11.8. Сифонный трубопровод

Сифонным трубопроводом (сифоном) называется самотечный трубопровод, часть которого располагается выше уровня в сосуде (резервуаре), из которого происходит подача жидкости (рис. 11.8).

Сифонные трубопроводы используют, например, в качестве водосбросов гидротехнических сооружений, для слива нефтепродуктов из цистерн, опорожнения водоемов через возвышенности, при самотечном соединении колодцев в системах водоснабжения и т.д.

Для того, чтобы сифон начал работать, необходимо заполнить его жидкостью, удалив воздух. Этого можно достичь путем удаления воздуха в наивысшей точке сифона или, заперев концы сифо-

Рис. 11.8 на, залить его жидкостью через верхнюю точку, где одновременно удаляют воздух.

В бытовых условиях сифон запускают, откачивая воздух в нижнем его конце. После сплошного заполнения сифона жидкостью он начинает работать как обыкновенная труба, поэтому расчет сифонного трубопровода принципиально ничем не отличается от расчета простого трубопровода. Если составить уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 , взяв за плоскость отсчета свободную поверхность в нижнем резервуаре, и считать, что в обоих резервуарах жидкость покоится, то получим

. (11.26)

Уравнение (11.26) совпадает с основным уравнением для расчета простого трубопровода и может быть решено относительно H, Q и d .

Сифон обладает своеобразным свойством заставлять жидкость подниматься вверх, так как в верхней части образуется вакуум и под действием атмосферного давления жидкость поступает в сифон.

Задача 11.7. Существует ли предел высоты поднятия жидкости в сифоне?

11.9. Характеристика трубопровода

В гидравлических расчетах простых и сложных трубопроводов используют графические методы, которые во многих случаях облегчают решение задач. Эти методы основаны на графическом построении характеристик трубопроводов.

Характеристикой трубопровода называется график зависимости суммарных потерь напора в трубопроводе от расхода.

Для простого трубопровода потери равны требуемому напору, который в общем случае может быть найден по формуле

, (11.27)

которая при заданных значениях l, d, Σζ, однозначно отражает зависимость напора H от расхода Q.

Для квадратичной зоны сопротивления зависимость (11.27) переходит в следующую

, (11.28)

а если учитывать только сопротивления по длине, то (11.28) примет вид

. (11.29)

Зависимости (11.28) и (11.29) возможно представить в координатах H-Q, задавая ряд значений Q и определяя соответствующие значения Н. Построение графика зависимости Н от Q возможно в любой области сопротивления, а не только в квадратичной.

Полученная на рис. 11.9 кривая представляет геометрический образ характеристики трубопровода.

2 1

Рис. 11.9 Рис. 11.10 Рис. 11.11

Если помимо гидравлических сопротивлений необходимо еще преодолеть геометрический напор Н_г (высоту Н_г или эквивалентную разность давлений), то график (характеристика трубопровода) будет иметь вид, как на рис.11.10 (Н= Н_г при Q=0).

Допустим, что для данного трубопровода с открытым вентилем на нем построена зависимость Н от Q в виде графика 1 на рис. 11.11; если немного прикрыть этот вентиль на трубопроводе, то коэффициент его как местного сопротивления увеличится. При этом выражение в скобках в (11.27) также возрастет и при том же самом расходе потребуется больший напор, т.е. характеристика изменится и займет положение 2.