Умови попадання повітря в напірні системи гідротехнічних споруд
А.М. РУДЬ - к.т.н., доцент, Херсонський ДАУ
І.М. Сєрбіна - студентка 5 курсу ГМФ
В напірній системі гідротехнічних споруд часто має місце переміщення мас повітря, як у вигляді окремих часток, так і у формі великих замкнутих включень - повітряних мішків.
Подання і подальше транспортування повітряних мас по напірних водоводах викликає явища, які в певних умовах роботи напірних систем гідротехнічних споруд можуть привезти до небажаних наслідків, а саме: насамперед наявність повітряних мас викликає гідравлічний опір, що зменшує її пропускну спроможність. Далі, при збиранні у великі включення (мішки) повітря при виході з напірного водоводу викликає гідравлічні удари і вібрацію споруд напірної системи, що іноді досягають загрожуючих розмірів. Є приклади руйнування затвора від вібрації, що викликана наявністю повітря при наповненні труби водою; небажані явища, що супроводжуються проникненню повітряних включень в насоси, турбіни гідроелектростанцій і т.д.
Із сказаного очевидно, що питання поведінки повітряних мас в напірних водоводах представляє практичний інтерес.
Незважаючи на вищезгадану важливість вирішення питання поведінки повітря в напірних гідравлічних системах, дотепер цим питанням не приділяється належної уваги. Питання руху повітря в рідині, що рухається в напірній системі, або інакше, питання руху двохфазного середовища, вивчаються переважно в області теплотехніки. Ці дослідження спрямовані, головним чином, на розробку теорії руху пароводяної суміші в циркулярному контурі парових котлів.
В дослідах на водопідпірних спорудах повітря до труби вводилось для всіх випадків однаково за допомогою емульгатора, причому після деякої ділянки стабілізації, де здійснювалось формування потоку, виходив цілком визначений тип течії в залежності від повітряновмістності, швидкості суміші, розміщення і діаметру труби. Звідси зроблено висновок, що перехід на пробкову структуру течії повинен залежати від критерії:
де V - швидкість течії рідини, d - діаметр труби.
При цьому із ростом діаметра труби збільшується швидкість суміші, при якій відбувається порушення розподіленої течії. Але з іншого боку із зростанням діаметра збільшується турбулентність потоку, що повинно викликати піноутворення.
Отже, збільшення турбулентності потоку скорочує ділянку пробкової течії. Ділянка дисперчированої течії повинна визначатись критерієм:
де р - щільність,о - поверхневий натяг рідини, а лінійний параметр (L) пов'язаний з розмірами бульбашки, тому цей тип течії не залежить від діаметра груби.
Результати дослідів над похилою трубою показують, що перехід від одного типу руху до іншого здійснюється при менших швидкостях ніж в горизонтальній трубі.
Висновок:
В горизонтальних і похилих трубах після проходження визначеної ділянки стабілізації, бульбашки газу через різницю питомої ваги газів і рідини збирались у верхній частині труби.
У вертикальних трубах потік суміші має симетричну форму, структура течії двофазного середовища може бути розподілена на три групи:
А.Рух рідини у вигляді з більш чи менш рівномірним розподілом бульбашок по перетину.
Б.Пробковий рух - в середині труби рухаються циліндрики газу, а рідина тече по стінкам труби і в проміжках між циліндриками.
В.Рух кільцевого тиску, коли по стінках труби тече рідина, а в середині труби рухається рідина безперервним потоком.
Під час транспортування газів по трубах незалежно від їх нахилу відбувається пульсація тиску, що викликає вібрацію, яка різко посилюється при пробковому русі суміші.
ЛІТЕРАТУРА
- Звіт про НДР за 2002 рік Кафедри с/г меліорацій, ХДАУ, Херсон, 2002 г.
- Дикаревский В.С. Гидравлический удар й противоударная защита напорных водоводов. Докторская диссертация.Ленинград,1971 г.
- Бунятан Л.Б. К вопросу о причинах аварии дюкеров. Труды Арм.НИИГиМ, №І ,1952г.
Понравилось? Поделитесь материалом
