Пташкина-Гирина О.С.; Щирый В.Д. Гидравлика. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

171

Полезная мощность гидроусилителя

, относительная

мощность определяется отношением

QPVP

max

N ⋅=⋅=

Используя формулу

1P −=−=

и учитывая, что

, получим













−=

. (13.5)

Наибольшая мощность получается при определенном значе-

нии

Найдем это значение.

При

вместо выражения (13.5) получаем

(

)

QQQQ1N −=−=

После дифференцирования по

приравниваем производ-

ную нулю:

0Q31

=−=

Отсюда оптимальный относительный расход

58,0

опт

Q ===

;

максимальная относительная мощность

max













−=N

При этом максимальная относительная нагрузка на штоке и

к.п.д. гидроусилителя равны (при

опт

max

=−=−==













Теперь определим максимальную мощность по начальным

параметрам

max

N =ω=

Характеристики

(

)

QfN

при различных

, построенные по

выражению (13.5), представлены на рис.13.31.

172

Рис.13.31

В следящих системах, кроме гидроусилителей золотниково-

го типа, широко применяют гидроусилители типа сопло-заслонка

и со струйной трубкой.

14. ГИДРОЛИНИИ, ГИДРОЕМКОСТИ, ФИЛЬТРЫ

Надежность работы гидромашин и гидроприводов в значи-

тельной мере зависит от совершенства гидравлических коммуни-

каций и качества очистки рабочей жидкости в процессе работы.

Гидролинии. Это устройства, предназначенные для прохо-

ждения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В

соответствии с выполняемыми функциями их разделяют на вса-

сывающие, напорные и сливные.

При определении их диаметров руководствуются их макси-

мальными скоростями: для всасывающих – 1,2 м/с; для нагнета-

тельных при давлениях до 2,5 МПа – 3 м/с, до 5,0 МПа – 4 м/с, до

10 МПа – 5 м/с, свыше 15 МПа – 8-10 м/с; для сливных – 2 м/с.

Помимо этого, различают гидролинии управления, по кото-

рым рабочая жидкость подается к устройствам для управления, и

дренажные, по которым отводится утечка рабочей жидкости.

Основные требования к гидролиниям сводятся к обеспече-

нию герметичности, минимального гидравлического сопротивле-

ния и прочности.

173

Гидроемкость. Это устройства, предназначенные для хра-

нения и питания рабочей жидкостью привода; к гидроемкости

относятся гидроблоки и гидроаккумуляторы.

Вместимость гидроемкости определяется на основании теп-

лового расчета гидропривода, причем полный объем гидроемко-

сти должен быть больше объема рабочей жидкости на 15…20%.

При ориентировочных расчетах стационарных гидроприводов с

разомкнутой циркуляцией номинальную гидроемкость принима-

ют численно равной двум - трем подачам насоса, выраженным в

л/мин.

Фильтры. Рабочая жидкость в гидроприводах постоянно за-

грязняется твердыми частицами, поэтому ее необходимо очи-

щать. Для очистки от загрязнений рабочую жидкость пропускают

через фильтры.

Установлены ряды номинальных тонкостей фильтрования δ,

мкм (1; 2; 5; 10; 25; 40; 63; 80). В зависимости от номинальной

тонкости фильтрования можно условно выделить фильтры гру-

бой (до 15 мкм), нормальной (до 10 мкм), тонкой (до 5 мкм) и

особо тонкой (до 1 мкм) очистки.

Фильтры могут быть установлены на всасывающей, нагнета-

тельной и сливной магистралях.

Сепараторы – устройства, предназначенные для разделения

жидких неоднородных смесей под воздействием различных

внешних силовых полей. В объемных гидроприводах сепараторы

(магнитные, центробежные и отстойники) применяют для очист-

ки рабочей жидкости от загрязняющих частиц.

Магнитные сепараторы устанавливают в нижней точке гид-

роемкости, насосов и других устройств для дополнительной очи-

стки рабочей жидкости в основном от ферромагнитных частиц.

В центробежных сепараторах очистка рабочей жидкости

происходит под воздействием центробежных сил. Для центро-

бежных сепараторов с приводящими двигателями характерны

максимальная частота вращения ротора 5000-10000 об/мин, с

гидрореактивным приводом – 5000-8000 об/мин, тонкость фильт-

рования 10…30 мкм.

