旋转式喷头的主要水力参数及影响因素
对于一个好的喷头，首先要求其结构简单，工作可靠；其次是能满足喷灌的主要灌水质量指标的要求，也就是喷灌强度小于土壤允许喷灌强度，水滴直径细和喷洒均匀度高；第三是在同样工作压力、同样流量下射程最远。在喷头的设计和应用中，应全面考虑各方面的要求，不可片面追求射程远而忽视喷灌的灌水质量。为了能正确使用喷头，就需要了解影响主要水力参数（射程、喷灌强度、喷洒均匀度和水滴直径）的因素，以便在实践中根据需要调节或选择这些参数，使之符合规划设计的要求。
（一）影响喷头射程的因素
喷头的射程主要决定于工作压力和流量，但其影响因素很多，诸如喷射仰角、喷嘴形状、喷体结构、稳流器、旋转速度、粉碎机构、风速风向，等等。
1.工作压力H和喷嘴直径d（流量Q）
根据实验结果，当喷射仰角为30°时喷嘴压力、喷嘴直径与射程的关系如图3-12所示。每根曲线就代表喷嘴直径一定时喷嘴压力与射程的关系。从图中可以看出，当喷嘴直径一定时，射程随着压力的加大而增长，开始时增长得快，而后逐渐变缓，到一定极限值则停止增长，不同喷嘴直径时压力与射程关系由不同曲线表示，在同一个压力下，喷嘴直径越大，极限射程也就越大。
从水力学知道，喷嘴的流量可按下式计算：
图3-12 喷嘴压力、喷嘴直径与射程关系曲线
式中 μ——流量系数，等于0.85～0.95；
f——喷嘴过水面积，m2，对于圆形喷嘴f=πd 2/4，d为喷嘴直径；
H——喷嘴前的水头，m，等于喷头工作压力减去喷头内的水头损失。
这样在工作压力一定时，对于相同的喷嘴直径其流量也就是相同的，所以喷嘴的大小也就反映了流量的大小。从以上讨论中可以看出，为了增加射程，仅仅加大工作压力或仅仅加大喷嘴直径（亦即相当于加大流量）都得不到理想的结果，而且考虑到一个喷头消耗的功率N=1000q H/（102×3600）（k W）[式中q（m3/s），H（m），符号意义同前]，所以在一定功率下，只有在工作压力和流量（可反映为喷嘴直径）有正确比例时才能获得最远的射程。同时还应考虑水滴直径应符合农作物的要求。
2.喷射仰角α
固体在真空中抛射以45°时为最远，但水舌在静止的空气中喷射仰角与射程的关系如图3-13所示。由图上可见，当其他因素相同时，α=28°～32°时射程最远，因此通常喷射仰角都采用α=30°，对于某些特殊用途的喷头仰角可小些，例如果园树下喷灌和防霜冻喷灌常用低仰角的喷头。仰角α=4°～13°的喷头称为低角度喷头。
3.转速
当喷头以每转2～3min的转速旋转时，射程减小10%～15%。射程越大，减小的百分数也就越大。因此在设计和使用喷头时要使喷头转速不要太快；转速太慢又会使水舌的雨幕范围之内的实际喷灌强度远大于平均喷灌强度，而造成局部的积水和径流。中射程喷头一般每转需要1～3min，远射程喷头最好每转3～5min。
图3-13 喷射仰角与射程的关系曲线
4.水舌的性状
要使水舌射程远，其关键是要使从喷嘴喷出来时的水舌密实（即掺气少），表面光滑，而且水舌内的水流紊动少。为达到这些要求，除了喷嘴加工尽量光滑之外，更重要的是在喷嘴之前的水流应当经过整直，使水流平稳，大部分流速都平行于水舌轴线。
有时为了减小水滴直径，常在喷嘴前加粉碎针，这样就会把水舌划破，提早掺气，加快水舌的粉碎过程，但同时又严重影响喷头的射程。因此，要求水滴细和要求射程远两者是有矛盾的。
由上可见，影响射程的因素很多，但最主要的是工作压力和喷嘴直径，因此在一般情况下，可用下列经验公式估算射程：(https://www.daowen.com)
式中 H——喷嘴前水头，m；
d——喷嘴直径，mm。
（二）影响喷灌水量分布的因素
1.工作压力H
工作压力H是影响喷灌水量分布的最主要因素，从图3-14中可以看出：对于单喷嘴的喷头不加粉碎时，如果压力适中，水量分布曲线近似于一个等腰三角形；当压力过低时，由于水舌粉碎不足，水量大部分集中在远处，中间水量少，成“轮胎形”分布；当压力过高时，由于水舌过度粉碎，大部分水滴都射得不远，因此近处水量集中，远处水量不足。
2.喷头的布置形式和间距
喷头的布置形式和间距，将直接影响喷灌系统的水量分布。合理的布置形式和间距可通过实验或计算求得。
3.风向风力
风对水量分布产生很大影响。例如在风的影响下，喷头附近水量高度集中，湿润面积由圆形变成椭圆形，湿润面积缩小，均匀系数降低；而且因逆风减少的射程要比顺风增加的射程为大。因此在布置喷头时，应适当密一些以抵消风的影响。
（三）影响水滴直径的因素
从一个喷头喷洒出来的水滴大小不一，水滴群的粒径分布主要决定于工作压力和喷嘴直径，也受粉碎机构、喷嘴形状、摇臂敲击频率和转速的影响。
水滴粒径与工作压力及喷嘴直径的关系如图3-15所示，当喷头的喷嘴直径不变时，平均水滴直径随着压力的提高而迅速减小。对于同一个压力，喷嘴直径越大，平均水滴直径就越大。
由于测量水滴粒径分布比较麻烦，因此有时采用下列经验公式来粗略地评价一个喷头水滴粒径分布的优劣。
图3-14 在不同条件下单个喷头的水量分布曲线（喷头在0位置）
图3-15 对于几种不同喷嘴直径的平均水滴直径和喷头压力之间的关系
式中 H——喷头工作水头，米水柱；
d——喷嘴直径，mm。
一般认为，当pd=1.5～3.5时，这个喷头的水滴粒径分布是合乎要求的。
当掌握了上述参数之间的关系后，在使用喷头时，就可以灵活地采用或改变某些参数以符合生产的需要，例如在作物的幼苗期需要水滴细小，就可加大喷头压力，或改用小喷嘴使水滴直径变小；而在喷头间距较宽时，就可加大压力或加大喷嘴以增加喷头的射程。