2020-01-15
398
Гидравлический таран
Очень простой и во многих случаях экономичной водоподъемной установкой является гидравлический таран. Для подъема воды таран использует энергию протекающего через него потока и не требует установки двигателя. Непременным условием для работы тарана является расположение его ниже уровня воды в источнике водоснабжения.
Гидравлические тараны используют для водоснабжения небольших населенных пунктов и промышленных предприятий, лесных поселков, леспромхозов, колхозов, животноводческих ферм и др. Таран может быть применен там, где имеется падение потока высотой не менее 
.
Схема таранной установки показана на рис. 92. Из источника водоснабжения 1 вода поступает в таранную установку по питательной трубе 2. Таран имеет ударный клапан 3, нагнетательный клапан 4 и воздушный колпак 5. По нагнетательной трубе 6 вода подается в бак 7.
Принцип действия гидравлического тарана заключается в следующем. При нажиме на рукоятку открывается ударный клапан. При этом вода из источника водоснабжения начинает течь по питательной трубе и через открытый ударный клапан вытекает наружу.
|
|
|
Рис. 92 Гидравлический таран
1 – источник водоснабжения; 2 – питательная труба; 3 – ударный клапан; 4 – нагнетательный клапан; 5 – воздушный колпак; 6 – нагнетательная труба; 7 – бак.
По мере возрастания скорости движения воды в питательной трубе давление на клапан будет увеличиваться и в определенный момент, преодолев массу клапана, закроет его. Вследствие внезапного прекращения течения воды в питательной трубе произойдет гидравлический удар, который вызовет резкое увеличение давления.
Под действием возросшего давления откроется нагнетательный клапан 4 и вода устремится в воздушный колпак 5 и нагнетательную трубу 6. В следующий момент произойдет падение давления в питательной трубе, благодаря чему ударный клапан 3 под действием атмосферного давления и собственной массы (или силы пружины) откроется.
Одновременно нагнетательный клапан 4 под давлением воды в воздушном колпаке закроется и таран автоматически придет в первоначальное положение, после чего процесс действия гидравлического тарана возобновится.
КПД гидравлического тарана определяется зависимостью
. (334)
| где | 
| - расход воды, подаваемой тараном в водонапорную башню,  ;
|
| - геометрическая высота подъема жидкости,  ;
| |
| - расход жидкости, протекающей по питательной трубе,  ;
| |
| - высота падения жидкости, .
|
Высоту подъема воды обычно принимают в пределах от 
до 
и реже до 
. Длину питательной трубы принимают в пределах 
. Диаметр нагнетательной трубы должен быть вдвое меньше диаметра питательной трубы.
|
|
|
Гидравлический таран надежно работает в любое время суток зимой и летом и не требует постоянного обслуживания. Недостатком в работе гидравлического тарана является выброс неиспользованной воды через клапан 3 (см. рис. 92) в количестве 
от , и только 
расхода подается в бак 7. Гидравлические тараны типа ТГ-1 и УНЖК-100 выпускаются серийно. Гидравлический таран ТГ-1 способен подавать жидкость на высоту 
, а УНЖК-100 создает напор до 
при подводящей трубе 
.
3.9.2. Водоструйный насос (эжектор)
Струйный насос – насос трения, в котором одна жидкая среда перемещается внешним потоком другой жидкой среды.
Струйные насосы для нагнетания называются инжекторами, для отсасывания - эжекторами, для подъема – гидроэлеваторами.
Действие струйного насоса основано на непосредственной передаче кинетической энергии одним потоком (рабочим) другому, имеющему меньшую кинетическую энергию (перекачиваемому - эжектируемому). Рабочая и перекачиваемая (эжектируемая) жидкости могут быть одинаковыми и различными. Струйные насосы, в которых рабочей и эжектируемой жидкостями является вода, называются водоструйными.
Водоструйный насос можно легко получить на основе трубы Вентури, организовав поток жидкости по оси трубы с высокой скоростью. На рис. 33 приведена принципиальная схема водоструйного насоса (эжектора).
В водоструйном насосе рабочий поток с расходом 
под большим давлением 
по трубопроводу 1 с соплом 2 на конце поступает в камеру всасывания 3, сообщенной всасывающим трубопроводом 7 с расходным резервуаром 8. Струя воды, вылетая из сопла 2 с большой скоростью, создает разряжение в камере всасывания 3 и соответственно во всасывающем трубопроводе 7. За счет вакуума из расходного резервуара 8 по всасывающему трубопроводу 7 подсасывается вода в количестве (расход эжектируемой – перекачиваемой жидкости).