174

Отстойники – устройства, предназначенные для очистки

рабочей жидкости от взвешенных в ней частиц под действием

сил гравитационного поля. Отстойники в виде самостоятельных

конструкций в гидроприводах применяют редко, однако в неко-

торых конструкциях устройств, например в гидроемкостях, пре-

дусматривают специальные отстойные зоны, в которых происхо-

дит дополнительная очистка жидкости методом отстоя.

175

Раздел 4

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

15. СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ.

СЛОВО О ВОДЕ

Системой водоснабжения принято называть комплекс инже-

нерных сооружений, предназначенных для приема воды из ис-

точника водоснабжения, ее очистки, хранения запасов и подачи

потребителям.

В зависимости от назначения различают системы водоснаб-

жения:

- хозяйственно-питьевые, служащие для удовлетворения

питьевых, хозяйственно–бытовых и санитарно–гигиенических

нужд населения;

- производственные, подающие воду только для нужд произ-

водства;

- противопожарные, устраиваемые только для подачи воды

при тушении пожаров.

Сельскохозяйственное водоснабжение в основном является

объединенной системой водоснабжения, когда она удовлетворяет

хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные

нужды.

Отличительными особенностями сельскохозяйственного во-

доснабжения являются: неравномерность размещения по терри-

тории водопотребителей, что вынуждает подавать воду на боль-

шие расстояния; сравнительно небольшие объемы суточного во-

допотребления и довольно высокая неравномерность водопо-

требления как в течение суток, так и в течение года.

По степени обеспеченности подачи воды централизованные

системы водоснабжения делятся на три категории. К наивысшей,

первой, категории относятся системы водоснабжения населенных

пунктов (более 50 тысяч жителей), в которых допускается пере-

рыв в подаче воды не более чем на 10 минут, а также снижение

расчетных расходов на хозяйственно-питьевые нужды на 30% в

течение трех суток. Во вторую категорию входят системы водо-

176

снабжения населенных пунктов (от 5 до 50 тыс. жителей), в кото-

рых допускаются перерывы в подаче воды до шести часов и сни-

жение подачи воды на 30% в течение 10 суток. Системы водо-

снабжения поселков с числом жителей до 5 тыс. человек, в кото-

рых допускается перерыв в подаче воды до одних суток и сниже-

ние подачи на 30% на срок до 15 суток, относятся к третьей кате-

гории надежности.

Категорию с.-х. групповых водопроводов принимают по на-

селенному пункту с наибольшим числом жителей.

Сельскохозяйственная система водоснабжения предусмат-

ривает использование пресной воды, т.е. воды в 1 л которой со-

держится не более 1 г растворенных солей (0,1%).

Вообще же общее количество воды на нашей планете, по по-

следним данным, составляет 1386 млн км

, но пресной - 35 млн

км

(2,5%). Это не так уж мало. Это более 8 млн м

на каждого

жителя Земли. Но вся беда в том, что подавляющая часть пресной

воды на Земле находится в таком состоянии, которое делает ее

труднодоступной для человека. Почти 70% пресных вод заклю-

чено в ледниковых покровах полярных стран и в горных ледни-

ках, 30% - в водоносных слоях под землей, а в руслах всех рек и

озер содержится одновременно лишь 0,006% пресных вод.

Подземные пресные воды, как правило, залегают до глубины

150-200 м, ниже переходят в солоноватые воды и рассолы. По-

верхностные воды из-за их малости в настоящее время весьма и

весьма загрязнены.

Несмотря на обычность и вездесущность, вода – одно из са-

мых удивительных и необыкновенных физических тел и химиче-

ских веществ на Земле.

Почти все физико-химические свойства воды являются ис-

ключением в природе.

Вода обладает неоценимым для живых существ свойством:

она инертный растворитель, т.е. растворитель, химически не из-

меняющихся под воздействием тех веществ, которые растворяет.

Благодаря этому ее свойству вещества, необходимые для живых

тканей, попадают в организм в сравнительно мало измененном

виде, а сама вода как растворитель может быть использована ор-

ганизмом многократно.

