Сифонный трубопровод
Сифонный трубопровод (сифон) представляет собой короткий трубопровод, соединяющий питающий резервуар А и приемный резервуар В, часть которого располагается выше уровня жидкости в резервуаре А (рис. 5.5). Разность уровней жидкости в резервуарах равна Н.
Рис. 5.5. Сифон
При возникновении в верхней части трубопровода давления меньше атмосферного создается разность давлений между атмосферным на поверхности жидкости питающего резервуара и вакуумметрическим давлением в верхней части сифона. За счет разности давлений при полном заполнении трубопровода сифона жидкость поднимается на высоту над уровнем в резервуаре А, а затем перетекает в приемный резервуар В.
Для заполнения трубопровода жидкостью и создания вакуумметрического давления в верхней части сифона применяются вакуумные насосы.
Гидравлический расчет сифонных трубопроводов принципиально не отличается от расчета обычных водоводов.
Рассмотрим установившееся движение жидкости в сифонном трубопроводе. Напишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2, совпадающих с уровнями жидкости в резервуарах А и В, относительно плоскости сравнения 0-0 (см. рис. 5.5):
. (5.14)
Давления в сечениях 1-1 и 2-2 соответствуют атмосферному . Принимаем, что скорости в сечениях и ; , .
Из уравнения Бернулли получаем
. (5.15)
Гидравлические потери в трубопроводе
,
где V - средняя скорость движения жидкости в трубе сифона; , d - длина и диаметр трубы сифона; - коэффициент гидравлического трения; - сумма коэффициентов местных сопротивлений.
Расход жидкости через сифон согласно формуле (5.1) будет
,
.
Для определения давления в верхнем сечении сифонного трубопровода (сечение х-х) составляем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и х-х, в котором потери напора определяются на расстоянии между этими сечениями.
Плоскость сравнения в этом случае совпадает с плоскостью свободной поверхности в резервуаре А (сечение 1-1), , .
Давление в сечении х-х примем равным абсолютному , .
Подставляя в уравнение Бернулли известные величины, получаем
. (5.16)
Вакуумметрическое давление в верхнем сечении сифона х-х
.
Из (5.16) вакуумметрический напор в верхнем сечении, , равен
, (5.17)
где - суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке трубопровода до сечения х-х.
При расчете сифонов важным условием является определение давления в сечении трубопровода, наиболее высоко расположенного, где имеет место наибольшее разряжение. Для уменьшения разряжения в указанном сечении, возможно, окажется целесообразным увеличение сопротивления в нисходящей ветви сифона, что может быть осуществлено установкой задвижки за этим сечением. При этом нужно иметь в виду, что введение задвижки одновременно вызовет некоторое снижение расхода.
В результате уменьшения абсолютного давления в верхней части трубопровода может возникнуть кавитация. Кавитация произойдет, если давление насыщенных паров ( ) в трубопроводе будет больше абсолютного давления . При кавитации из жидкости будет выделяться растворимый газ и пузырьки пара, что приведет к снижению расхода жидкости в сифоне, и он может резко уменьшиться. Резкое снижение расхода в результате нарушения сплошности потока жидкости приводит к срыву работы сифона, подача жидкости в приемный резервуар В прекращается.
В сифонных трубопроводах появление кавитации обусловливается геометрической конфигурацией и принципом действия самого сифона, верхней своей частью находящегося под давлением меньше атмосферного.
Для нормальной работы сифонного трубопровода необходимо, чтобы минимальное абсолютное давление в верхней его части было больше давления насыщенных паров :
,
Давление увеличивается с повышением температуры жидкости.
Таблица 5.2
, м | 0,12 | 0,24 | 0,43 | 0,75 | 1,25 | 2,00 | 3,17 | 4,82 | 7,14 | 10,3 |
В табл. 5.2 приведены значения в метрах водяного столба в зависимости от температуры .
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 482;