فشار بحرانی مورد لزوم در لوله اصلی

فشار آب در هر نقطه از لوله اصلى عبارت است از حاصل جمع مقادير زير:

- فشار مورد لزوم درنقطه‌اى که در جهت جريان بعد از نقطه مورد نظر قرار گرفته است

- افت اصطکاک بين نقطه مورد نظر و نقطه بعدى روى لوله اصلي

- افزايش رقوم ارتفاعى بين نقطه مورد نظر و نقطه بعى روى لوله اصلي

- افزايش بار سرعت (ارتفاع نظير سرعت) بين نقطه مورد نظر و نقطه بعدى روى لوله اصلي.

اين توصيف را مى‌توان با معادله (۱۳) نشان داد که در آن نقطه مورد نظر با علامت i و نقطه بعدى در جهت جريان که روى لوله اصلى قرار گرفته است با علامت n مشخص شده است:

(معادله ۱۳):

Hi = Hn + hf-in + He-in + Hv-in

که در آن:

H_i = بار فشار مورد لزوم در نقطه i، بر حسب متر، m

H_n = بار فشارى مورد لزوم درنقطه n، بر حسب متر، m

h_f-in = افت اصطکاک بين نقطه iو n بر حسب متر، m

H_e-in = افزايش رقوم ارتفاعى بين نقطه i و n برحسب متر، m

H_v-in = افزايش بار سرعت بين نقطه i و n بر حسب متر، m

بار سرعت در نقطه i از فرمول (۱۴) محاسبه مى‌شود:

(معادله ۱۴):

Hv-i = (vi)2 / 2g = (vi)2 / 2(9.807 m/s2)

که در آن:

V_i = سرعت جريان در نقطه i بر حسب متر در ثانيه، m/s

بار سرعت معمولاً کوچک و قابل صرف‌نظر کردن است مگر آنکه بخوايم طراحى با دقت بسيار زياد انجام شود. بنابراين براى آنک بتوانيم فشار را در يک نقطه از لوله اصلى (i) محاسبه کنيم بايد فشار در نقطه پايين دست (n) را داشته باشيم. بدين‌ترتيب محاسبه فشار در لوله اصلى را بايد از انتها شروع کنيم و به سمت پمپ که نقطه اوليه است برويم. نقطه بحرانى در لوله اصلى نقطه‌اى است که با توجه به اصطکاک بين پمپ و آن نقطه بيشترين فشار را لازم داشت هباشد. پمپ بايد چنان فشارى را توليد کند که نياز لوله اصلى درنقطه بحرانى تأمين شود. فشار مورد لزوم براى پمپ از جمع اجزاء زير به‌دست مى‌آيد:

- فشرا مورد لزوم درنقطه بحرانى در لوله اصلي

- مقدار کل افت اصطکاک بين پمپ و نقطه بحرانى روى لوله اصلي

- افزايش رقوم ارتفاعى بين پمپ و نقطه بحرانى (درصورت کاهش ارتفاع با علامت منفى در نظر گرفته مى‌شود)

- افت اصطکاک بين سطح آب پمپاژ و خط محور پمپ

- بار سرعت در نقطه بحرانى در لوله اصلى

مجموع اين مقادير عبارت است از بار کل ديناميکى پمپ. به‌لحاظ تئورى مى‌بايست بار کل ديناميکى براى تمام نقاط لوله اصلى محاسبه شود و نقطه‌اى که بار کل ديناميکى آن حداکثر باشد نقطه بحرانى لوله اصلى ناميده مى‌شود. شکل فرمولى (۱۵) به صورت فرمول (۱۵) است:

(معادله ۱۵):

TDHi = Hi + hf-pi + He-si + hf-s + (vi)2 / ( 2g )

که در آن:

TDH_i = بار کل ديناميکى مورد لزوم براى نقطه i برحسب متر، m

h_f-pi = افت اصطکاک از پمپ تا نقطه i بر حسب متر، m

H_e-si = افزايش رقوم ارتفاعى از سطح آب در منبع تا نقطه i بر حسب متر، m

h_f-s = افت اصطکاک در قسمت مکش پمپ، m

پمپ بايد قادر باشد حداکثر بار ديناميکى محاسبه شده را با توجه به ميزان دبى ايجاد نمايد تا فشار لازم در تمام نقاط لوله اصلى تأمين گردد. چنانچه فشار در نقطه بحرانى لوله اصلى کافى باشد بقيه نقاط لوله اصلى نيز از فشار کافى برخوردار خواهند بود.

در بعضى شرايط چنانچه فشار در نقطه بحرانى به حد کفايت باشد فشار در سايرنقاط سيستم بيشتر از حد لازم شده و اين امر باعث مى‌شود دبى در لاترال‌ها و آب‌پاش‌هايى که به اين نقاط وصل مى‌شوند افزايش يابد. براى رفع اين مشکل دو راه حل وجود دارد. يکى اينک در ابتداى لاترال يعنى محلى که لاترال از لوله جدا مى‌شود شير تنظيم فشار يا رگولاتور(Regulator) نصب کنيم و ديگر آنکه شير ورود آب به لاترال (هيدرانت Hydrant) را طورى تنظيم نمائيم تا اين اثر را جبران نمايد. رگولاتور يا تنظيم شير بايد فشار در مدخل لاترال را طورى تنظيم کند که مقدار آن برابر مقدارى باشد که با معادله H_m = H_a + [0.75 ( H_f + H _e )+ H_r ] 9.807 kpa/m محاسبه مى‌شود. اين روش براى تقليل فشار در قسمت‌هايى از لوله اصلى که در آن فشار بيش از اندازه است مناسب‌ترين روش تصحيح در سيستم‌هاى آبيارى کوچک است.

در سيستم ‌هاى آبيارى بزرگ توصيه مى‌شود فشار آب در نقاط بحرانى به‌صورت موضعى افزايش داده شود. اينکار از طريق نصب پمپ‌هاى بوستر در داخل لوله‌هاى اصلى مى‌تواند صورت گيرد. يعنى لزومى ندارد که فشار طورى طراحى شود تا حتى در نقطه بحرانى لوله نيز کفايت کند بلکه مى‌توان فشار را کمتر گرفت. در عوض در نقاط کم فشار پمپ بوتستر نصب کرد. در واقع مى‌بايست اين دو گزينه از نظر اقتصادى بررسى شده و مناسب‌ترين آنها انتخاب گردد.