Центробежный насос. Принцип действия

Что такое гидравлический удар ТС. Какова его причина?

Гидравлическим ударом называется явление, возникающее в трубопроводе при быстром изменении скорости движения жидкости. Гидравлический удар характеризуется мгновенными повышениями и понижениями давления, которые могут привести к разрушению трубопровода. Вероятность возникновения гидравлических ударов возрастает с увеличением мощности теплоисточников, увеличением диаметров и длины тепловых сетей, оснащения сети регуляторами, клапанами и задвижками.

Причинами возникновения гидравлических ударов являются: внезапный останов насосов на теплоисточнике или насосной станции при прекращении подачи электроэнергии; внезапное включение насосов; вскипание теплоносителя в котле в случае снижения расхода теплоносителя и последующей конденсации; быстрое закрытие регулирующих клапанов и задвижек на теплоисточнике, насосных станциях и тепловой сети.

Какие устройства применяются для защиты системы теплоснабжения от недопустимого повышения давления при гидравлическом ударе?

Защита от гидравлических ударов может быть осуществлена за счет применения ряда специальных устройств.

На насосных станциях может быть рекомендовано устройство противоударной перемычки между обратным и подающим трубопроводами с установкой на ней обратного клапана (рис. 1). При внезапной остановке насосов, когда давление в обратном трубопроводе превышает давление в подающем, открывается обратный клапан на противоударной перемычке, что приводит к выравниванию давлений в трубопроводах и затуханию ударной волны.

В котельных для предотвращения гидравлического удара используются гидрозатворы, подключаемые к обратному коллектору, Гидрозатвор представляет собой установленную вертикально "трубу в трубе" высотой примерно на 3 м больше напора в обратном коллекторе. Внутренняя труба гидрозатвора врезана в обратный коллектор тепловой сети, внешняя - служит для приема выброса теплоносителя при срабатывании гидрозатвора и подключается либо к приемной емкости, либо к системе канализации.

К системе обеспечения надежности и защиты относятся и защитно-регулирующие клапаны (ЗРК) РК-1 с регуляторами типа РД-3а трехсильфонной сборки и импульсными клапанами ИК-25 для аварийного отключения котельной от системы. Кроме того, ЗРК укомплектованы регуляторами РД-3а односильфонной сборки, что позволяет регулировать давление сетевой воды в подающей и обратной магистралях (рис. 2). В системе применена гидравлическая автоматика, работа которой не зависит от наличия электроэнергии. При отключении электроэнергии и внезапной остановке насосов повышается давление перед насосом, что приводит к срабатыванию импульсного клапана ИК, в результате регуляторы РК-1 закрываются, отсекая оборудование котельной. Гидравлический удар гасится в результате срабатывания гидрозатвора. Комбинация защит "Гидрозатвор-ЗРК" обеспечивает защиту оборудования котельной, тепловой сети и систем отопления.

В качестве быстродействующих сбросных устройств для систем теплоснабжения могут использоваться: гидрозатвор, сбросной клапан конструкции СКВ ВТИ, разрывные выпуклые мембраны, разрывные плоские мембраны, сбросной клапан конструкции "Союзтехэнерго".

Приведите формулу Жуковского для расчета давления гидравлического удара. На основе каких законов получена эта формула?

Повышение давления при гидравлическом ударе рассчитывается по формуле Жуковского:

ΔPуд = ρ · Δv · c(4),

где ΔPуд— скачок давления; ρ— удельная плотность жидкости; Δv— произошедшее изменение скорости (при полной остановке — скорость потока перед остановкой);

с— скорость распространения ударной волны.

В свою очередь, скорость распространения ударной волны определяется по формуле:

c = 1 / √(ρ · β + 2 · ρ · r / (δ · E))(5),

где c— скорость ударной волны; √— операция извлечения квадратного корня; ρ— удельная плотность жидкости; β— сжимаемость жидкости; r— внутренний радиус трубы; δ— толщина стенок трубы; E— модуль упругости материала трубы (модуль Юнга).

Следует отметить, что скачок давления при гидравлическом ударе не зависит от исходного давления, заставившего двигаться жидкость по трубе, а зависит только от набранной ею скорости. Это значит, что разгон жидкости относительно высоким давлением в течение короткого времени можно заменить более длительным разгоном под воздействием более низкого давления. Впрочем, бесконечно снижать разгоняющее давление не удастся: во-первых, в реальных условиях напор низкого давления уже при не слишком большой скорости потока весь уйдёт на компенсацию гидравлического трения; во-вторых, даже для сверхтекучей жидкости действует ограничение на максимальную скорость, которой поток может достичь при заданном напоре на входе трубы в соответствии с уравнением Бернулли. Тем не менее, именно это обстоятельство позволяет гидравлическим таранам поднимать жидкость на высоту, во много раз превышающую приводящий их в действие перепад уровней.

Центробежный насос. Принцип действия.