叠片过滤器水头损失变化规律及杂质拦截特征

为避免叠片过滤器在工程应用中出现水头损失激增导致过滤器频繁冲洗造成水量和能量损耗现象,该研究对5种流速（0.37、0.40、0.43、0.46和0.49 m/s）、5种沙粒浓度（0.10、0.15、0.20、0.25和0.30 g/L）与5种沙粒级配的中值粒径（49、66、82、100和127 μm）条件下叠片过滤器的水力性能和过滤性能开展全试验。根据不同工况下过滤器的水头损失、拦沙量、拦截沙粒粒径以及拦截沙粒位置分布情况,利用回归分析法确定了清水和含沙水条件下水头损失的计算方法,探究不同沙粒粒径范围引起水头损失显著增加的敏感流速和水头损失变化原因,并分析叠片流道拦截沙粒粒径及拦截沙粒位置分布。结果表明：1）清水条件下过滤器局部水头损失系数为一定值,水头损失仅与有效过水面积有关,含沙水条件下水头损失与流速和沙粒浓度相关,并得出三者之间的关系,决定系数达到0.90以上;2）0～50、>50～75、>75～100、>100～125和>125～150 μm的沙粒粒径引起水头损失显著增加的敏感流速分别为0.37、0.40、0.43、0.46和0.49 m/s;3）水头损失和拦沙量的相关性较强,二者在沙粒粒径越大的含沙水下受流速的影响程度越小;4）0～65 μm的沙粒可穿出流道,>65～100 μm的沙粒能够被流道截留,叠片拦截最小沙粒粒径与流道最小截面内切圆直径关系为1∶1.8,>100～125 μm的沙粒易堆积流道进口处,>125～150 μm的沙粒无法进入叠片。研究可为不同灌溉参数设置下合理配置和使用叠片过滤器提供参考。     

滴灌系统叠片过滤器结构参数优化

针对不同级配含沙水和灌水器类型的叠片过滤器结构选型问题,该研究选取常用叠片过滤器,通过组合不同叠片数量改变相邻叠片间孔径,设计了多种不同泥沙处理能力的过滤器。对5种泥沙粒径级配条件下5种孔径叠片过滤器的性能开展试验研究,根据不同工况下叠片过滤器运行周期内的水头损失、堵塞时段水头损失增长速率、过滤器的堵塞均匀度以及灌水器流量偏差率等指标,采用模糊数学综合评价方法,构建综合考虑灌溉含沙水、叠片过滤器和滴灌灌水器的多目标评价模型。结果表明：基于叠片孔径可调的过滤器可以实现拦截不同粒径范围泥沙的目标,5种孔径过滤器拦截泥沙粒径(拦截率大于90%的沙粒段中最小粒径级配的中值粒径)分别为49、82、100、127和150 μm;随着过滤器孔径减小,粒径越细小的含沙水对水头损失增大作用越显著。不同级配含沙水和灌水器类型条件下叠片过滤器性能综合评价结果与试验结果相符,通过对综合评价指标值排序,筛选出灌溉含沙水、过滤器、灌水器三者最优的匹配方式,能够同时实现灌水器堵塞程度轻微和过滤器性能稳定。提出的叠片过滤器结构参数配置决策方案,可为叠片过滤器的合理配置和使用提供参考。