Расчет таранной установки с диаметром питательной трубы 25 мм для двух режимов ее работы: при максимальной производительности и при максимальном к.п.д.

В Восточно-Казахстанском государственном техническом университете им. Д. Серикбаева был разработан экспериментальный лабораторный стенд “Гидравлический таран”. Установка состоит из самого гидравлического тарана, подающего и нагнетательного баков, трубопроводов и арматуры.

Исходные данные

Расстояние от водоприемника до места установки l1=1 м

Питательный напор Н1=1.1 м

Нагнетательная геометрическая вы-

рать диаметр нагнетательного трубопровода, соответствующий выбранному уклону.

Примем i=0.01, т.е. для каждых 100 м длины трубопровода потери составляют 1м. Тогда получим

hw  1.3* i  1.3* 0.01  0.013 м (1)

Таким образом,

h  h1  hw  1.3  0.013  1.313 м

(2)

Для питательной линии имеем: Суммарный коэффициент сопротивлений

сота h1=1.3 м

Длина нагнетательного трубопровода

lнаг=1.3 м

h  h1  h2

установившаяся скорость

(3)

Питательный расход не ограничен.

Поскольку нагнетательный расход неизвестен, то для определения расчетного нагнетательного напора h можно задаться значением гидравлического уклона, определить потери напора и после определения

c 

c 

, м/сек (4)

 1.48

2gH

1   c

2 * 9.81*1.1

1  8.74

м/сек

значения нагнетательного расхода q подоб-

установившийся расход

Qc  c

л/сек (5)

hn  1.313  0.748 *1.1  0.491 м

Qc 

 * 0.0152

4

параметр τ

*1.48  0.00026

л/сек;

следовательно,

u  9.81* 0.491  0.0032

 l

1500

м/сек (10)

c (1   c )

и

, сек (6)

  1  0.069

1.48(1  8.74)

сек ;

u  0.0032  0.0021

 c 1.48

(11)

далее определяем

H  0.837

h и

H  1.19

h

(7)

1). Расчет установки, работающей при максимальной производительности.

Волновое изменение скорости, принимая a=1500 м/сек, в первом приближении, исходя из расчетного нагнетательного

По данным

u  0.0021

H  0.837

h и

напора h, будет

u  gh

 c из таб. 7/1/ берем k=0.8 и при

помощи интерполяции имеем

a ,м/сек (8)

9.81*1.3

 max

 0.016

u 

1500

 0.0085

м/сек.

qmax  0.00026* 0.016  0.000041л/сек. (12)

На основании имеющихся данных

используя таблицу 1/1/, находим

H и u выбираем k=0.6.

h c

1  H 



k 1  k H 

 

1  2

h



Теперь определим динамическую высоту нагнетания и уточним значение волнового изменения скорости

hn  h  k2 H , м

 h k 2  u

c



2

2

(13)

(9)

1  0.837  1.022(1  0.552 * 0.837)  1.71

 0.64  0.00004

  1  0.584

1.71 (14)

продолжительность полного периода

  h * t  k  6 u  H

 H  3  

T    c 

hn

сек, (15)

T  0.0691.19 * 2.197  0.387  6 * 0.0021* 2.24  0.54

сек

число ударов = 112 ударов/мин.

2) Расчет установки, работающей при максимальном к.п.д.

Не учитывая некоторые изменения

, по имеющимся данным

H  0.837 и

h

u  0.0021

 c

выбираем k=0.4 и ŋ =0.55. По

Q  qh

H

л/сек; (16)

полученному значению k определим производительность q, используя таблицу.

Q  0.000038 *1.19  0.000057

0.8

л/сек;

Далее

  h * t  k

продолжительность полного периода

 6 u 

 H  a  

T    c 

h  k

H 2

сек, (17)

0.0691.19 * 0.847  0.048  0.0126

T 

1.19  0.888

 0.24

сек.

Сравнивая результаты расчетов по двум режимам работы, замечаем, что для Q

= 0.000083 л/сек, которые пропускает один таран, работая в режиме максимальной производительности, необходимо устано-

несколько раз опустить и поднять клапан и оставить его в закрытом положении. Ударный клапан не должен пропускать воду.

Для проверки герметичности нагнетательного клапана открывается кран ма-

вить

0.000083  1.4  2

0.000057

таких же тарана,

нометра, установленного, на воздушном колпаке и закрывается задвижка на нагне-

работающих на режиме максимального к.п.д.

Но в случае работы двух таранов на режиме максимального к.п.д. можно получить суммарную производительность 2 х 0.000038=0.000076 л/сек вместо 0.000041 от одного тарана, работающего на режиме максимальной производительности.

После окончания строительномонтажных работ и перед пуском установки следует проверить исправность отдельных элементов.

Для бесперебойной работы установки основными факторами являются герметичность питательного трубопровода и воздушного колпака, а также герметичность закрытия ударного и нагнетательного клапанов, поэтому, прежде всего надо проверить эти элементы.

Для этого следует открыть задвижку на подводящей линии, пустить воду в питательный трубопровод и поднять в верхнее положение ударный клапан. Через несколько минут, когда уже начнется слив воды из питательного бассейна нужно тщательно проверить швы питательного трубопровода и отметить места пропуска воды, а также убедиться, что ударный клапан закрывается герметично. Для этого следует

тательном трубопроводе. Показание манометра при плотном закрытии нагнетательного клапана должно быть постоянным. При пропуске воды через клапан показание манометра постепенно снижается. В этом случае надо тщательно проверить клапан и все швы на воздушном колпаке.

