- •«Челябинский государственный агроинженерный
- •Университет»
- •Гидравлика
- •Челябинск
- •Введение
- •Раздел 1 Гидравлика
- •Силы, действующие в жидкости
- •2. Физические свойства жидкости
- •2.1. Плотность и удельный вес жидкости
- •2.2. Сжимаемость жидкости
- •2.3. Температурное расширение жидкости
- •2.4. Вязкость жидкостей
- •3. Гидростатика
- •3.1. Свойства гидростатического давления
- •3.2. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Леонарда Эйлера)
- •3.3. Основное уравнение гидростатики. Эпюры гидростатического давления
- •3.4. Сила гидростатического давления на плоские поверхности
- •3.5. Сила гидростатического давления, действующая на криволинейные поверхности
- •3.6. Закон Архимеда. Основы теории плавания
- •3.7. Гидростатические машины и механизмы
- •4. Гидродинамика
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Уравнение неразрывности (сплошности)
- •4.3. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.4. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.5. Уравнение д.Бернулли для потока реальной жидкости
- •5. Определение гидравлических потерь
- •5.1. Классификация потерь напора
- •5.2. Основное уравнение равномерного движения
- •5.3. Формулы для определения гидравлических потерь
- •5.4. Режимы движения жидкости. Критерий рейнольдса
- •5.5. Особенности ламинарного режима движения жидкости
- •5.6. Особенности турбулентного режима движения жидкости
- •5.7. Влияние режима движения жидкости и шероховатости на величину коэффициента трения в трубах (график Никурадзе)
- •6. Гидравлический расчет трубопроводов
- •6.1. Классификация трубопроводов
- •6.2. Расходная характеристика трубопровода (модуль расхода)
- •6.3. Гидравлические характеристики трубопроводов
- •6.4. Равномерный путевой расход
- •6.5. Гидравлический удар в трубопроводах. Гидравлический таран
- •7. Истечение жидкости из отверстий и насадков
- •7.1. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке
- •7.2. Истечение жидкости через насадки
- •8. Гидравлическое моделирование
- •8.1. Сущность моделирования
- •8.2. Основные законы гидродинамического подобия. Критерий подобия Ньютона
- •8.3. Критерий подобия Рейнольдса, Фруда, Эйлера, Вебера
- •Раздел 2 Гидравлические машины
- •9. Насосы
- •9.1. Классификация насосов
- •9.2. Основные параметры насосов
- •9.2.1. Напор, развиваемый насосом
- •9.2.2. Мощность и кпд насоса
- •9.3. Область применения насосов
- •10. Динамические насосы
- •10.1. Центробежные насосы
- •10.1.1. Схема устройства и принцип действия
- •10.1.2. Основное уравнение центробежного насоса
- •10.1.3. Подача центробежного насоса
- •10.1.4. Теоретические характеристики центробежного насоса
- •10.1.5. Действительная характеристика центробежного наоса
- •10.1.6. Универсальные характеристики центробежного насоса
- •10.1.7. Процесс всасывания и явление кавитации в центробежном насосе
- •10.1.8. Законы пропорциональности центробежного насоса
- •10.1.9. Работа центробежного насоса на сеть
- •10.1.10. Регулирование работы центробежного насоса
- •10.1.11. Совместная работа центробежных насосов
- •10.1.12. Центробежные насосы специального назначения
- •10.2. Насосы трения
- •10.2.1. Вихревые насосы
- •10.2.2. Струйные насосы
- •10.2.3. Воздушные насосы
- •10.2.4. Шнековые насосы
- •10.2.5. Дисковые насосы
- •10.2.6. Лабиринтные насосы
- •10.2.7. Вибрационные насосы
- •11. Объемные насосы
- •11.1. Возвратно - поступательные насосы
- •11.2. Роторные насосы
- •Раздел 3 гидравлическиЙ привод
- •12. Классификация
- •13. Объемный гидропривод
- •13.1. Функциональная схема
- •13.2. Принципиальная схема гидропривода
- •13.3. Область применения объемных гидроприводов
- •13.4. Достоинства и недостатки объемных гидроприводов
- •13.5. Требования к рабочей жидкости
- •13.6. Объемный гидропривод возвратно-поступательного движения
- •13.7. Принцип расчета гидропривода
- •13.8. Объемный гидропривод вращательного движения
- •13.9. Регулирование скорости гидропривода
- •13.9.1. Объемное регулирование
- •13.9.2. Дроссельное регулирование
- •13.10. Следящий гидропривод
- •14. Гидролинии, гидроемкости, фильтры
- •Раздел 4 сельскохозяйственное водоснабжение
- •15. Системы водоснабжения. Классификация.
