5.1 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 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.

КПД тарана:

η=qH/(Qh).

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 величина толщину 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).

Рисунок 60 - Типы отверстий и насадков:

а)отверстие в тонкой стенке; б)цилиндрические насадки; в)конические насадки; г)коноидальные насадки

При истечении через отверстие происходит сжатие струи при выходе из резервуара, т.к. струйки меняют направление движения на 90° 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 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 61 - Сжатие струи:

а) совершенное, б) несовершенное, в) полное, г)неполное.