【文章內(nèi)容簡介】 理，本系統(tǒng)沒有提前預處理能力，而是把音樂延時播放，與大型音樂噴 泉的處理方法相反。 2 噴泉硬件設計 水池和魚缸設計 本音樂噴泉系統(tǒng)主要應用于家庭庭院和大型金魚缸中。家庭庭院的水池可以自己設計，其大小可以根據(jù)音樂噴泉要求設計或者修改，一般的現(xiàn)有水池都可以滿足要求。金魚缸產(chǎn)品已經(jīng)是批準生產(chǎn)了，其主要參數(shù)已經(jīng)固定，如果選擇造型方案一，要求選擇 1500mm（圓形）， 1200 710 610（長方形）以上的金魚缸，如果選擇造型方案二要求選擇 900mm（圓形）以上的金魚缸就可以了。本系統(tǒng)以圓形金魚缸 1500mm 進行說明，如果管徑，流量等滿足方案一的要求，當然就滿足方案 二的要求，只是選擇一個較小的潛水泵。 造型方案設計及選擇 方案一：中等尺寸魚缸噴泉造型如圖 所示的。設置了十三個噴頭，分內(nèi)外兩圈布置，圖 是管道造型圖。 圖 噴泉造型 圖 管道造型 方案二：小型魚缸噴泉造型如圖 內(nèi)圈所示花型，設置了五個噴頭，只有一 圈， 管道造型圖 如 圖 內(nèi)圈 。 花型及噴頭的選擇 選擇單射型、蒲公英型、向心型、禮花型、旋轉(zhuǎn)型、水柱型、牽?；ㄐ?、蘑菇型花型，相應噴頭參考如下表 [1]。 表 噴頭 參考 參數(shù) 噴頭名稱 噴頭型號 水壓 (kpa) 流量 (m3/h) 噴高 (m) 連接管直徑 DN(mm) 連接形式 安裝尺寸A(mm) 安裝尺寸B(mm) 數(shù)量 樹冰噴頭 SB219 12－ 45 20 內(nèi)螺紋 140 +10 1 直流噴頭 WX117 4367 － 15 內(nèi)螺紋 701 +40 2 花柱噴頭 HZ112 24． 247 25 內(nèi)螺紋 100 +60 2 續(xù)表 旋轉(zhuǎn)噴頭 XZ307 2550 25 內(nèi)螺紋 140 +80 1 牽牛花噴頭 PML50 60 20 內(nèi)螺紋 160 +140 1 涌泉噴頭 YQ201 25 內(nèi)螺紋 200 80 1 孔雀開屏 KQ210 70 40 內(nèi)螺 600 +450 1 噴頭 紋 扇形噴頭 SX213 23 40 內(nèi)螺紋 200 +120 2 霧狀噴頭 WZ112 1665 20 內(nèi)螺紋 45 +20 1 禮花噴頭 LH207 40 內(nèi)螺紋 100 70 2 加氣噴頭 JQ309 4465 25 內(nèi)螺紋 230 +50 1 說明： ① 噴頭系列來源于 宜興市陶都噴泉設備廠 。 ② 其中 造型方案二選用一個牽?；▏婎^和四個禮花噴頭。 牽牛花噴頭又稱喇叭花噴頭。它是利用折射原理，噴水時形成均勻的薄膜，其形狀在無風和一定的水壓下可形 成完整的喇叭花型。這種噴水適用于室內(nèi)或庭院的噴水池。在噴頭下方可安裝閥門調(diào)節(jié)水量，同時還可以調(diào)節(jié)噴頭頂部的蓋帽，使噴水花型達到最佳效果，半球噴頭與此原理相同。 霧狀噴頭它噴出的水滴非常細小，成為霧狀，在陽光照射下可形成七色彩虹。因噴嘴構(gòu)造差異，噴出的水姿也有不同，噴水時噪聲小，用水量少，一般安裝在雕像周圍。 直流噴頭在各種場合的噴水池中廣泛應用，并是音樂噴泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球型接頭，可沿垂直方向 15 度進行調(diào)節(jié)，萬向直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射效果，射流的高低和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小定。 孔雀開屏 (半球蒲公英 )噴頭 半球蒲公英噴頭也稱孔雀開屏噴頭，但它結(jié)構(gòu)原理與構(gòu)造形式和開屏 (散射 )噴頭都不相同，而與蒲公英噴頭基本相同，其區(qū)別僅在于它是半球形，噴出的水姿像半環(huán)蒲公英，又像孔雀開屏。對水質(zhì)的要求與蒲公英噴頭相同，可應用于各種噴水池中。 花柱噴頭是多孔散射噴頭的一種，又名層花噴頭、花籃噴頭等。噴水時，其外觀形似一束鮮花，造型美觀，安裝方便，適用于各種場合的噴水池中。 旋轉(zhuǎn)噴頭是利用水流的離心作用和反作用力的推動，使噴頭邊噴水邊旋轉(zhuǎn)。