Гидравлический таран

Гидравлический таран (рис. 6.43) состоит из ударного клапана 1, нагнетательного клапана 2, воздушного колпака 3. Через питательную трубу 4 таран соединяется с питательным бассейном 5 через нагнетательный трубопровод 6 с приемным баком 7.

Рис. 6.43. Схема гидравлического тарана

Принцип работы гидравлического тарана.Для упрощения рассуждений будем полагать, что в начальный момент времени нагнетательный и ударный клапаны закрыты, избыточное давление
в воздушном колпаке , а вода в питательной трубе 4 неподвижна.

Для того чтобы таран начал автоматически работать, необходимо открыть ударный клапан 1. Тогда через этот клапан начнется истечение воды, скорость которой вследствие инерции воды, находящейся
в питательной трубе 4, будет постепенно увеличиваться от нуля
в первоначальный момент времени до какой-то конечной величины w_к, стремясь в пределе к скорости установившегося движения w₀, соответствующей напору h и гидравлическим сопротивлениям системы питательный трубопровод – ударный клапан.

С увеличением скорости истечения будет повышаться гидродинамическое давление, действующее снизу вверх на ударный клапан. Когда сила гидродинамического давления превысит вес клапана, он резко закроется. Произойдет гидравлический удар, давление в трубе 4 перед нагнетательным клапаном повысится до некоторой величины , нагнетательный клапан откроется, и вода под повышенным давлением начнет поступать в воздушный колпак 3, сжимая в нем воздух. Из воздушного колпака вода по нагнетательному трубопроводу 6 поступит в приемный резервуар 7. В момент закрытия ударного клапана
в питательной трубе 4 начнется волновой процесс, который приведет
к изменению скорости и изменению давления в питательном трубопроводе. В связи с этим спустя некоторое время после закрытия ударного клапана давление в питательном трубопроводе падает, нагнетательный клапан закрывается, а ударный клапан автоматически открывается; начинается новый цикл, протекающий так же, как и первый. Таран начинает работать автоматически, подавая воду определенными порциями в воздушный колпак, который сглаживает пульсацию скорости нагнетаемой воды, обеспечивая сравнительно равномерное движение
(во времени) в нагнетательном трубопроводе.

Из схематичного описания таранной установки видно, что таран является водоподъемником, в котором «двигатель» и «насос» объединены в одной машине довольно простой конструкции. Таран непосредственно использует энергию падающей воды для подъема части этой воды
на определенную высоту.

Если через обозначить объем воды, сбрасываемой через ударный клапан 1, а через – расход, поступающий в приемный бак,
то энергетический КПД таранной установки выразится отношением:

(6.93)

В современных таранных установках достигает 50 м, полезный расход до 20–25 л/с. Гидравлический таран используется тогда, когда имеется значительный запас воды, превышающий потребное количество, и где есть возможность монтировать установку ниже уровня питательного бассейна.

КПД установки колеблется в пределах 0,2–0,9. Они могут применяться для орошения, водоснабжения и обводнения.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные признаки, по которым классифицируются насосы?

2. Опишите основные параметры насосов. Как они определяются?

3. Что называется рабочими характеристиками насоса?
Какая из них главная?

4. Почему центробежный насос перед пуском заливается?

5. Почему изменяются параметры центробежного насоса
в зависимости от степени закрытия задвижки на линии нагнетания?

6. Как определяется рабочая точка центробежного насоса?

7. Уравнение характеристики сети содержит член – статический напор. Почему называют полезным напором?

8. Как определяются оптимальные параметры эксплуатации центробежных насосов?

9. В каких случаях используется последовательное соединение двух насосов в одну сеть? Как определяется в этом случае рабочая точка?

10. В каких случаях используется параллельная работа двух центробежных насосов в одну сеть? Как определяется рабочая точка
в этом случае?

11. Перечислите основные статьи капиталовложений
и эксплуатационных расходов при сооружении насосной установки
и её эксплуатации.

12. Назовите способы регулирования подачи лопастных насосов.

13. Как влияет температура перекачиваемой жидкости
на допустимую высоту всасывания насоса?

14. Каковы способы выравнивания подачи поршневых насосов?

15. Что такое кавитация? Каким образом её можно предотвратить?

16. Получите законы пропорциональности центробежного насоса.

17. Назовите способы регулирования подачи объемных насосов.

18. Насосы каких типов обеспечивают высокие подачи и высокие напоры?

19. Какие насосы используются для перекачивания высоковязких жидкостей?

20. Какие параметры поршневого насоса определяются из условия всасывания и нагнетания?

21. С какой целью используются воздушные колпаки на линии всасывания и нагнетания поршневых насосов?

22. Назовите области применения роторных насосов.

23. Что означает обратимость роторных насосов?

24. Каковы достоинства и недостатки лопастных, поршневых
и роторных насосов?

25. Охарактеризуйте особенности работы струйных насосов.

26. В каких случаях применяются центробежно-вихревые насосы?