Гидравлический таран
Просмотров : 866 3-07-2013, 02:21
Всеобщие сведения о гидротаране. История насоса
В 1775 году британец Джозеф Уайтхёст(J.Whitehurst)впервинку опубликовал описание подобного насоса, изобретённого и возвещенного им тремя годами ранее(1772). Однако его конструкция не была всецело автоматической, оттого в 1776 году её доработал и на вытекающий год получил патент на своё изобретение француз Монгольфье(J.Montgolfier — тот самый, что изобрёл воздушный шар). Затем в течение нескольких лет были получены ещё несколько патентов на аналогичные конструкции(M.Bulton — Англия, 1797; J.Cernay, S.Hallet — США, 1809). В 1834 году индустриальное производство таковских насосов взялся янки Стрoубридж(H.Strawbridge).
Вплоть до самого гроба XIX века расчёт подобных устройств базировался на эмпирических закономерностях, подходящих лишь для частных случаев. И всего создание в 1897-1898 годах профессором Н.Е.Жуковским теории гидравлического удара позволило поставить расчёты на научную основу. Однако лишь в 1930 году профессором С.Д.Чистопольским в работе «Гидравлический таран» был наконец опубликован метод теоретического расчёта этих устройств, какой до сих пор почитается надёжным. Таковое «отставание» теории объясняется тем, что при работе гидравлического тарана происходит несколько узко связанных нестационарных процессов, какие невозможно просчитать методами математического разбора(интегралы, какие при этом необходимо взять, глядят к категории неберущихся — даже в случае простейшего расчёта заполнения трубы).
Всеобщее описание устройства гидравлического тарана. Принцип работы
Труд гидротарана основана на использовании явления гидравлического удара — кратковременного визгливого повышения давления при неожиданной остановке потока жидкости в жёсткой трубе.
Принцип работы «гидравлического тарана» — насоса, использующего явление гидроудара. Слева фаза разгона потока, справа — фаза нагнетания(момент гидравлического удара).
1 — питающий резервуар(верхний степень натурального потока);
2 — нагнетательная(ускорительная)труба;
3 — отбойный(ударный)клапан;
4 — напорный(нагнетательный)клапан;
5 — воздушный колпак;
6 — напорная(отводящая)труба.
H — высь подъёма воды сравнительно уровня слива;
h — степень питающего резервуара сравнительно уровня слива.
Вот будто изображена труд этого устройства в энциклопедии: ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТАРАН, конструкция, какое за счет гидравлического удара взводит воду на вышину, внушительно превышающую степень ключа. Вода от ключа(1)самотеком подается по долгому напорному трубопроводу(2), выступающему с небольшим понижением. Под деянием нарастающего динамического напора воды закрывается отбойный клапан(3), размещенный на исподнем гробе трубопровода, и вследствие инерции передвигающейся воды и ее несжимаемости давление тут визгливо повышается. Кратковременного повышения давления довольно для подъема небольшой части воды сквозь напорный клапан(4)на вышину более 50 м. Затем отбойный клапан открывается, и все повторяется вначале.
Гидравлический таран орудует всего за счет импульса передвигающегося столба воды, без какого-либо двигателя. Применяется в сельском хозяйстве, для водоснабжения небольших строек и т.д.
В фазе разгона потока отбойный клапан в разинутом состоянии всегдашне удерживается с поддержкой пружины, для закрытия напорного клапана при показанной на рисунке компоновке может вполне достать разницы давлений и его собственного веса.
На рисунке показано чуть более сложное конструкция — оно включает воздушный колпак 5, выступающий ту же роль, что и гидроаккумуляторные баки с резиновой мембраной в нынешних автономных водопроводных системах. Этот колпак накапливает воду под давлением и затушевывает пульсации потока нагнетаемой воды, алкая теоретически максимальная высь подъёма при этом несколько уменьшается, поскольку в отводящую трубу 6 уже поступает не визгливый импульс от гидравлического удара, возникающий при закрытии клапана 3, а усреднённое давление, сглаженное «пневматическим амортизатором» — духом в колпаке 5. Однако чуть отдаленнее мы завидим, что сглаживание пульсаций — лишь добавочный «бонус» воздушного колпака. Основная его функция заключается в дружком, и без такового узла подъём воды по более-менее долгому напорному каналу будет весьма затруднён.
