Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi Cilt:37 Cilt:2-3 2000 Türkiye de Üretilen ve Yaygın Olarak Kullanılan Farklı Yapım Özelliklerine Sahip Damlatıcıların Teknik Özellikleri ve Yapım Farklılıkları Vedat DEMİR 1 Hüseyin YÜRDEM 2 ÖZET Bu çalışmada ülkemizde üretilen ve yaygın olarak kullanılan farklı yapım özelliklerine sahip damlatıcıların teknik özellikleri ve yapım farklılıkları ortaya konulmuştur. Bu konuda genellikle, ithal edilerek ülkemizde kullanılan damlatıcılarla ilgili araştırmalar yapılmıştır. Bu çalışmada ise, yaygın olarak kullanılan ithal damlatıcılarla birlikte son yıllarda ülkemizde büyük plastik firmaları tarafından üretimi gerçekleştirilen toplam 32 adet damlatıcı ele alınarak karşılaştırmalı değerler verilmiştir. 1. GİRİŞ Damla sulama sistemleri, uygun bir şekilde dizayn edildiğinde su, eş bir dağılımla verilebilmekte, böylece diğer sulama yöntemlerine göre önemli avantajlar sağlamaktadır. İdeal bir damla sulama sistemi ise, bütün damlatıcılardan eşit miktarda su çıkışının sağlanması ile oluşmaktadır. Eş su dağılımının sağlanamamasında etkili olan faktörler; damlatıcı ve hidrolik sistem faktörleri olmak üzere iki grup altında toplanabilir. Damlatıcı faktörleri, damlatıcılar arasında debinin değişmesine neden olan faktörlerdir. Bunlar; basınç ve su sıcaklığı, damlatıcı yapımının tek düze olmaması, damlatıcı konstrüksiyonu ve montajdaki değişim, damlatıcıların kısmen veya tamamen tıkanması ile kurulan tesiste yer alan damlatıcı sayısıdır. Debi değişimi ve damlatıcı yapımının tek düze olması, eş su dağılımı üzerinde oldukça etkili olmaktadır. Genel olarak bir damlatıcının debisi damlatıcıya giren suyun giriş basıncına bağlıdır. Bir çok araştırmacı tarafından damlatıcının giriş basıncı ile damlatıcı debisi arasındaki ilişki; X q=kh [1] eşitliği ile ifade edilmektedir. Eşitlikte; q = damlatıcı debisi (L/h), k = damlatıcı boyutlarını karakterize eden katsayı, h = damlatıcı basıncı (bar), x = damlatıcı akış rejimi katsayıdır (Bralts, 1986; Howell and Hiler, 1974; Keller and Karmeli, 1974; Korukçu, 1980). Eşitlikteki k katsayısının değeri, damlatıcı içindeki su geçiş yollarının fiziksel boyutlarına bağlıdır. Eş su dağılımını etkilemesi nedeniyle, sulama sistemi projelendirilmesinde en büyük önemi olan ve damlatıcıların akış rejimini karakterize eden x'in değeridir. Bu iki parametre (k ve x) damlatıcı özelliklerini ortaya koymaktadır. 1 ) Arş.Gör.Dr.E.Ü.Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü 2 ) Arş.Gör.E.Ü.Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü 85
Damlatıcı akış rejimi katsayısı x'in değeri, laminar akış rejimli damlatıcılarda x = 1,0, kısmi türbülans ve kararsız akış rejimli damlatıcılarda 0,5 < x < 1,0, tam türbülans akış rejimli damlatıcılarda x = 0,5, kısmi basınç dengeleyicili damlatıcılarda 0,0 < x < 0,5 ve tam basınç dengeleyicili damlatıcılarda x = 0,0 dır (Bralts,Wu and Gitlin,1981). Damlatıcı yapımı esnasında kullanılan ekipmanlar ile malzemenin, çeşitli çalışma faktörleri (kalıpların özellikleri, sıcaklık, yapım basıncı ve hızı, malzemenin soğuma hızı vb. faktörler) tarafından etkilenmesi nedeniyle damlatıcılar; hacim, ağırlık, uzunluk ve yüzey şekli olarak değişim gösterebilmektedir (Solomon, 1977, 1979). Damlatıcı