распределение удобрений по всей обрабатываемой площади и избежите как недостатка, так и локального передозирования.