ВОДОПОДЪЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТАРАН

Очень простой и во многих случаях экономичной водоподъемной установкой является гидравлический таран. Для подъема воды таран использует энергию протекающего через него потока и не требует установки двигателя. Непременным условием для работы тарана является расположение его ниже уровня воды в источнике водоснабжения. Гидравлические тараны используют для водоснабжения небольших населенных пунктов и промышленных предприятий, лесных поселков, леспромхозов, колхозов, животноводческих ферм и др. Таран может быть применен там, где имеется падение потока высотой не менее 0,5 м.

Схема таранной установки показана на рис. 10.21. Из источника водоснабжения / вода поступает в таранную установку по питательной трубе 2. Таран имеет ударный клапан 3, нагнетательный клапан 4 и воздушный колпак 5. По нагнетательной трубе 6 вода подается в бак 7.

Принцип действия гидравлического тарана заключается в следующем. При нажиме на рукоятку открывается ударный клапан. При этом вода из источника водоснабжения начинает течь по питательной трубе и через открытый ударный клапан вытекает наружу. По мере возрастания скорости движения воды в питательной трубе давление на клапан будет увеличиваться и в определенный момент, преодолев массу клапана, закроет его. Вследствие внезапного прекращения течения воды в питательной трубе произойдет гидравлический удар, который вызовет резкое увеличение давления.

Рис. 10.21. Схема таранной установки

Под действием возросшего давления откроется нагнетательный клапан 4 и вода устремится в воздушный колпак 5 и нагнетательную трубу 6. В следующий момент произойдет падение давления в питательной трубе, благодаря чему ударный клапан 3 под действием атмосферного давления и собственной массы (или силы пружины) откроется.

Одновременно нагнетательный клапан 4 под давлением воды в воздушном колпаке закроется и таран автоматически придет в первоначальное положение, после чего процесс действия гидравлического тарана возобновится.

КПД гидравлического тарана определяется зависимостью

,

где - расход воды, подаваемой тараном в водонапорную башню, м³/с; - геометрическая высота подъема воды, м; - расход воды, протекающей по питательной трубе, м³/с; - высота падения воды, м.

Высоту подъема воды обычно принимают в пределах от 5 до 10 и реже до 20 . Длину питательной трубы принимают в пределах (5...8) . Диаметр нагнетательной трубы должен быть вдвое меньше диаметра питательной трубы.

Гидравлический таран надежно работает в любое время суток зимой и летом и не требует постоянного обслуживания. Недостатком в работе гидравлического тарана является выброс неиспользованной воды через клапан 3 (рис. 96) в количестве 60 % от , и только 40 % расхода подается в бак 7. Гидравлические тараны типа ТГ-1 и УНЖК-100 выпускаются серийно. Гидравлический таран ТГ-1 способен подавать жидкость на высоту 80 м, а УНЖК-100 создает напор до 30 м при подводящей трубе =100 мм.

ЭЖЕКТОРЫ

Эжектор - это струйный насос, в котором рабочий (эжектирующий) и перекачиваемый (эжектируемый) потоки являются потоками одной и той же жидкости. Если этой жидкостью является вода, насос называют водоструйным.

Водоструйные насосы применяют для откачки воды из глубоких колодцев, артезианских скважин, котлованов и траншей.

Рис. 10.22. Схема эжектора

На насосных станциях их можно использовать для отсасывания воздуха из насосов перед их пуском. Крупные водоструйные насосы применяют для гидромеханизации земляных работ.

Принцип действия водоструйного насоса (рис. 10.22) основан на использовании для подъема и перемещения воды кинетической энергии струи рабочей жидкости или пара. При помощи напорного трубопровода 1 вода или пар подводится под давлением к соплу 2, через которое с большой скоростью струя 3 вытекает в смесительную камеру 7 и далее через диффузор 5 поступает в рабочий трубопровод 6. Струя 3 воды или пара увлекает на собой из смесительной камеры 7 воздух и создает разрежение, вследствие чего по всасывающей трубе 8 начинает подниматься вода, откачиваемая из котлована или траншеи.

Эта вода, поступив в смесительную камеру 7, смешивается со струей 3 рабочей жидкости и далее поступает через горловину насоса 4 в диффузор 5 и рабочий трубопровод 6.

КПД водоструйного насоса можно определить с помощью зависимости

,

где - расход воды во всасывающей трубе (подача водоструйного насоса), м³/с; - расход воды, подаваемой к водоструйному насосу по напорному трубопроводу (рабочий расход), м³/с; - полная высота подъема перекачиваемой воды, м; - напор, подводимый к насосу рабочей жидкости, м.

Среднее значение КПД водоструйных насосов колеблется в пределах 0,15...0,20.

Напор, развиваемый водоструйным насосом, зависит от скорости истечения воды из сопла, которая обычно составляет 25-50 м/с. Для достижения такой скорости вода должна подводиться к насосу под напором 40-160 м. Скорость во всасывающем и напорном трубопроводах равна 2-3 м/с.

Отношение площади сечений горловины к площади сечения сопла составляет обычно 4...10, а отношение сечения площадей всасывающей трубы и сопла принимается равным 15...20.