yapım farklılığı olarak ifade edilen ve yukarıda açıklanan nedenlerle, aynı teknoloji ile üretilen iki damlatıcının sabit basınç ve sıcaklıktaki debileri farklı olabilmektedir. Damlatıcı yapım farklılığının belirlenmesinde, varyasyon katsayısı kullanılmakta ve aşağıdaki eşitlikle hesaplanmaktadır. Sq V m = [2] q Eşitlikte; V m = yapım farklılığı katsayısı, Sq = bir çalışma basıncında damlatıcılardan ölçülen debilerin standart sapması, q = damlatıcılardan ölçülen debilerin ortalamasıdır. Solomon (1979), yapım farklılığı katsayısının 0,02-0,10 değerleri arasında değiştiğini bazen bu sınırları aştığını belirtmiştir. Amerikan Ziraat Mühendisleri Birliği (ASAE) tarafından hazırlanan standardlarda yapım farklılığı katsayılarına göre damlatıcıların sınıflandırılması Çizelge 1'de olduğu gibidir (Anonymous, 1995). Çizelge 1. Yapım farklılığı katsayılarına göre damlatıcıların sınıflandırılması Damlatıcı tipi Yapım farklılığı katsayısı V m Damlatıcıların sınıflandırılması 0,05 veya daha az mükemmel Nokta 0,05-0,07 orta 0,07-0,11 sınırda Kaynaklı 0,11-0,15 çok kötü 0,15 veya daha fazla kabul edilemez Hat 0,10 veya daha az iyi Kaynaklı 0,10-0,20 orta 0,20 veya daha fazla yetersiz (kabul edilemez) Bu çalışmada ülkemizde üretilen ve yaygın olarak kullanılan farklı yapım özelliklerine sahip damlatıcıların teknik özellikleri ve yapım farklılıkları ortaya konulmuştur. 2. MATERYAL ve YÖNTEM 2.1. Materyal Araştırmada, ülkemizde yaygın olarak kullanılmakta olan farklı yapım özelliklerine sahip 32 adet damlatıcı ele alınmıştır. Her bir damlatıcı çalışma içinde farklı simgelerle ifade edilmiştir (Çizelge 2). 86
Çizelge 2. Denemeye alınan damlatıcıların ve bunların yer aldığı laterallerin genel özellikleri Lateral ortalama Damlatıcı tipi Damlatıcı özelliği Yapım Damlatıcı şekli D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 Keskin dönüşlü zig-zag uzun Oval dönüşlü zig-zag uzun Spiral uzun dış çapı (mm) et kalınlığı (mm) 16,0 0,60 Yabancı 17,0 1,00 Yabancı 15,8 1,10 Yerli 20,0 2,25 Yerli D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 Zig-zag kanallı boyuna uzun Zig-zag kanallı boyuna uzun 15,8 1,40 Yerli 16,0 1,20 Yerli 16,0 1,20 Yerli 19,3 1,30 Yabancı 16,1 0,45 Yabancı 16,5 0,65 Yabancı 15,8 1,00 Yabancı 87
D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 D25 D26 D27 D28 D29 D30 D31 D32 Zig-zag kanallı boyuna uzun Zig-zag kanallı boyuna uzun Spiral uzun Uzun damlatıcılar dıştan boruya entegre Uzun damlatıcılar dıştan boruya entegre Uzun damlatıcılar dıştan boruya entegre Uzun damlatıcılar dıştan boruya entegre 15,8 1,00 Yabancı 16,0 0,60 Yerli 16,0 0,60 Yerli 16,0 0,65 Yabancı 16,0 1,30 Yerli 16,0 1,30 Yabancı 16,0 1,30 Yabancı 16,0 1,30 Yabancı 16,0 1,30 Yabancı 16,0 0,70 Yabancı 16,0 1,30 Yerli 16,9 0,20 Yabancı 16,9 0,20 Yabancı 17,3 0,40 Yabancı 17,3 0,40 Yabancı 2.2. Yöntem Denemeye alınan yerli ve yabancı yapım damlatıcılarda, damlatıcı özellikleri ve yapım farklılığı katsayılarının saptanması amacıyla laboratuvarda bir deneme düzeni kurulmuştur. Denemeye alınan aynı tip 30 damlatıcının yer aldığı damla sulama laterali, eğimsiz olarak deneme düzenine yerleştirilmiştir. Denemeye alınan içine geçik damlatıcılar için damlatıcı aralığı firmanın üretimini yaptığı en düşük aralık olan 20, 25 veya 33 cm damlatıcılardan seçilmiş, damlatılar ise 20 cm aralıklarla boruya yerleştirilerek ölçümler yapılmıştır. Deneme düzenine su, santrifüj pompa 88