- •Слово о воде
- •16. Водоснабжение из поверхностных источников
- •17. Водоснабжение из подземных источников
- •18. Водонапорные и регулирующие устройства
- •19. Требования, предъявляемые к качеству хозяйственно–питьевой воды. Методы улучшения качества воды
- •20. Основные данные для проектирования водопроводной сети
- •Раздел 5 Водоотведение
- •21. Основы канализации
- •22. Уловители нефтепродуктов
- •Литература
- •Содержание
18. Водонапорные и регулирующие устройства
Эти элементы являются общими для обеих схем сельскохозяйственного водоснабжения (из поверхностных и подземных источников).
Водонапорные башни. Полного соответствия водопотребления и подачи воды насосной станцией второго подъема добиться невозможно. Для регулирования подачи и потребления служат водонапорные башни.
В часы, когда подача насосной стации превышает расход водопотребления, излишняя вода насосной станции подается в водонапорную башню и наоборот.
Водопровод мог бы работать и без водонапорной башни, но тогда насосную станцию пришлось бы проектировать большей мощности, на наибольший расход водопотребления, с круглосуточной работой, что резко увеличило бы как капитальные, так и эксплуатационные расходы.
Регулирующую емкость бака водонапорной башни можно определять по совмещенным ступенчатым или интегральным графикам подачи и потребления воды. В первом случае она равна площади фигур, заключенных между линиями подачи воды 2 и водопотребления 1, например, на графике (рис.18.1) заштрихованных фигур. Во втором случае регулирующая емкость бака равна сумме абсолютных величин максимальной положительной и максимальной отрицательной разностей ординат кривых круглосуточной подачи и потребления воды. На интегральном графике (рис.18.2) регулирующая емкость бака при круглосуточной работе насосной станции
.
Рис.18.1
Рис.18.2
Из интегральной кривой потребления (рис.18.2) видно, что регулирующую емкость бака можно уменьшить, сократив работу насосной станции (включить в 4 часа и выключить в 20), т.е. исключить работу насосной станции в часы минимального водопотребления. Тогда
.
Более того, можно «вписать» работу насосной станции в интегральную кривую водопотребления, используя датчики минимального и максимального уровней. При этом регулирующая емкость может оказаться еще меньше.
В баке водонапорной башни должен храниться, кроме регулирующего объема, запас воды для тушения пожара в первые минуты его возникновения.
таким образом, объем бака водонапорной башни должен равняться:
,
где Wp - регулирующая емкость бака; Wn - запас воды для тушения одного внутреннего и одного наружного пожара в течение 10 минут.
Пневматические установки. Роль водонапорных башен могут выполнять пневматические водонапорно–регулирующие установки. Однако из-за больших эксплуатационных затрат их применяют редко.
При пневматическом водоснабжении напор в водопроводной сети создается сжатым воздухом, подаваемым в герметически закрытый резервуар. Этот резервуар выполняет функции бака водонапорной башни.
Существуют пневматические установки двух типов: переменного давления и постоянного давления.
Резервуары чистой воды. Резервуары служат для хранения запасов воды и в зависимости от назначения могут быть расположены в различных местах системы водоснабжения.
Основное назначение резервуаров:
- прием и хранение воды, поступающей от насосных станций первого подъема или станций очистки и подаваемой далее насосными станциями второго (или последующего) подъема;
- прием свежей воды, питающей системы оборотного водоснабжения;
- хранение регулирующего объема воды и поддержание напора в сети;
- хранение противопожарных и аварийных запасов воды.
Емкость резервуаров чистой воды при станциях очистки определяется регулирующим объемом , необходимым для возмещения разницы между равномерной подачей воды станцией очистки и откачкой ее насосами станции второго подъема. Этот объем определяется по аналогии с водонапорной башней.
В резервуарах чистой воды обычно хранятся также запас воды для технологических целей станции очистки (промывка фильтров и др.) и запас водыдля целей пожаротушения. Таким образом, общий объем резервуара
.
Продолжительность пожара по нормам составляет три часа. В течение этого времени из резервуара будет откачиваться расход на противопожарные цели и максимальный расход на хозяйственно–питьевые цели (предполагается, что в момент пожара в резервуаре может не быть регулирующего объема воды), а поступать в резервуар будет при условии бесперебойной работы насосной станции первого подъема.
Следовательно:
,
где - расход воды на хозяйственно–питьевые цели наибольшего водопотребления (по графику).