p>
Твори коефіцієнтів? і? називають коефіцієнтом витрати і позначають буквою? , Тобто
? =? ?.
Тоді в остаточному вигляді формула витрати рідини прийме вигляд
Q =? ? ? 2g H
Використовуючи цю формулу, можна визначити напір перед отвором.
H=Q 2 /? 2? 2 2g
Якби при закінченні рідини не відбувалося стиснення струменя і були відсутні втрати напору, то теоретично витрата визначався б за формулою Q т =? ? 2gH. Це означає, що коефіцієнт витрати? завжди менше одиниці, оскільки, він показує, яку частину від теоретичного становить дійсний витрата.
Питання №7
Які причини виникнення гідравлічного удару? Як розрахувати величину тиску в трубопроводі при цьому явищі? Наведіть приклади виникнення гідравлічного удару при експлуатації пожежної техніки. Як можна зменшити або запобігти підвищення тиску?
При швидкому закритті засувки або за миттєвою зупинці потоку в напірних трубопроводах, наприклад при зупинці насоса, кінетична енергія руху трансформується в роботу сил тиску. Різке підвищення тиску викликає стиснення рідини, що супроводжується миттєвим її обсягу і розширенням трубопроводу, - в результаті відбувається гідравлічний удар. Величина додаткового тиску усередині трубопроводу буває настільки велика, що викликає розрив його стінок. Таким чином, справедливо буде наступне визначення даного явища: гідравлічний удар - це різке збільшення тиску в рідині, що виникає в трубопроводі при миттєвому зміні швидкості руху.
Процес характеризується чергуванням різких підвищень і знижень тиску, що відбуваються за досить малий проміжок часу. Явище гідравлічного удару обумовлено інерцією маси рідини, що знаходиться в трубопроводі, при зміні її руху в часі. Цей вид несталого руху рідини часто зустрічається в практиці експлуатації насосних станцій та протипожежних водопроводів, що працюють в нестаціонарному режимі.
У пожежних рукавах гідравлічний удар може відбутися при різкому закритті крана на пожежному стовбурі, при наїзді автомобіля на рукавну лінію, в результаті залома рукава і т.п.
Формула для визначення величини підвищення тиску при гідравлічному ударі має вигляд:
? р =? а?. (5)
Розділивши даний вираз на? g, одержимо:
? H=а?/G.
З формули (5) випливає, що при гідравлічному ударі підвищення тиску залежить від початкової швидкості руху рідини в трубі, швидкості поширення ударної хвилі і щільності рідини.
Таким чином, з підвищенням еластичності матеріалу, збільшенням діаметра трубопроводу і зменшенням товщини його стінок зменшується швидкість поширення ударної хвилі і, як наслідок, спостерігається менш помітне підвищення тиску при гідравлічному ударі.
Формула (5) справедлива для так званого прямого гідравлічного удару. Гідравлічний удар називається прямим, якщо час закриття крана t менше фази гідравлічного удару t ф тобто часу подвійного пробігу ударної хвилі вздовж трубопроводу t lt; t ф=2l/a.
При t gt; t ф виникає непрямий гідравлічний удар, при якому ударна хвиля, відбившись від резервуара, повертається до крана раніше, ніж він буде повністю закритий. При цьому підвищення тиску буде менше, ніж при прямому ударі, і воно може бути знайдено за формулою Н.З. Френкеля.
? р =? а?. t ф/t.
З цієї формули випливає, що чим повільніше закривається кран, тим слабкіше проявляється гідравлічний удар.
Для оберігання обладнання трубопроводів і рукавних ліній від пошкодження при виникненні гідравлічного удару приймаються різні заходи експлуатаційного або конструкторського характеру.
Найбільш ефективний метод зниження тиску - це усунення можливості прямого гідравлічного удару при збільшенні часу закриття або відкриття запірної та регулюючої арматури. Зменшення швидкості руху рідини в трубопроводах, що при заданій витраті зводиться до збільшення діаметра труби, також дозволяє знизити ударне тиск. Для зменшення руйнуючої дії тиску застосовують запобіжні клапани, які відкриваються при певному тиску. На водопровідних лініях можуть встановлюватися повітряні ковпаки, які дозволяють зменшити тиск за рахунок стиснення знаходиться в ковпаку повітря.
Слід зазначити, що блокування відкриття шиберів пожежної колонки гідранта московського типу також попереджає виникнення гідравлічного удару у водопровідній мети. Аналогічне призначення мають містки, встановлювані в місцях можливого ...
