ДЕЙСТВИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТАРАНА
Гидравлический таран является водоподъемной машиной, работающей от действия гидравлического удара.
Гидротаранная установка (рис. 12) состоит из питающего резервуара 1, питающей трубы 2, самого тарана с рабочей камерой 3, нагнетательной трубы 8 и приемного лотка с треугольным водосливом 9. Для заполнения водой питающего резервуара установлен насос 10.
Принцип действия гидротарана. В нерабочем состоянии вода, находящаяся в питающем резервуаре 1, по трубе 2 заполняет рабочую камеру 3 и удерживает рабочий клапан 4 в закрытом положении под напором Н. В момент нажатия на рабочий клапан вода, находящаяся в камере под напором, выливается из-под клапана в приемный лоток 9. После снятия усилия под действием напора клапан поднимется в исходное положение и закроет отверстие. Излив прекратится, следовательно, и скорость воды в питающей трубе резко упадет до нуля, что вызовет гидравлический удар.
 |
Рис. 12. Схема установки с гидравлическим тараном
1 – питающий резервуар; 2 – разгонная труба; 3 – рабочая камера;
4 – рабочий клапан; 5 – перепускной клапан; 6 – воздушный колпак;
7 – задвижка; 8 – напорный трубопровод; 9 – приемный лоток.
В результате этого в камере 3 повысится давление, перепускной клапан 5 откроется и часть воды, сжимая воздух, попадет в воздушный колпак 6, а затем, в напорный трубопровод 8. За счет поступления воды в воздушный клапан и возвращения ударной волны с обратным знаком в рабочей камере понизится давление, перепускной клапан 5 закроется, а рабочий клапан 4 откроется, изливая очередную порцию воды в приемный лоток 9, т. е. цикл повторится и удары будут следовать непрерывно, подавая воду в нагнетательную трубу 8 и частично в приемный лоток 9.
Подобные таранные установки устраиваются на ручьях, родниках как горной, так и равнинной местности для обводнения пастбищ и животноводческих ферм. Маркировка тарана ТГ-1: Т – таран, Г – гидравлический, 1 – номер модели.
Выполнение работы
1. Студенты знакомятся с установкой и конструкцией основных узлов тарана.
2. Зарисовывается схема тарана в журнале лабораторных работ.
3. Подпор Н определяется по формуле
Н = 1,59 + hп, (30)
где hп – показание пьезометра питающего бака.
4. Запуск тарана осуществляется нажатием на рабочий клапан 4 и удерживанием его 1…2 с для полного удаления воздуха из питающей трубы 2, после чего клапан отпускается и установка начинает работать. Необходимо следить, чтобы в питающем резервуаре поддерживался постоянный уровень воды.
5. Замеряется полезный расход тарана объемным способом, для чего под нагнетательную трубу 8 подставляется емкость и секундомером определяется время ее наполнения. Данные измерений заносят в табл. 8.1.
Полезный расход определяют по формуле
(31)
6. Определяется расход воды, подводимой к тарану как
Q = qn + qв л/с, (32)
где qn – полезный расход тарана, л/с;
qв – сбрасываемый расход воды, протекающей через водослив в приемном лотке 9, л/с.
Чтобы замерить расход qв, необходимо по пьезометру определить напор на гребне водослива и по тарировочному графику найти сбрасываемый расход воды.
7. Определяется КПД таранной установки по формуле
(33)
где Н г = Н 1 − Н – геометрический напор.
Т а б л и ц а 8.1. Данные измерений и результаты расчета
| Показания пьезометра hп , м | Подпор Н, м | Объем Wп, л | Время t, с | Полезный расход qg, л/с | Сбрасываемый расход qв , л/с | Расход Q,л/с | hуст, % |
Вопросы для самоконтроля
1. Можно ли (а если можно, то как) определить силу, которую нужно приложить к ударному клапану, чтобы запустить таран?
2. Будет ли работать таран без воздушного колпака? Если будет, то что произойдет с его КПД?
3. Изменится ли КПД тарана, если весь воздушный колпак заполнить водой?
4. Как определить (рассчитать или замерить) полный напор данной таранной установки?
5. Можно ли (а если можно, то как) определить минимальный подпор (Н), при котором может работать таран?
6. Что произойдет с работой тарана, если к нему приблизить нижний бьеф, т. е. уменьшить длину подводящей (разгонной трубы)?
7. Что будет с производительностью тарана, если удалить от него ВБ на несколько метров вверх?
8. Можно ли, имея данные лабораторной работы, определить объемный КПД таранной установки?
9. Как можно регулировать расход и напор тарана?
