- •1. Потери напора на начальных участках трубопроводов
- •2. Потери напора в местных сопротивлениях
- •3. Потери напора при внезапном расширении. Формула борда
- •4. Выход из трубы. Диффузор. Внезапное сужение. Вход в трубу. Конфузоры. Поворот
- •5. Эквивалентная длина. Взаимное влияние местных сопротивлений
- •6. Зависимость коэффициентов местных сопротивлений от числа рейнольдса
- •Описание опытной установки
- •Порядок проведения работы
- •1. Расчет простого трубопровода постоянного диаметра
- •2. Три типа задач расчета трубопровода
- •3. Последовательное и параллельное соединение труб
- •4. Расчет трубопровода с непрерывным изменением расхода по длине
- •5. Сифонный трубопровод
- •6. Гидравлический расчет разветвленного трубопровода
- •7. Гидравлический удар как неустановившееся движение упругой жидкости в упругих трубопроводах
- •7.1. Гидравлический удар при мгновенном закрытии затвора
- •7.2. Скорость распространения волны гидравлического удара
- •7.3. Гидравлический удар при резком понижении давления (с разрывом сплошности потока)
- •7.4. Защита от воздействия гидравлических ударов
- •7.5. Гидравлический таран
- •1. Составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости 2-2:
- •– Зона квадратичного сопротивления.
- •1. Истечение через малое незатопленное отверстие с острой кромкой
- •2. Коэффициенты сжатия, скорости и расхода при истечении через незатопленное малое отверстие
- •3. Истечение через малое затопленное отверстие с острой кромкой
- •4. Истечение через насадки
- •5. Вакуум во внешнем цилиндрическом насадке
- •6. Истечение через внешний затопленный цилиндрический насадок
- •7. Истечение через нецилиндрические насадки
- •8. Сравнение гидравлических характеристик отверстий и насадков
- •9. Общая характеристика явления
- •10. Истечение при переменном напоре и постоянном притоке
- •Общие сведения
- •Описание опытной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Общие сведения
- •Описание установки
- •Порядок проведения работы
- •Обработка опытных данных
7.5. Гидравлический таран
В настоящее время особый интерес представляют неэнергоемкие механизмы, в частности для водоснабжения. Одним из таких механизмов является гидравлический таран, в котором процессы, происходящие при гидравлическом ударе, используются для подъема воды.
Гидравлический таран состоит (рис. 9.22) из ударного клапана 1, нагнетательного клапана 2, воздушного колпака 3. Через питающую трубу 4 таран соединяется с бассейном 5, через нагнетательный трубопровод 6 – с приемным резервуаром 7.
Представим, что в начальный момент времени нагнетательный и ударный клапаны закрыты, избыточное давление в воздушном колпаке , а вода в питающей трубе 4 неподвижна. Для того чтобы таран начал автоматически работать, необходимо резко открыть ударный клапан 1. Через клапан начнется истечение воды, скорость которой вследствие инерции воды, находящейся в питающей трубе 4, будет постепенно увеличиваться от нуля в первоначальный момент времени до какой-то конечной величины , стремясь в пределе к скорости установившегося движения , соответствующей напору Н1 и гидравлическим сопротивлениям системы «питательный трубопровод – ударный клапан».
С увеличением скорости истечения гидродинамическое давление, действующее снизу вверх на ударный клапан, будет увеличиваться. Когда сила гидродинамического давления превысит вес клапана, он резко закроется. Произойдет гидравлический удар, давление в трубе 4 перед нагнетательным клапаном повысится до некоторого значения , нагнетательный клапан 2 откроется и вода под повышенным давлением начнет поступать в воздушный колпак 3, сжимая в нем воздух. Из воздушного колпака вода по нагнетательному трубопроводу 6 поступит в приемный резервуар 7. В момент закрытия ударного клапана 1 в питающей трубе 4 начнется волновой процесс, который приведет к уменьшению скорости и изменению давления в питающем трубопроводе 6. В связи с этим спустя некоторое время после закрытия ударного клапана давление в питательном трубопроводе падает, нагнетательный клапан 2 закрывается, а ударный клапан 1 автоматически открывается; начинается новый цикл, протекающий так же, как и первый. Таран начинает работать автоматически, подавая воду определенными порциями в воздушный колпак, который сглаживает изменение скорости нагнетаемой воды, обеспечивая сравнительно равномерное движение (во времени) в нагнетательном трубопроводе. Таран непосредственно использует энергию падающей воды для подъема части этой воды на необходимую высоту.
Если через Q1 обозначить расход воды, сбрасываемой через ударный клапан 1, а через Q2 – расход, поступающий в приемный резервуар, то коэффициент полезного действия таранной установки выразится отношением:
.
Такие простые установки, какими являются гидравлические тараны, могут обеспечивать подъем воды на высоту . При этом расход , а коэффициент полезного действия . Надо отметить, что при работе гидравлического тарана весьма велики непроизводительные потери воды.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Пример 1. Расход воды по стальному сифонному трубопроводу (рис. 9.33) с эквивалентной шероховатостью = 0,4 мм, диаметром d = 25 мм и общей длиной l = 12 м, Q = 1,0 л/с. Температура воды t = 20 С.
Определить потребный напор Н и давления в наивысшей точке сифона (сечение 3-3), если z = 4 м, l1 = 4,5 м. Потерей напора в плавном закруглении пренебречь.