Явление гидротарана и способы предотвращения его последствий

Явление гидротарана и способы предотвращения его последствий

Гидравли́ческий уда́р (гидроудар) — скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный быстрым изменением скорости потока этой жидкости. Может возникать вследствие резкого закрытия или открытия задвижки. В первом случае гидроудар называют положительным, во втором — отрицательным. Опасен положительный гидроудар. При положительном гидроударе несжимаемую жидкость следует рассматривать как сжимаемую. Также гидроудары чрезвычайно опасны и для другого оборудования, такого как теплообменники, насосы и сосуды, работающие под давлением. Явление гидравлического удара количественно описал в 1897—1899 г. Н. Е. Жуковский. Увеличение давления при гидравлическом ударе определяется в соответствии с его теорией по формуле:

,

где — увеличение давления в Н/м²,

— плотность жидкости в кг/м³,

и — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорного клапана) в м/с,

с — скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода.

Гидроудар –это очень резкое увеличение давления в трубопроводе в следствии ряда причин. В частности из-за резкого изменения скорости движения среды в трубопроводе за крайне небольшой промежуток времени.

Для предотвращения гидроударов, вызванных резкой переменой направления потока рабочей среды, можно применять ряд приемов.

• Для ослабления силы гидроудара или даже полного его предотвращения можно уменьшить скорость движения среды в трубопроводе, увеличив его диаметр.

• Для уменьшения силы явления можно увеличить время открывания запорной арматуры.

• Установить демпфирующие устройства.

Выбор насоса, работающего на трубопроводную систему. Построение трубопроводной характеристики. Поле насосов. Характеристики насоса. Определение рабочей точки насоса.

Основные принципы подбора насосов

Технологические и конструктивные требования

Характер перекачиваемой среды

Основные расчетные параметры

Области применения (подбора) насосов по создаваемому напору

Области применения (подбора) насосов по производительности

поле насоса — Рекомендуемая область применения насоса по подаче и напору, получаемая изменением частоты вращения или обточкой рабочего колеса по внешнему диаметру.

Основной характеристикой насоса является осуществляемая им объёмная подача воды — количество жидкости, перемещаемое за единицу времени, а также развиваемое давление или соответствующий ему напор (полное количество энергии, сообщаемое единице массы жидкости), потребляемая мощность и КПД.

Рабочая точка. Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы, является рабочей точкой системы и насоса. Это означает, что в этой точке имеет место равновесие между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой трубопроводной сетью.

18. Лопастные насосы (центробежные, осевые). Конструкция, принцип действия.
Ряд авторов разделяет лопастные насосы на три основные группы:
— центробежные;
— осевые;
Общий принцип работы всех лопастных насосов — силовое взаимодействие лопаток рабочего колеса с обтекающим потоком перекачиваемой жидкой среды.
Отличается насос каждой группы друг от друга направлением потока жидкой среды на выходе из рабочего колеса.
Центробежный насос, в качестве основного рабочего органа, имеет рабочего колесо, состоящее из двух дисков (переднего, заднего), которое закреплено на валу и свободно вращается внутри корпуса.

Читайте также:  Как посеять клематис семенами

В осевом насосе рабочее колесо состоит из металлической втулки с несколькими закрепленными на ней лопастями.

Действие центробежной силы выталкивают жидкость из колеса, в центре которого образуется разряжение, а на его периферии давление повышается.
При воздействии на жидкость лопасти колеса давление над лопастью повышается, а под ней снижается. При таком раскладе образуется подъемная сила, которая начинает перемещать основную массу жидкости в области колеса в осевом направлении.

Гидротараном называют насос основанный на явлении гидравлического удара. Принцип работы насоса такой.

Вода течет по наклонной трубе самотеком и свободно вытекает через клапан 1. Если резко закрыть клапан, то вода, имеющая кинетическую энергию движения, затратит свою энергию на сжатие воды и на расширение стенок трубы. В начальный момент времени повышенное давление возникнет в конце трубы у клапана 1. Затем зона повышенного давления будет распространяться к началу трубы со скроростью С. Через промежуток времени t, равный

скачок уплотнения дойдет до начала трубы, и вся вода в трубе остановится. Начиная с этого момента, сжатая вода в начале трубы расширится. Ведь начало трубы открыто. Давление понизится, и к концу трубы, к клапану 1, побежит скачок пониженного давления. Затем эти процессы будут повторяться. В трубе возникнут затухающие колебания. Мы рассмотрели процессы в трубе с одним клапаном.

В гидротаране стоит клапан 2, который открывается при повышении давления в трубе и поток жидкости по инерции проходит сквозь клапан 2 в воздушный аккумулятор. От воздушного аккумулятора отходит водопровод, который подает воду в накопительную емкость на высоту h2. Давление в аккумуляторе в момент открытия клапана 2 равно давлению столба жидкости в водопроводе. Давление в основной трубе должно быть больше давления столба жидкости в водопроводе. Иначе вода в аккумулятор не пойдет. Скачок давления меньший по величине, чем в рассмотренном выше случае, распространяется к началу трубы с той же скоростью С. Затем с конца трубы к клапану 2 побежит волна разряжения. Клапан 2 закрывается, клапан 1 открывается, и вода, разогнавшись в трубе до номинальной скорости, захлопывает клапан 1, и процесс повторяется.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8569 — | 7418 — или читать все.