Очевидно, что ни о какой «сверхъединичности» или добавочной энергии выговор тут не идёт — внушительная доля воды сливается сквозь отбойный клапан в фазе разгона, доколе поток наберёт надобную скорость. Энергии, какую эта вода получает при спуске от уровня питающего резервуара, с излишком хватает на поднятие нагнетаемой части воды по отводящей трубе. Тем не менее, этот насос позволяет весьма эффективно использовать перепад уровней даже в десяток сантиметров, вполне достаточный для разгона потока до броской скорости, а расход воды при этом должен лишь гарантировать заполнение сечения нагнетательной трубы. Ни одно широко распространённое гидротехническое конструкция(водяные колёса, а тем более турбины)не может использовать столь малые перепады уровня при столь малом расходе с подобный эффективностью, будто гидравлические тараны.
Плюсы и минусы.
Совершенства
Гидравлические тараны обладает несколькими величавыми совершенствами, какие в своё времена и гарантировали их будет машистое распространение.
Прежде итого, для их работы не надобно ни каких-либо двигателей, ни мускульных усилий. Будучи один-одинехонек один введенным и запущенным, гидротаран может вкалывать до пересыхания питающего потока(осушения питающего резервуара)или до механического износа деталей, какие в нём можно пересчитать по перстам.
Во-вторых, для работы довольно минимального перепада уровней, начиная с десятка-другого сантиметров, и сравнительно небольшого расхода воды(всегдашне от долей литра до нескольких литров в секунду).
В-третьих, несложные накопительные устройства в питающем резервуаре позволяют гидравлическому тарану вкалывать и с ещё меньшим расходом воды, дожидаясь, доколе она накопится в необходимом числе и всего тогда совершая пролетарий цикл. Благодаря этому гидротараны могут максимально эффективно использовать энергию потока будто при большущем расходе воды(в паводок), настолько и при больно малом(в межень). И водяные колёса, и турбины назначены для работы с непрерывным потоком и в таковских обстоятельствах не смогут вкалывать в принципе — энергии накопленной порции воды, достаточной для гидравлического тарана, им может не достать даже для того, дабы сдвинуться с места, а их микроварианты, рассчитанные на минимальный расход воды, будут выдавать таковскую же мизерную мощность и тогда, когда питающий поток вновь станет полноводным.
В-четвёртых, простота конструкции и вселенная деталей обеспечивают выглядывающую надёжность и долговечность устройства — непрерывная труд без ремонта в течение 10 лет почиталась вполне всегдашним делом.
В-пятых, классический гидравлический таран можно сконцентрировать буквально «на коленке», утилитарны в любой сельской мастерской, где чинят трактора и плуги. При этом он прощает многие оплошки в расчётах и изготовлении — за них придётся оплатить меньшей эффективностью и долговечностью, однако не абсолютной утратой работоспособности, — насос всё же будет орудовать. Единое безусловное заявка — это возвышенная прочность всех деталей.
Однако при всех своих позитивных качествах гидравлический таран владеет и дефекты
Доля этих дефектов может быть компенсирована довольно воздушно, однако ликвидировать иные не представляется вероятным, поскольку, будто это дробно случается, они изображают прямым продолжением совершенств.
Во-первых, для обеспечения разгона потока после очередного открытия отбойного клапана за ним уже не надлежит быть воды, миновавшей туда в прошлом цикле. Если она по какой-либо причине не уйдёт за времена гидравлического удара, то она помешает разгону новоиспеченной порции воды в нагнетательной трубе, какая не наберёт скорости, достаточной для закрытия отбойного клапана. В самом важнейшем варианте поток будет набирать надобную скорость гораздо длиннее, чем это приключилось бы при отсутствии воды за отбойным клапаном — а это непродуктивные утраты воды сквозь отбойный клапан и снижение эффективности работы установки. Натуральным путём вода может ретироваться всего при присутствии стока, оттого слив нагнетательного трубопровода(аккуратнее, пункт благоволения отбойного клапана)не может будет басистее уровня сливного водоёма, иначе миновавшая вода не сможет выпустить отбойный клапан.
Во-вторых, для разгона потока в нагнетательном трубопроводе до важнецкой скорости(алкая бы метр в секунду)необходимо гарантировать перепад высей будто вселенная в несколько сантиметров на участке длиною в несколько метров.
