Гидравлический таран

Гидравлический таран успешно заменяет электронасосы в неэлектрифицированных районах для подачи воды из равнинных рек. Гидравлический таран, используя кинетическую энергию потока воды, позволяет поднимать ее на значительную высоту. Например, поток с напором в 2 м способен поднять 10% своего расхода на высоту 12 м.

Рис. 8.8. Схема гидравлического тарана: 1 - источник; 2 - поток воды из источника; 3 - питающий трубопровод; 4 - ударный отбойный клапан; 5 - воздушный клапан; 6 - напорный колпак, 7 - воздух; 8 - закачиваемая вода, нагнетательный трубопровод; 9 - верхний бак; 10 - напорный клапан; 11 - сток воды через клапан 4

Совершенно ясно, что это очень удобный способ заполнения, например, емкостей водонапорных башен в сельской местности. На рис. 8.8 представлена принципиальная схема такой установки, использующей гидравлический таран. Вода из реки подается вниз по наклонному питающему трубопроводу, при этом ее потенциальная энергия MgH превращается сначала в кинетическую, а затем снова в потенциальную mgh. При подробном рассмотрении этот процесс протекает следующим образом.

1. В момент, когда ударный отбойный клапан V₁ открыт, а напорный клапан закрыт, вода из реки по питательному трубопроводу вытекает через клапан V₁ наружу, при этом ее потенциальная энергия MgH превращается в кинетическую.
2. Давление, действующее в этот момент на клапан V₁ , превосходит силу тяжести клапана, и он быстро захлопывается.
3. Вода, продолжающая по инерции поступать в питающую трубу, начинает сжимать находящуюся в ней воду.
4. Давление в трубе резко повышается, напорный клапан открывается, пропуская воду в напорный колпак.
5. Вода, поступающая в колпак, сжимает находящийся в нем воздух.
6. Некоторая часть воды массой т поступает в нагнетательный трубопровод под действием давления воды и воздуха в колпаке.
7. Скорость потока в питающем трубопроводе резко уменьшится в результате процессов 5) и 6), напорный клапан закроется и вода в питательном трубопроводе совершит волнообразное возвратное движение.
8. Давление в результате возвратного движения на внутренней поверхности ударного клапана V₁ упадет, он откроется, выпуская воду наружу, и весь процесс начнет повторяться.
9. Воздушный клапан откроется одновременно с клапаном V₁, выпуская небольшую порцию воздуха, который потом вместе с водой попадет в напорный колпак, восполняя потери воздуха в нем из-за поглощения его водой.

При работе тарана описанный цикл непрерывно повторяется с частотой примерно 1 Гц.

В теории расчета таких насосов используется только один экспериментальный параметр - коэффициент сопротивления ударного отбойного клапана. КПД тарана равен mh/MH. Надежные и удобные в работе гидравлические тараны пользуются большим спросом. Их КПД составляет примерно 60%. Гидравлический таран с несколько меньшим КПД может работать и от водопровода.

Похожие материалы