由于噴頭的支管數(shù)目。彎曲方向及噴頭安裝的傾斜角度不同，在噴水時形 成美觀多姿的不同造型．如旋轉(zhuǎn)噴頭、旋轉(zhuǎn)花籃噴頭。 涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種，又稱鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時能將氣吸入，使水姿形成充滿空氣的白色水丘，這種噴頭可用較少的水量獲得豐滿龐大的景觀，它可廣泛用于各種場合噴水池中。 禮花噴頭是多孔散射噴頭的另一種，又稱蓮蓬噴頭。由于它與花柱噴頭的構(gòu)造稍有不同，噴出的水姿與花柱也有區(qū)別，它的噴水造型尤如正在燃放的禮花，造型美觀，安裝方便，適用于各種場合的噴水池中。 加氣噴頭也稱為摻氣噴頭、泡沫噴頭、吸氣噴頭等。這種噴頭用射流泵的原理，噴水時將空氣吸入，以少量的水產(chǎn)生豐 滿的射流，噴頭的水柱呈白色不透明狀，反光效果好。調(diào)節(jié)外套的高度可以改變吸入的空氣量，吸入空氣越多，水柱的顏色越白，泡沫越細，噴頭有球形接頭，可繞中心線軸向 15 度轉(zhuǎn)動。它適用于室內(nèi)外的各種噴水池中。 噴泉管道工作壓力及流量計算 為了確定噴泉管道材料、管徑等問題，我先計算出管道工作壓力、管道的最大流量。 噴頭及管道的工作壓力 噴頭的工作壓力主要與噴水高度，水平射程（沒有高度的射程）、噴嘴直徑和噴射角度有關。射流曲線軌跡的幾個主要參數(shù)見圖 ： 圖 射流曲線軌跡參數(shù) 圖中： 1L ：射流上升部分的水平投影（ m） 2L ：射流下降部分的水平投影（ m） R： 水平射程 (m) H： 射流高度（ m） ? ：傾斜射流的仰角（度） 因為 R= 1L + 2L = )c o ss inln (c o s2s in21[ 2 ???? HH ? ]+ )c os1(32c os2 3 ?? ?H = ?cosH ( ?sin + ?2cos )cossin1ln( ??? + )cos1(322 3 ??) )c o s1(32 3 ??? Hh 簡化上式： 23 01 s i n 2c o s [ s i n c o s l n 2 ( 1 c o s ) ]c o s 3 B?? ? ? ???? ? ? ? 3 11 1 s ins in 2 c o s l n ( )2 c o s B??? ???? 3 222 c o s (1 c o s )3 B???? 3 32 (1 cos )3 B??? 得： 11L BH? , 22L BH? , 20R BH? , 3h BH? 式（ ） 因為普通金魚缸比較小，噴水高度不可能像大型噴泉那樣高，設定噴水高度范圍為 ，金魚缸不設水平射程花形。為了保證水池或魚缸周圍不被弄濕，噴頭水柱向圓形金魚缸中心偏置一定的角度，首先求出噴頭的工作壓力， 其次求出噴頭允許偏置的角度范圍。 由公式（ ）得 ?? HBh 333 6 ????? BBhH pa 其中 ? 取 090 得 ?B 由公式（ ）得 0 0 01 . 4 1 . 41 . 4 , , 0 . 9 3 41 . 5RR B H B BHH? ? ? ? ? ? 查表得 ? = 070 即噴頭與 水平的角度范圍為 00 9070到 ，越靠近 070 或 090 都有可能使水噴出缸外，取 08 0 0 .8H? ??， 取 2mHO 。 ? 也可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，取 080?? 只是在魚缸直徑為 1500mm 情況下的一種參考。 管道的流量 造型方案一管 道的最大總流量采用下面的公式計算： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 1 0 1 0 1 1 1 1q n q n q n q n q n q n q n q n q n q n q? ? ? ? ? ? ? ? ? ?q ＝ n =1 ＋ 2 ＋ 2 ＋ 1 1＋ 1 ＋ 1 1＋ 1 ＋ 2 ＋ 1 ＋ 2 ＋ 1 =12 hm/3 = sm/3 造型方案二管道的最大總流量采用下面的公式計算： 1 1 2 2Q q n q?＝ n 34 0 . 7 1 1 . 2 4 / 0 . 0 0 1 1mh? ? ? ? ? ?3/ms 其中 造型方案二選用一個牽牛花噴頭和四個禮花噴頭。 