5.3. Способы гашения и примеры использования гидравлического удара

Разработка способов гашения гидравлического удара основана на теоретических закономерностях явления. Впервые Н.Е. Жуковский предложил способы устранения или незначительного уменьшения гидравлического удара.

Так, в водопроводной сети стали использоваться всевозможные вентили вместо «пробковых» кранов. За счет более медленного пе­ре­крытия трубопровода значительно снижается эффект гидрав­ли­ческого удара.

В системах, где это сделать невозможно, сооружаются спе­ци­аль­ные открытые емкости, так называемые уравнительные резервуары.

При возникновении гидравлического удара вода из водовода через отверстие в диафрагме поступает в полость резервуара и тем самым снижает уровень давления в ударной волне.

В водоводах устанавливают специальные клапаны или пред­о-хранительные диафрагмы. По длине водовода монтируются воздуш­ные колпаки, которые амортизируют повышение давления.

На насосных станциях в начале напорных трубопроводов уста­навливаются противоударные аппараты. При остановке насоса часть воды выливается через клапан без повышения давления, пос­ле чего клапаны закрываются.

Имеются случаи применения разрушительной силы гидравли­чес­кого удара в некоторых устройствах, например, для подъема воды с помощью гидравлического тарана (рис. 5.5).

Рис. 5.5

Гидравлический таран работает автоматически при подаче воды Q из резервуара А. Причем большая часть воды Q – q будет сли­ваться наружу, а меньшая часть q – в резервуар В.

КПД гидравлического тарана определяется как отношение по­лез­ной мощности к затраченной:

. (5.23)

КПД зависит от отношения . Так, при изменении от 2 до 10  изменяется от 0,9 до 0,5.

Гидравлические тараны, выпускаемые промышленностью, могут поднимать воду на высоту до 60 м с расходом 20-22 л/мин.

Они просты в эксплуатации и могут беспрерывно работать дли­тельное время, снабжая водой небольшие поселки и предприятия.

Примеры

Пример 1. По стальной трубе диаметром d=500 мм и толщиной стенок =10 мм подается вода со скоростью 2,5 м/с. Пьезо­мет­ри­ческий напор перед открытой задвижкой равен 4 Ом. Определить по­вышение давление при быстром закрытии задвижки и полный напор H.

Решение: Скорость ударной волны C_v определяем по формуле (5.20)

м/с.

Повышение давления найдем по формуле (5.3)

МПа

или

м.

Пример 2. Определить расход в напорном трубопроводе гидро­та­рана, если рабочий расход Q = 30л/с, напор Н = 3м, высота по­да­чи h = 21 м, КПД = 0,6.

Решение: Расход вычисляем по формуле (5.23):

,

отсюда

л/с.

Излив через клапан равен:

л/с.

Контрольные вопросы

1. Что называется гидравлическим ударом?

2. Каковы причины возникновения гидравлического удара?

3. Какие способы применяются при гашении гидравлического удара?

4. Какие устройства используются в технике для этой цели? При­ведите примеры.

5. Как влияет модуль упругости стенок трубопровода на дав­ле­ние гидравлического удара?

6. Напишите и поясните формулу повышения давления при пря­мом гидравлическом ударе?

7. От чего зависит скорость распространения ударной волны при гидравлическом ударе?

8. Как влияет время закрытия задвижки на повышение давления при гидравлическом ударе?

9. Для каких целей применяется гидротаран?