5.2 Использование гидравлического удара
Рисунок 59 – Гидравлический таран
Практически гидравлический удар используется для подъема воды с помощью гидравлического тарана (рис. 59). Вода по питающему трубопроводу 5 под малым напором h поступает в таран в количестве Q и через клапан 4 частично сливается наружу. При достижении некоторой скорости клапан захватывается током воды и захлопывается, течение резко останавливается и возникает ударное повышение давления. Под воздействием этого давления открывается клапан 6, и вода поступает в воздушный колпак 3, сжимая имеющийся там воздух. Повышенное давление воздуха обеспечивает непрерывное течение воды в бачок 2 по напорному трубопроводу 1 в количестве q. Когда наступает фаза понижения давления, клапан 6 закрывается, а клапан 4 вновь открывает сброс воды, и все явление повторяется. Частота ударов клапана 4 обычно около 100 в минуту. КПД тарана η не более 0,35—0,5, но ввиду использования фактически даровой энергии тараны выгодны.
Коэффициент полезного действия тарана определяется по формуле:
η=qH/(Qh).
Контрольные вопросы
Гидравлический удар в трубопроводе.
Определение ударного повышения давления
Виды гидравлического удара
Способы предотвращения гидравлического удара
Использование гидравлического удара
6 Истечение жидкости через отверстия и насадки
6.1 Классификация отверстий и насадков
Истечение жидкости через отверстия, насадки, короткие трубы и из-под затворов часто встречаются в практике. К этому виду относятся истечения из отверстий резервуаров, через водоспуски.
Отверстием в тонкой стенке называется такое отверстие, когда толщина стенки не влияет на форму струи и условия истечения жидкости (δ <0,2d, где: δ - толщина стенки, d - диаметр отверстия).
Отверстие называется малым, если диаметр или другой линейный размер (например, сторона прямоугольника, для прямоугольного отверстия) будет меньше 0,1Н (где Н-напор над центром тяжести отверстия).
Насадком называется короткий патрубок герметически присоединенный к отверстию в тонкой стенке, длина которого в несколько раз больше внутреннего диаметра (обычно L = 3÷5d).Насадки делятся на три основных типа: цилиндрические, конические я коноидальные. Цилиндрические насадки могут быть внешними или внутренними, конические и коноидальные могут быть сходящимися и расходящимися (см. рис. 60).
При истечении через отверстие происходит сжатие струи при выходе из резервуара, так как струйки меняют направление движения на 90° плавно и движение происходит по непараллельным траекториям.
Сжатое сечение образуется на некотором расстоянии от отверстия.
Сжатие может быть совершенным, если границы отверстия достаточно удалены от стенок (находятся на расстоянии не менее 3-х его линейных размеров) и стенки не оказывают влияния на сжатие струи. Но сжатие может быть и несовершенным, если одна или несколько сторон отверстия расположены достаточно близко к стенкам. Полным, сжатием называется сжатие при истечении из отверстия расположенного на некотором отдалении от стенок, а если отверстие касается хотя бы одной стороной стенки, то сжатие будет неполным (со стороны прилегающей стенки сжатия происходить не будет) (см. рис. 61).
Рисунок 60 - Типы отверстий и насадков:
а) отверстие в тонкой стенке; б) цилиндрические насадки;
в) конические насадки; г) коноидальные насадки
Рисунок 61 - Сжатие струи
а) совершенное, б) несовершенное, в) полное, г) неполное