Читайте также:  Как стирать сварочную робу

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Прямой и непрямой гидравлические удары, их характеристики. Методы борьбы с гидроударом. Гидротаран, конструкция, применение.

При резком изменении скорости движения жидкости в длинных трубопроводах имеет место изменение (нарастание или понижение) давления, которое называется гидравлическим ударом.

Явление гидроудара открыл в 1897-1899г Н.Е.Жуковский.

Увеличение давления при гидроударе определяется в соответствии с его теорией по формуле:

Причины возникновения: быстрое закрытие или открытие запорных и регулирующих устройств; внезапная остановка насоса, выпуск воздуха через гидранты на оросительной сети при заполнении трубопроводов водой; пуск насоса при открытом затворе на нагнетательной линии.

Гидроудар способен вызвать образование продольных трещин в трубах, что может привести к их расколу, или повреждению других элементов трубопровода. Также гидроудары чрезвычайно опасны и для другого оборудования, такого как теплоообменники, насосы и сосуды, работающие под давлением.

Различают прямой и непрямой гидравлические удары.

Прямой (полный) гидроудар происходит при времени закрытия задвижки , где L — расстояние до резервуара или водоема , способного поддерживать постоянное давление; с-скорость распространения ударной волны в трубопроводе. В случае прямого гидравлического удара создается полная сила удара. При полном гидроударе фронт возникшей ударной волны движется в направлении, обратном первоначальному направлению движения жидкости в трубопроводе. Его дальнейшее направление движения зависит от элементов трубопровода, расположенных до закрытой задвижки. Возможно и повторное неоднократное прохождения фронта волны в прямом и обратном направлениях.

Непрямой гидроудар (неполный) получается при . Такой удар характеризуется меньшей силой. При неполном гидроударе фронт ударной волны не только меняет направление своего движения на противоположное, но и частично проходит далее сквозь не до конца закрытую задвижку.

Способы борьбы с гидроударом.

Меры борьбы с гидроударом представляют собой мероприятия по недопущению опасных повышений или понижений давления в трубопроводах и меры по их защите, если опасные колебания давления возникнут. Меры борьбы зависят от условий подачи воды: подается ли вода насосами в возвышенный резервуар или идет самотеком из водоема вниз.

Если вода идет самотеком и задвижка находится в нижнем конце трубопровода, возможны следующие меры;

медленное закрытие задвижки;

устанавливаются уравнительные резервуары или башни;

применяются воздушные колпаки;

Если вода подается снизу насосами наверх в резервуар, гидравлический удар возникает от остановки насоса. Борьба с такого рода ударами может вестись несколькими путями:

Читайте также:  Полы в панельном доме своими руками

установка сбросного устройства, которое при подходе ударной волны открывается и пропускает воду на излив.

удаление обратного клапана и пропуск воды в обратном направлении через насос.

Явление гидравлического удара может быть использовано для подъема воды специальным устройством, называемым гидравлическим тараном. Он состоит из подводящего трубопровода А, обычно имеющего небольшую длину, рабочей коробки В с двумя клапанами С и Д и воздушного колпака Е, с нагнетающим трубопроводом F, подающим воду в резервуар К. Ударный клапан С открывается под действием собственного веса. При его открытии через трубопровод А под небольшим напором Н1 начинает поступать вода, которая вытекает через открытый клапан С. Вследствие увеличения силы воздействия вытекающий с нарастающей скоростью воды на ударный клапан он закрывается и скорость потока в трубопроводе падает до нуля. В связи с внезапной остановкой потока в падающем трубопроводе и рабочей коробке произойдет гидроудар с резким повышением давления. Под влиянием этого давления открывается нагнетательный клапан и часть воды поступит в воздушный колпак Е, сжимая имеющийся там воздух, который вытеснит часть воды в напорной трубопровод F, подняв ее на высоту Н2 в резервуар К. осле ухода части воды в воздушный колпак давление в рабочей коробке уменьшится и ударный клапан С под действием собственного веса откроется. При этом вода снова начнет выливаться через клапан С, а нагнетательный клапан Д закроется под действием силы давления воздуха в воздушном клапане Е. Затем происходит повторение процесса.

Этот первый период работы тарана называется разгонным периодом. Второй период называется ударным, когда произойдет гидроудар и в рабочей коробке появится повышенное давление, соответствующее напору Н>Н1. Третий период называется рабочим . В течение этого периода вода из воздушного колпака будет поступать через напорный трубопровод в резервуар.

Напор Н1 обычно 1.5-5 м., а высота нагнетания Н2 от 15 до 40 м. При этом подача расхода Q2=(0,4. 0,07)Q.

К-т полезного действия гидротарана.

колеблется в пределах от 0,85 до 0,4, а расход Q=Q1+Q2.

При работе тарана весьма велики непроизводительные потери воды Q1.

Выпускаемые промышленностью тараны могут поднимать воду на высоту до 60 м с расходом до 20-22 л/мин. Известны мощные тараны, производительность которых достигает 150л/с.

Применение. Основная область его применения — мелиорация и орошение, в своё время он довольно широко использовался и пожарными.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector