Passiva gravitation bevattnade Planter (8 / 16 steg)

Steg 8: Bevattning Design

Om du inte vill lära sig om fysiken och helt enkelt göra något som fungerar, allt du behöver göra är att se som höjden av vattennivån i hink på noll flöde är så nära nivån på smuts i planter som möjligt. Helt nivå är perfekt, men att placera skopan för hög kommer att öka dina flöde och att placera skopan för låg kommer att lämna mer stillastående vatten i behållaren. Det är upp till dig att välja på vilken sida du föredrar att fel. Tänk också på att om du placerar skopan för högt, det kan vara en enkel fix genom att placera mer jord i planter att höja nivån.

Om du är nöjd med att veta detta, hoppa över till nästa avsnitt, annars läsa på.

Det finns egentligen bara en ekvation måste du veta för att utforma en gravity system: Bernoullis ekvation, som visas nedan.

Denna ekvation är i grunden en omräkning av principen om bevarande av energi, endast tillämpas på en incompressible kontinuum. Vatten kan antas som sådan för en majoritet av tillämpningar, inklusive denna. Ekvationen säger att för plats eller nod, inom ett slutet system, dynamiska trycket plus gravitationsfält effekten plus det statiska trycket kommer att motsvara en oföränderlig system konstant. Det dynamiska trycket är lika med tätheten av bevattna multiplicerat med hastigheten på noden, dividerat med 2. Gravitationsfält effekten är tätheten av vattnet, multiplicerat med acceleration beroende på tyngdkraften (9,8 m/s2), multiplicerad med höjden av noden, tagen från en godtycklig, men konstant, referenspunkt. Det statiska trycket är helt enkelt den kraft dividerat med området på noden. Slutligen, systemet konstanten är en potentiell konstant förskjutning av hela systemet, som kan vara noll.

Låt jorden höjd vara våra vertikala höjd referens och låt systemet byggas så att botten av vattenbehållaren är i nivå med jorden som ett enkelt exempel på hur man använder denna ekvation. När skopan den fylld med 5 inches av vatten, vad blir den momentana hastigheten av vattnet vid utsläpp? Genom att undersöka en nod på toppen av vattennivån i hinken, är höjden är på väg ner hastigheten försumbar, så det finns noll dynamiska trycket. För det statiska trycket vet vi att jorden har en medfödd trycknivå av ca 1 atmosfär, och på toppen av vattnet i reservoaren, detta är den enda tryck egenskap på noden. Men eftersom vi vet att vattnet slutliga tillstånd att återvända till atmosfären i planter, kan vi välja att ignorera detta värde, eftersom det blir helt enkelt en statisk förskjutning för hela systemet. Detta lämnar gravitation fältet effekten lika till systemet konstant på denna nod, och definierar systemet konstanten för hela systemet och är lika med tätheten av bevattna, multiplicerat med acceleration beroende på tyngdkraften, multiplicerat med 5 inches.

Vi kan nu undersöka noden av en av de som släpper ut koldioxid på platsen vattnet släpps ut i planter. Här är vi intresserade att veta hastigheten av vattnet, därför kommer vi att lösa för det dynamiska trycket. För gravitationsfält effekt, vi definierat denna höjd som referenspunkten, därför höjden och gravitationsfält effekten är noll. Det statiska trycket är återigen lufttrycket av jorden, som vi redan avbrutit ut från tidigare. Därför måste vi göra samma sak här. Och slutligen vi beräknas redan systemet konstant från den första noden. Detta lämnar det dynamiska trycket på nod 2 lika med gravitationsfält effekten på nod 1. Hastigheten på nod 2 kan sedan lösas, som visas nedan.

För att upptäcka totala läckagehastigheten av systemet, då måste bara du multiplicera denna hastighet av tvärsnittsarean på sändaren och antalet sändare i systemet. Men kom ihåg detta är bara momentant läckagehastigheten på nuvarande höjden av vattnet i reservoaren; som vatten höjd minskar med tiden, minskar också läckagehastigheten. Om du med att veta exakt hur länge din planter kommer att vattnas och i vilken takt, måste du använda en skriva ett enkelt skript med faktiska måtten på ditt system. Detta kan åstadkommas genom discretizing (med varje steg som storleksordningen sekunder) och ständigt beräkna läcka hastighet och volym förlusten vid varje steg. Detta gjordes i MATLAB för systemet visas här så du kan se ett exempel på de förväntade resultaten.

En faktor som har ignorerats ovan är motstånd i systemet. Eftersom matarledningar är korta och relativt bred, kan vi beräkna motstånd mot vara relativt låg. Detta är också en mer komplicerad ekvation och något svårare att beräkna. På grund av svårigheten och som är min experimentella observationer att det är försumbar, motstånd kommer inte att diskuteras ytterligare.