yardımıyla disk filtreden geçtikten sonra verilmiş olup, basınçlar pompa çıkışındaki vanalar yardımıyla ayarlanmış ve lateral girişine filtreden sonra yerleştirilen manometreler yardımıyla kontrol edilmiştir. Denemeler 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 ve 2,5 bar basınçlarda yürütülmüştür. Yalnızca D29, D30, D31 ve D32 damlatıcıları, çalışma özellikleri nedeniyle 0,5, 0,7, 1,0, 1,2 ve 1,5 bar basınçlarda denenmiştir. Her bir basınç değerinde damlatıcıların debi değerleri üç tekrarlı olarak ölçülmüştür. Ayrıca her ölçüm esnasında su sıcaklıkları da kaydedilmiştir. Bu işlem bütün damlatıcı tipleri için aynı şekilde uygulanmıştır. 3. BULGULAR Denemeye alınan ve ülkemizde yaygın olarak kullanılan farklı yapım özelliklerine sahip yerli ve yabancı yapım damlatıcıların, değişik çalışma basınçlarında (h) ölçülen ortalama debi (q) değerleri ve debi değişimlerine ilişkin varyasyon katsayısı (VK) değerleri Çizelge 3'de verilmiştir. Çizelge 3. Damlatıcıların farklı çalışma basınçlarında (h) ölçülen ortalama debi (q) ve debi değişimlerine ilişkin varyasyon katsayısı (VK) değerleri Çalışma basıncı Debi VK (%) Debi VK (%) Debi VK (%) Debi VK (%) h (bar) q (L/h) q (L/h) q (L/h) q (L/h) D1 D2 D3 D4 0,5 1,22 21,39 2,50 2,44 2,58 2,49 2,49 3,46 1,0 1,72 20,75 3,46 2,50 3,54 2,35 3,48 2,64 1,5 2,12 20,92 4,21 2,38 4,39 2,26 4,22 2,75 2,0 2,43 20,92 4,88 2,55 5,04 2,07 4,87 2,95 2,5 2,77 21,19 5,49 2,80 5,72 1,91 5,46 2,79 D5 D6 D7 D8 0,5 1,92 1,27 1,57 2,25 3,12 1,39 2,16 2,04 1,0 2,70 0,97 2,31 1,90 4,38 1,15 3,56 2,05 1,5 3,32 0,94 2,85 2,65 5,38 1,39 4,89 2,22 2,0 3,87 0,97 3,32 2,03 6,21 1,17 5,93 2,13 2,5 4,42 0,85 3,67 2,11 6,96 1,32 6,94 1,99 D9 D10 D11 D12 0,5 1,76 2,33 2,16 6,55 1,35 2,29 2,87 1,46 1,0 2,56 1,92 2,98 5,92 2,10 2,25 4,20 1,65 1,5 3,14 2,01 3,63 6,09 2,61 1,60 5,28 1,63 2,0 3,63 2,01 4,15 5,79 3,10 1,33 6,27 2,12 2,5 4,09 1,73 4,67 5,89 3,56 1,64 7,07 1,78 D13 D14 D15 D16 0,5 1,91 2,27 1,92 1,18 1,25 2,93 1,76 2,25 1,0 2,77 1,82 2,82 2,02 1,81 1,33 2,44 2,38 1,5 3,31 1,67 3,41 1,81 2,10 1,82 2,94 2,44 2,0 3,79 1,94 3,98 0,95 2,48 1,66 3,38 2,82 2,5 4,26 1,89 4,48 1,72 2,75 2,11 3,74 2,57 89
D17 D18 D19 D20 0,5 1,62 2,95 3,03 1,46 1,31 3,32 2,57 1,76 1,0 2,14 2,09 4,21 1,68 1,98 3,09 3,94 3,37 1,5 2,73 2,08 5,09 1,76 2,43 2,76 4,81 1,56 2,0 3,13 1,72 5,95 1,41 2,91 2,55 5,62 2,07 2,5 3,45 1,92 6,57 1,61 3,29 2,49 6,44 2,29 D21 D22 D23 D24 0,5 3,51 2,08 1,65 4,61 2,29 5,78 3,67 4,31 1,0 4,36 1,31 2,74 4,42 2,32 5,41 4,12 4,02 1,5 5,41 1,64 3,59 4,83 2,35 4,47 4,21 3,93 2,0 6,23 2,15 4,30 4,85 2,41 4,01 4,25 3,87 2,5 6,68 1,91 5,00 4,90 2,41 3,70 4,32 3,76 D25 D26 D27 D28 0,5 9,61 3,99 3,91 4,25 3,92 2,72 1,69 8,96 1,0 9,62 2,73 4,02 5,45 3,99 1,75 2,04 11,16 1,5 9,63 2,13 4,08 7,09 4,12 1,93 2,25 13,81 2,0 9,65 1,74 4,20 6,23 4,15 1,84 2,34 16,31 2,5 9,66 1,62 4,26 6,73 4,18 1,81 2,33 17,78 D29 D30 D31 D32 0,5 0,17 21,1 0,91 7,11 0,26 16,9 1,31 2,93 0,7 0,22 21,9 1,12 4,13 0,32 19,3 1,63 1,90 1,0 0,27 20,1 1,43 3,98 0,41 16,2 1,97 2,91 1,2 0,30 15,5 1,61 4,15 0,44 18,5 2,25 2,52 1,5 0,35 16,1 1,86 