確定配水管網(wǎng)管徑 由水力學公式得知 2, 0. 25q vA D???而 A ，將其代入上式，移動即得： 4qD v?? 式（ ） 式中： D：管徑， q： 流 量 , A： 水 管 的 過 水 斷 面 積,v :流 速 由公式可知，在管徑的計算中，流速的選擇是個先決條件。在一般給水管網(wǎng)中，在一般給水管網(wǎng)中，為了防止產(chǎn)生水錘引起的破壞作用，最高流速選用 到 3m/s。由上式可知管內(nèi)流速低一些為好，一般以不超過 到 ， r取 , 由公式（ ）得 mmD . 04 ???? （取 D=40mm） 噴泉管材和附件的選擇及管道布置 管材的選用 小型噴泉 管路 使 用的管 材 一般 是 PVC 管，為了節(jié)約成本減少管接頭，本系統(tǒng)采用熱鍍鋅管，熱鍍鋅管外形美觀、防腐可靠，使用壽命 長。熱鍍鋅管道是制作小型 噴泉最為常用的管道材料，在水質(zhì)比較好的地區(qū)，可以優(yōu)先使用，它造價比較低，易于加工，制作方式比較簡單，故制作加工費也比較便宜。 將選擇的管材列于表 。 表 配水網(wǎng)水管 管材類別和名稱 管內(nèi)徑標稱 管外徑 管厚度 熱鍍鋅管 40 50? ? 按上表選擇噴泉主管道公稱通徑為 40mm，外徑為 50mm 的 熱鍍鋅管 ，采用 焊接形式連接 [2]。 管道附件選擇 在噴泉的管道中 ,除開直管、噴頭外，還有管道的連接件，控制件、過濾器等附件。 ① 連接管件 熱鍍鋅管 的連接方式有螺紋連接，焊接和法蘭連接三種。 熱鍍鋅管 常用的管件當管徑小于或等于 100mm 時宜選用螺紋連接。當管徑大于 100mm 時宜用法蘭連接。由于在管徑計算時所得管外徑為 50mm，同時為使安裝方便和節(jié)約成本，本系統(tǒng)采用焊接形式連接。 ② 控制管件 在噴泉管路中常用的控制閥門主要由流量控制閥、電磁閥、溢流閥等。 電磁閥是由電信號來控制管路通斷的閥門。選擇它的目的是來控制噴頭內(nèi)的水流通斷，以便根據(jù)所接受的信號控制花型的變化，使花型 的變化隨音樂的節(jié)奏而變化，達到所設計的花型效果。電磁閥的選擇見表 [6]。流量控制閥在本系統(tǒng)中的作用是調(diào)節(jié)水流大小，流量控制閥的選擇見表 [7]。 過濾器的選擇是為了保持池水的清潔，并為電磁閥、噴頭及水泵的可靠工作創(chuàng)造一個良好的環(huán)境。 各種控制管件的選擇列于下表： 表 電磁閥 型號 長 mm 高 mm 連接方式 數(shù)量 SLDF15 69 117 PT1/2 2 SLDF20 73 PT3/4 4 SLDF25 99 PT1 5 SLDF40 123 172 PT1/2 5 表 流量控制球閥 溢流閥代號為 FBG140，數(shù)量一個。采用兩節(jié) 熱鍍鋅管 （ ? 40）連接 [8]。 噴頭與電磁閥連接，電磁閥再與流量控制球閥連接，流量控制球閥再與配水網(wǎng)管連接，為了節(jié)約成本，對管路連接形式進行說明。 噴頭與電磁閥的連接采用相應外徑 熱鍍 鋅管 見表 6，鋼管的螺紋長度參照噴頭和電磁閥說明；電磁閥與 流量控制球閥可以采用焊接形式連接，也可以將流量控制球閥的焊接端車出相應長度的外螺紋采用螺紋連接，這樣方便以后的管理 ；流量控制球閥與配水網(wǎng)管采用焊接形式連接。 表 管接頭 連接管類別和名稱 管內(nèi)徑標稱 管外徑 管厚度 數(shù)量 最小長度 熱鍍鋅管 10 16? 2 7 熱鍍鋅管 15 20? 2? 4 7 熱鍍鋅管 20 25? 3? 5 7 熱鍍鋅管 32 32? ? 5 7 熱鍍鋅管 40 50? ? 2 700 熱鍍鋅管 40 50? ? 4 400 噴泉的管道布置 噴泉的管道主要由輸水管、配水管、補給水管、溢水管和泄水管等組 成?，F(xiàn)將其布置要點簡述如下： ① 為了使噴水獲得等高的射流，本系統(tǒng)環(huán)行配水管網(wǎng)采用十字形供水。 ② 對每一個或每組具有相同高度的射流時，采用流量控制球閥來調(diào)節(jié)。 ③ 噴泉所有管道的接頭應緊密。設在噴泉結(jié)構(gòu)物內(nèi)的管道安裝完畢后，均應進行水壓試驗。 管道損失的計算 本設計是在 選擇合適的管材和確 水管 管徑 后，再 計算沿程水頭損失和局部水頭損失，而局部水頭損失一般僅為沿程水頭損失的 5%到 10%。 沿程水頭損失 計算