После проверки следует опорожнить всю систему, устранить замеченные дефекты и подготовить установку к пуску.

Пуск осуществляется в следующем порядке. После открытия задвижки необходимо подождать 3-4 мин, пока питательная труба наполнится водой и полностью освободится от воздуха. Все это время ударный клапан находится в закрытом положении. Убедившись, что из питательной трубы больше не поднимаются воздушные пузырьки, открыть ударный клапан.

При питательных малых напорах часто после первого же открытия ударного клапана таран начинает .работать, а при значительных напорах ударный клапан нужно открывать несколько раз, чтобы в колпаке развилось давление, равное двукратному напору.

Когда нагнетательный трубопровод длинный и пологий, для повышения достаточного для автоматической работы давле-

ния требуется долгое время вынужденного открытия ударного клапана. В таких случаях пуск осуществляется при закрытом положении задвижки на питательной линии.

Открывая несколько раз ударный клапан, надо проследить за показанием манометра. Если давление превышает двукратный питательный напор и ударный клапан уже автоматически открывается, то надо постепенно открывать задвижку, чтобы манометрическое давление в колпаке все время оставалось больше двукратного питательного напора. Когда начинается бесперебойная автоматическая работа и манометр покажет давление, равное нагнетательному напору, задвижку можно открыть полностью. После описанного процесса пуска начинается нормальная работа установки.

Регулировка работы установки производится в зависимости от того, в каком режиме она будет работать: при максимальной производительности или при максимальном к.п.д. Надо иметь в виду, что некоторый слив воды из питательного бассейна обязателен.

После пуска и регулировки следует закрыть трехходовой кран манометра и снять манометр. Затем закрепить все регулирующие приспособления и тщательно проверить крепежные болты.

Спустя несколько часов после пуска необходимо еще раз проверить герметичность питательной трубы, воздушного колпака и особенно работу воздушного приспособления. При недостаточности работы воздушного приспособления со временем усиливаются пульсация воды в нагнетательном трубопроводе и вибрационные явления. Таран может работать длительное время только в том случае, если воздушное приспособление действует нормально.

Экспериментальные исследования были проведены для определения общего расхода Q, нагнетательного и сбросного расхода.

В зависимости от уровня воды в питательном баке и числа ударов ударного клапана, эксперименты проводились в трех режимах:

• ручном
• полуавтоматическом
• автоматическом.

К выполнению лабораторных работ допускаются все студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

О каждом несчастном случае пострадавший или ближайший свидетель должен сообщить преподавателю. Если несчастный случай произошел в связи с неудовлетворительным состоянием рабочего места или неисправностью инструмента, то после осмотра рабочего места преподавателем должен быть составлен акт о несчастном случае, а причины, вызвавшие его устранены.

Пострадавшему должна быть оказана первая медицинская помощь.

Каждый студент, выполняющий лабораторные работы, несет административную и дисциплинарную ответственность за нарушение правил настоящей инструкции.

Перед пуском в ход гидравлической установки необходимо проверить исправное состояние всех доступных для осмотра частей.

Обо всех обнаруженных дефектах и неисправностях студенты должны сообщить учебному мастеру или преподавателю.

Во время работы необходимо соблюдать следующие требования:

Не заходить за сетку, ограждающую электродвигатель и насос.

Участникам испытания запрещается производить на ходу чистку, ремонт, подтягивание гаек электродвигателя и насоса, а так же всяческое вмешательство в работу этого оборудования.

Пролитая вода должна немедленно тщательно убираться с пола, чтобы на полу помещения не было скользких мест.

В процессе проведения опытов избегать лишней суеты, толкотни, бесцельного хождения по лаборатории.

Не крутить без необходимости краны, задвижки и др.

Не нажимать посторонние кнопки различных технологических аппаратов.

При возникновении аварийной ситуации немедленно выключить работающую установку и сообщить преподавателю.

Пострадавшим немедленно оказать первую медицинскую помощь.

Студенты при возникновении аварийной ситуации сообщить преподавателю или учебному мастеру.

Сотрудники кафедры при возникновении аварийной ситуации обязан отключить оборудование и поставить в известность зав. кафедрой.

После окончания выполнения работы установка должна быть выключена, все вентили закрыты.

Все используемые при проведении работы инструменты и измерительные приборы необходимо убрать на место.

Обо всех обнаруженных неисправностях следует сообщить преподавателю или учебному мастеру.

ЛИТЕРАТУРА

1. Марухин В.В., Кутьенков В.А., Иванов В.И. Новое водоподъемное устройство как источник экологически чистой энергии. Альтернативная энергетика и экология. 2005, №9, с. 39-46.
2. Чистопольский С. Д. Гидравлические тараны. – М., Л., 1936. – 151 с.
3. Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. – М.: Машиностроение, 1968. – 124 с.
4. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. М.: Гостехиздат., 1949 103 с.
5. Марухин В., Кутьенков В. Новый источник неисчерпаемой чистой и мощной энергии: [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:// www. macmep.ru/ water.htm