4,51 0,52 17,8 2,55 2,74 Denemeye alınan damlatıcılar, basınç dengeleyicisiz (D1...D22), basınç dengeleyicili (D23...D28) ve dıştan boruya entegre basınç dengeleyicisiz (D29...D32) olmak üzere üç grup altında incelenmiştir. Basınç dengeleyicisiz damlatıcılar incelendiğinde, genel olarak damla sulama sisteminin çalışma basıncı olan 1,0 bar değerinde, en düşük ortalama debi değeri 1,72 L/h ile D1 damlatıcısında, en yüksek ortalama debi değeri ise 4,38 L/h olarak D7 damlatıcısında bulunmuştur (Çizelge 3). Basınç dengeleyicili damlatıcılarda, en düşük ortalama debi değeri 2,04 L/h ile D28 damlatıcısında, en yüksek ortalama debi değeri ise 9,62 L/h olarak D25 damlatıcısında bulunmuştur. Üçüncü gruba giren damlatıcılarda ise (D29...D32) debiler 0,27 L/h ile 1,97 L/h arasında kalmıştır. En yüksek varyasyon katsayısı (VK) değerleri yaklaşık % 20 civarında D1 ve D29 damlatıcılarında bulunmuş olup, D28 ve D31 damlatıcılarının VK değerleri %10 un üzerinde, D10, D22, D23, D24, D26 ve D30 damlatıcılarında % 4-6 arasında bulunmuştur. Diğer damlatıcıların varyasyon katsayısı değerleri yaklaşık % 4 ün altında kaldığı saptanmıştır. Basınç-debi ilişkisini veren q=kh x eşitliğindeki damlatıcı parametreleri (k,x), r 2 ve yapım farklılığı katsayısı (V m ) değerleri Çizelge 4'de verilmiştir. 90
Çizelge 4. Damlatıcıların basınç-debi ilişkilerini veren damlatıcı parametreleri (k,x), r 2 ve yapım farklılığı katsayısı (V m ) değerleri Damlatıcı Damlatıcı parametreleri Yapım farklılığı tipi k * x ** r 2 katsayısı (V m ) D1 1,727 0,506 0,99 0,210 D2 3,483 0,487 0,99 0,025 D3 3,597 0,494 0,99 0,022 D4 3,481 0,486 0,99 0,029 D5 2,721 0,515 0,99 0,010 D6 2,286 0,530 0,99 0,022 D7 4,397 0,499 0,99 0,013 D8 3,583 0,728 0,99 0,021 D9 2,538 0,522 0,99 0,020 D10 2,995 0,477 0,99 0,061 D11 2,059 0,597 0,99 0,018 D12 4,222 0,562 0,99 0,173 D13 2,715 0,493 0,99 0,019 D14 2,776 0,523 0,99 0,015 D15 1,762 0,486 0,99 0,020 D16 2,439 0,467 0,99 0,025 D17 2,222 0,480 0,99 0,022 D18 4,221 0,483 0,99 0,016 D19 1,953 0,569 0,99 0,029 D20 3,842 0,563 0,99 0,022 D21 4,569 0,414 0,99 0,018 D22 2,690 0,687 0,99 0,047 D23 2,334 0,034 0,88 0,046 D24 4,002 0,098 0,91 0,040 D25 9,626 0,0032 0,90 0,024 D26 4,035 0,053 0,96 0,060 D27 4,025 0,043 0,96 0,020 D28 2,001 0,210 0,95 0,136 D29 0,269 0,643 0,99 0,189 D30 1,427 0,655 0,99 0,048 D31 0,402 0,625 0,99 0,177 D32 1,998 0,603 0,99 0,026 *) Damlatıcı boyutlarını karakterize eden katsayı **) Akış rejimi katsayısı (akış üssü değeri) Basınç dengeleyicisiz damlatıcılarda akış üssü (x) değerleri, D8 damlatıcısı için bulunan en yüksek x=0,728 ile D21 damlatıcısı için bulunan en düşük x=0,414 arasında bulunmuştur. D8 damlatıcısında oluşan akış rejiminin, kısmi türbülans ve kararsız akış rejimli (0,5<x<1,0) olduğu bunun haricinde kalan diğer damlatıcıların akış üssü değerleri, yaklaşık olarak x=0,5 değerine çok yakın olduğundan bu damlatıcılarda akış rejiminin tam türbülanslı olduğu söylenebilir (Tüzel, 1990; Demir, 1991; Demir ve Uz, 1999). Basınç dengeleyicili damlatıcılarda ise akış üssü (x) değerleri, x=0,0032 (D25) ile x=0,210 (D28) değerleri arasında bulunmuştur (Çizelge 4). 91