По этим причинам гидравлические тараны не могут вкалывать в водоёмах с беспрерывным уровнем поверхности, таковских, будто пруды и озёра, а также на равнинных участках рек, где на сотни метров, а то и на километры течения доводится разность уровней в сантиметр-другой.
В-третьих, существенная доля воды «теряется» сквозь слив нагнетательной трубы. Причём «теряемый» объём всегдашне во бессчетно один вяще взводимого объёма. Безусловно, эта вода «теряется» не безрезультатно, а ладит своё девало — её энергия идёт на подъём иной части потока. Однако когда всеобщее численность доступной воды невелико, эта «расточительность» может очутиться неприемлемой. В всеобщем случае эффективность работы таковских насосов определяется верным выбором длины и объёма нагнетательной трубы, соотношения сечений отбойного и напорного клапанов и усилий, надобных для их открытия и закрытия, в подвластности от необходимой вышины подъёма и скорости потока в нагнетательном трубопроводе, то жрать, в последнем счёте, пролетария перепада уровней и расхода воды. Оттого в идеале всякий экземпляр такового насоса надобно настраивать индивидуально под конкретные обстановка установки.
В-четвёртых, при использовании «классического» накопительного колпака 5 с духом, атмосфера может исподволь растворяться в нагнетаемой воде, чему содействует повышенное давление. Оттого атмосфера необходимо периодически пополнять. Постановить эту проблему поддержит использование в качестве такового колпака мембранного гидроаккумуляторного бака, в заключительные годы ставшего неотъемлемой долею автономных водопроводных систем в коттеджах и на дачах. Иной способ решения этой проблемы — при домашнем благоволении отбойного и напорного клапанов и больших рабочих гидроударах с отрывом жидкости от отбойного клапана можно попытаться организовать самодействующую подкачку духа сквозь эти клапаны, алкая при этом потребуется одолеть линия технических проблем.
Наконец, в-пятых, гидравлический таран владеет немалые размеры. Настолько, всегдашне почитается, что оптимальная длина нагнетательной трубы 2 валяется в диапазоне от 10 до 14 и более метров. Это обусловлено тем, что масса передвигающейся, а затем останавливающейся воды должна быть довольно большенный, дабы гарантировать важнецкую энергию пролетария гидроудара. Поскольку масса воды напрямик соразмерна её объёму, это накладывает верные ограничения на минимальные размеры более-менее производительных конструкций. Ага и длительность гидроудара тоже должна быть достаточной для того, дабы напорный клапан 4 поспел отвориться и проворонить броский объём воды, а это времена тоже напрямик соразмерно расстоянию от отбойного клапана 3 до питающего водоёма или резервуара 1. Впрочем, свертев нагнетательную трубу в спираль, можно в несколько один понизить линейные размеры установки. Однако вот вес, определяемый необходимой прочностью и жёсткостью конструкции, существенно понизить вряд ли удастся.
С иной сторонки, производительность гидротарана ограничена его размерами. Излишне большущие размеры гидравлического тарана также вытребуют проблемы, поскольку все элементы конструкции в полосе пролетария гидроудара должны обладать не всего достаточной прочностью, однако и максимальной жёсткостью. По мере роста линейных размеров обеспечение необходимой жёсткости может потребовать излишне гладких стенок и, будто следствие, излишне массивных деталей.
Тем не менее, классический гидравлический таран остаётся безмерно простым, беспритязательным и больно необычным устройством, какое абсолютно незаслуженно почитай запамятовано в остатнее времена.
Продолжение этой статьи можно дочитать здесь.
Статья в википедии
Еще статья.
Измерить: Попаданцев.Нет
Немного информации об материале: Сегодня в 3-07-2013, 02:21 наш лучший журналист -kinogrant нашел на просторах интернета новость - Гидравлический таран и сразу же добавил ее к нам на сайт!Хотелось бы добавить, что наш журналист подобрал лучшие файлообменники для скачавания Гидравлический таран , кроме того оформление новости и самого файла находится в отличном качестве, тем более можно Гидравлический таран скачать бесплатно и без регистрации и смс. А так же советуем вам посетить Warez чтоб найти похожие отличные материалы, как и этот!