Лекция № 14.
Сифон (от греч. слова siphon – трубка, насос) – изогнутая трубка с коленами разной длины, по которой переливается жидкость из резервуара с более высоким уровнем в резервуар с более низким уровнем жидкости.
Характерным для сифона является то, что в нём имеет место вакуум (для заполнения трубопровода жидкостью и создания вакуумметрического давления в верхней части сифона применяются вакуумные насосы).
Наибольшая величина вакуума будет в наиболее высоко расположенном сечении, т.е. в сечении (С-С).
Гидравлический расчёт сифонных трубопроводов принципиально не отличается от расчёта обычных трубопроводов.
Для определения вакуума в сечении (С-С) записываем уравнение Бернулли для сечений (1-1) и (С-С):
,или 
(1)
где h – высота сечения (С-С) над начальным пьезометрическим уровнем в баке-питателе;
υ – скорость в сечении (С-С);
- сумма потерь напора на участке трубопровода (1-1) - (С-С);
Из уравнения (1) видно, что вакуумметрическая высота зависит от высоты h (чем больше h, тем больше вакуумметрическая высота).
Однако, при больших значениях 
струя в сифоне может разорваться, и сифон перестанет работать.
Для обеспечения нормальной (безкавитационной) работы трубопровода должно выполняться условие: pвC < pатм – pнп,
где рнп – давление насыщенных паров жидкости при данной температуре;
ратм – атмосферное давление.
Как известно, давление рнп увеличивается с повышением температуры жидкости. В таблице приведены значения 
в метрах водяного столба в зависимости от температуры.
| t, ºC | ||||||||||
| , м
| 0,12 | 0,24 | 0,43 | 0,75 | 1,25 | 2,00 | 3,17 | 4,82 | 7,14 | 10,3 |
Для уменьшения разрежения в сечении (С-С) целесообразным является увеличение сопротивления в нисходящей ветви сифона (например, установка задвижки, вентиля). Однако, необходимо учитывать, что это вызовет снижение расхода.
Возможные варианты расчёта простого трубопровода.
| Параметры № Варианта | H | Q | d, l, ∆, ν |
| I | ? | х | х |
| II | х | ? | х |
| III | х | х | d=? x |
Вариант I. Дано: расход жидкости Q, её свойства (т.е. кинематич. вязкость ν), размеры трубопровода l, d и абсолютная шероховатость его стенок ∆.
Найти требуемый напор H.
Порядок решения следующий:
1) По известным Q, d, ν находим число Рейнольдса: 
и определяем режим движения жидкости.
- если режим течения ламинарный, то тогда напор равен - 
,
где 
- приведённая длина трубопровода;
- если турбулентный режим, то напор определяется по формулам:
а) для короткого трубопровода - 
;
б) для длинного трубопровода - 
,
где 
- приведённая длина трубопровода;
В этих формулах по известным Re, d и Δ выбираются соответствующие - λ и ζ.
Вариант II. Дано: располагаемый напор H, свойства жидкости (т.е. кинематическая вязкость ν), размеры трубопровода l, d и абсолютная шероховатость его стенок ∆. Найти расход Q.
Порядок решения следующий:
1) Определяем режим движения жидкости путём сравнения напора H с его критическим значением:
,
если H < Hкр – то режим ламинарный и тогда расход определяется как: 
.
если H > Hкр - турбулентный.
2) Задача решается методом последовательных приближений. В качестве 1-го приближения принимается квадратичная область сопротивления, в которой по известным d и ∆ определяются значения λI и ζI, позволяющие найти из формул, приведённых в первом варианте расход в первом приближении QI.
Затем определяем число Рейнольдса в первом приближении ReI (по полученной из расхода QI величине скорости υI) и уточняем значения коэффициентов сопротивлений (т.е. получаем значения коэффициентов сопротивлений во втором приближении λII и ζII).
3) Затем определяем расход во втором приближении QII, υII, ReII и уточняем значения коэффициентов сопротивлений (т.е. получаем значения коэффициентов сопротивлений в третьем приближении λIII и ζIII, которого обычно оказывается достаточно).
Вариант III. Дано: располагаемый напор H, расход Q, свойства жидкости (т.е. кинематическая вязкость ν), размеры трубопровода l и абсолютная шероховатость его стенок ∆.
Найти диаметр трубопровода d.
Порядок решения следующий:
1) Определяем режим движения жидкости путём сравнения напора H с его критическим значением:
,
если H < Hкр – то режим ламинарный и тогда расход определяется как: 
.
если H > Hкр - турбулентный.
2) В случае:
- ламинарного режима диаметр определяется по формуле: 
.
- в случае турбулентного режима: 
.
Задача по определению диаметра трубопровода d м.б. решена и графическим способом, путём построения зависимости H = f (d) при Q = const. Задавая ряд значений d, вычисляют соответствующие значения H из приведённых в варианте I уравнений связи между H и Q с учётом области сопротивления. Из построенного графика по заданному значению H определяют необходимый диаметр d. Далее следует уточнить значение H при выборе ближнего большего стандартного диаметра.
Примечание. При расчёте коротких трубопроводов необходимо учитывать все виды потерь. При расчёте длинных трубопроводов скоростной напор пренебрежимо мал по сравнению с общей потерей напора в трубопроводе и при составлении баланса напоров им можно пренебречь.