Yapım farklılığı katsayıları en yüksek Vm=0,210 (D1) ile en düşük Vm=0,010 (D5) değerleri arasında bulunmuştur. Çizelge 2'de belirtilen sınıflandırmaya göre, denemeye alınan damlatıcılar incelendiğinde; D1, D29 ve D31 damlatıcılarının kabul edilemez, D28 damlatıcısının ise çok kötü sınırları içinde kaldığı görülmektedir. D10, D22, D23, D26 ve D30 damlatıcıları orta sınıfına, bu damlatıcıların dışında kalanların mükemmel sınıfına girdiği belirlenmiştir. Yapım farklılığı yönünden yapılan sınıflandırmada, yerli yapım olan D7, D8, D11, D12, D19 ve D20 damlatıcıları mükemmel sınıfında, D10 ve D22 damlatıcıları orta sınıfında, D28 damlatıcısı ise çok kötü sınıfında yer almıştır. Bu sonuçlar ışığında D10, D22 ve D28 damlatıcılarının yapım tekniğinin, ülkemiz koşullarında daha da geliştirilmesi gerektiği söylenebilir. SUMMARY The Technical Properties And The Manufacturing Variations of Different Types of Emitters Manufactured And Widely Used In Turkey The objective of this research was to determine the technical properties and the manufacturing variations of the domestic and imported emitters. A total of 32 emitters were considered in this study. These emitters having different manufacturing features were manufactured and widely used in our country. Upon conducting various experiments under the controlled laboratory conditions and using the data collected, pressure-discharge rate relationships and manufacturing variations for the emitters were determined and compared. 4. LİTERATÜR Anonymous,1995. Design and Installation of Microirrigation Systems. ASAE Standards: EP405.1, pg.720-723. ASAE St.Joseph, Michigan. Bralts,V.F.,1986. Operational Principles-Field Performance and Evaluation. In: Nakayama,F.S. and D.A.Bucks (Ed.), Trickle Irrigation for Crop Production. Elsevier Science Publishers B.V., P.O.Box 211,1000 AE Amsterdam, Netherland. Bralts,V.F.,I.Pai.Wu and H.M.Gitlin,1981. Manufacturing Variation and Drip Irrigation Uniformity. Transactions of the ASAE 24 (1): 113-119. Demir, V.,1991.Türkiye'de Kullanımı Yaygın Olan Damla Sulama Boruları ve Damlatıcılarının İşletme Karakteristikleri Üzerinde Bir Araştırma.Tarımsal Mekanizasyon 13.Ulusal Kongresi, Bildiriler Kitabı, S:502-513, Konya. Demir,V. ve Uz, E.,1999. A Research on the Determination of the Technical Properties and Frictional Losses of the Companents Used in Micro Irrigation Systems. 7 th Internatıonal Congress On Mechanization and Energy in Agriculture. Pg.84-89.Adana/Turkey. Howell,T.A. and E.A.Hiler,1974. Trickle Irrigation Lateral Design. Transactions of the ASAE 15 (4): 902-908. Keller,J. and D.Karmeli,1974. Trickle Irrigation Design Parameters. Transactions of the ASAE 17 (3): 678-684. Korukçu,A.,1980. Damla Sulamasında Yan Boru Uzunluklarının Saptanması Üzerinde Bir Araştırma. A.Ü.Z.F. Yayınları: 742, Bilimsel Araştırma ve İncelemeler: 432, A.Ü.Basımevi, Ankara. Solomon,K.,1977. Manufacturing Variation of Emitters in Trickle Irrigation Systems.ASAE Paper No: 77-2009. ASAE, St.Joseph, Michigan, 49085. Solomon,K.,1979. Manufacturing Variation of Trickle Emitters. Transaction of the ASAE 22 (5): 1034-1038, 1043. Tüzel,İ.H.,1990. Yerli Yapım Damla ve Düşük Basınçlı Yağmurlama Sistemlerinin Bazı Teknik Özellikleri ve Projelendirme Kriterleri Üzerinde Bir Araştırma. E.Ü.Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Bornova, İzmir. 92