Рис. 93. Схема водоструйного насоса (эжектора):
1 – трубопровод рабочей жидкости; 2 – сопло; 3 – камера всасывания;
4 – камера смешения; 5 – диффузор; 6 – напорный трубопровод
суммарного потока; 7 - всасывающий трубопровод; 8 – резервуар
расходный; 
- расход рабочего потока жидкости; - расход
эжектируемой (перекачиваемой) жидкости; 
- расход общего потока жидкости.
Из камеры смешения 4 общий поток с расходом 
направляется в диффузор 5, где скорость падает, и создается давление, необходимое для движения жидкости по напорному трубопроводу 6.
Струйные наосы обладают рядом существенных достоинств: простота конструкции, надежность работы, легкость изготовления, небольшие габариты и стоимость, простота эксплуатации.
Недостатком водоструйных насосов является низкий КПД (
) и относительно большой расход рабочей жидкости 
, (в 
раза превышающий расход эжектируемой жидкости).
КПД водоструйного насоса можно определить с помощью зависимости
. (335)
| где | 
| - расход воды во всасывающей трубе (подача водоструйного насоса),  ;
|
| - расход воды, подаваемой к водоструйному насосу по напорному трубопроводу (рабочий расход),  ;
| |
| - полная высота подъема перекачиваемой жидкости, ;
| |
| - напор, подводимый к насосу рабочей жидкости, .
|
Среднее значение КПД водоструйных насосов колеблется в пределах 
.
Напор, развиваемый водоструйным насосом, зависит от скорости истечения воды из сопла, которая обычно составляет 
. Для достижения такой скорости вода должна подводиться к насосу под напором 
. Скорость во всасывающем и напорном трубопроводах равна 
.
Отношение площади сечений горловины к площади сечения сопла составляет обычно 
, а отношение сечения площадей всасывающей трубы и сопла принимается равным 
.
|
|
|
Карбюратор
Карбюратором называется устройство, предназначенное для приготовления горючей смеси топлива в двигателях внутреннего сгорания путем подсоса топлива и перемешивания его с воздухом.
Схема простейшего карбюратора приведена на рис. 34. Основными элементами такого карбюратора являются: воздушный канал 1 с диффузором 9, смесительной камерой 8 и дроссельной заслонкой 7; поплавковая камера 2 с поплавком 4 и игольчатым клапаном 3; топливоподводящий трубопровод 6 с жиклером 5 и распылителем 10.
Поплавковая камера с поплавком и игольчатым клапаном обеспечивает постоянный уровень топлива на входе в жиклер, который дозирует количество топлива, поступающего через распылитель в воздушный канал карбюратора. Дроссельная заслонка регулирует количество горючей смеси, поступающей из карбюратора во впускной трубопровод и цилиндры двигателя. В воздушном канале топливо распыливается и перемешивается с воздухом.
Движение воздуха, а затем и горючей смеси через карбюратор и впускной трубопровод, осуществляется за счет перепада давлений между окружающей средой и цилиндрами двигателя, в которых поршни в процессе впуска совершают насосные хода. Наибольшее значение разряжение достигает в диффузоре (
до 
), а в смесительной камере оно в 
раза меньше.
Рис. 94. Принципиальная схема простейшего карбюратора:
1 – воздушный канал; 2 – поплавковая камера; 3 – игольчатый канал;
4 – поплавок; 5 – жиклер топливный; 6 – топливоподводящий
трубопровод; 7 – дроссельная заслонка; 8 – смесительная камера;
9 – диффузор; 10 - распылитель топлива.
Движение топлива из поплавковой камеры и его истечение через распылитель осуществляется за счет перепада давлений в пространстве над топливом и в диффузоре. Для предотвращения вытекания топлива при неработающем двигателе и при наклонном положении карбюратора устье распылителя располагается на 
выше уровня топлива в поплавковой камере. Чтобы исключить влияние загрязнения воздушного фильтра двигателя на иссечение топлива через распылитель, пространство над топливом в поплавковой камере карбюратора соединяется с началом воздушного канала; такой карбюратор называется сбалансированным.
|
|
|
Распыливание топлива происходит из-за разности в скоростях движения воздуха и самого топлива. При разности в 
наступает разрушение струи, при разности в 
и более наступает полное распыливание.