177

Человек для поддержания своей жизни должен получить

около 2,5 л воды в сутки – в виде напитков и вместе с пищей. Ес-

ли количество воды в человеческом теле уменьшается на 0,5…1,0

л, человек испытывает всего лишь жажду. При уменьшении на

2,0…2,5 л – появляются галлюцинации. При потере 7…8 л чело-

век умирает. Поэтому вода является самым бесценным минера-

лом на Земле – она незаменима.

Угроза нехватки пресной воды возникла в результате все ус-

коряющегося роста населения земного шара (каждую секунду

увеличивается на два человека) и бурного развития промышлен-

ности, в которой появляются все новые и новые водоемкие от-

расли.

Для водоснабжения вообще и сельскохозяйственного, в ча-

стности, используют как поверхностные, так и подземные источ-

ники.

Выбор источника водоснабжения производится в зависимо-

сти от местных условий на основании технико-экономических

расчетов; к строительству принимается тот вариант, который

имеет наименьшие капитальные и эксплуатационные затраты.

При этом источник водоснабжения должен удовлетворять сле-

дующим требованиям:

- минимальный дебит источника должен соответствовать

расходу воды на хозяйственно-питьевые, производственные нуж-

ды в дни максимального водопотребления;

- качество воды в источнике должно соответствовать требо-

ваниям ГОСТ на питьевую воду или приобретать его после очи-

стки (осветления, обеззараживания, умягчения и др.).

- территория, на которой располагается источник водоснаб-

жения, должна быть достаточной для организации зон санитар-

ной охраны;

- источник водоснабжения не должен промерзать, высыхать

и загрязняться сточными водами.

При выборе источника в первую очередь следует ориенти-

роваться на подземные воды, а при отсутствии их или экономи-

ческой нецелесообразности использования – на поверхностные

воды.

178

16. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ

ИСТОЧНИКОВ

На рис 16.1 представлена схема водоснабжения из поверхно-

стного источника.

1 – источник; 2 – оголовок водозаборной трубы; 3 – самотечная

линия; 4 – береговой водозабор; 5 – насосная линия; 6 – водоочи-

стные сооружения; 7 – подземный резервуар чистой воды; 8 – на-

сосная станция второго подъема; 9 – водовод; 10 – водонапорная

башня; 11 – распределительная сеть

Рис.16.1

К поверхностным источникам относятся реки, озера и водо-

хранилища.

Качество воды в источниках водоснабжения существенно

зависит от тех загрязнений, которые могут попасть в них с по-

верхности земли. Поэтому для предупреждения загрязнения ис-

точников предусмотрены зоны санитарной охраны, которые де-

лятся на три пояса.

Первый пояс (зона строгого режима) включает территорию,

на которой непосредственно расположен источник водоснабже-

ния. Территория пояса обычно принимается в радиусе 100-200 м

вокруг сооружений. В этом поясе запрещается проживание и на-

хождение лиц, не работающих на водопроводных сооружениях,

купание, стирка белья, выпас животных и др. Территория ограж-

дается, благоустраивается и озеленяется.

Второй пояс (зона ограничений) охватывает территорию,

смежную с первым поясом. Эта территория располагается вверх

179

по реке или каналу и их притокам. Граница зоны практически со-

ответствует численной величине суточного пробега воды.

При заборе воды из озера и водохранилищ граница зоны на-

значается органами санитарного надзора в зависимости от на-

правления и скорости потоков воды, глубин забора воды и других

местных условий.

На территории второго пояса запрещается строительство ка-

ких-либо производственных зданий, которые могут вызвать за-

грязнение воды, устройство навозохранилищ, очистных канали-

зационных сооружений, земляных выработок (карьеров, водо-

емов и др.).

Третий пояс (зона наблюдений) следует за вторым поясом.

Особый режим в этом поясе не предусматривается, а ведется сис-

тематический учет всех инфекционных заболеваний, связанных с

источниками водоснабжения.

Сооружения для приема воды из поверхностных источников

должны обеспечивать бесперебойное снабжение потребителя во-

дой возможно лучшего качества в различное время года. Решение

этой задачи достигается правильным выбором места их располо-

жения, типа и конструкции.

На рис.16.1 схематично изображен береговой водозабор, ко-

торый устраивают при сравнительно крутых берегах рек. Часто

береговой водозабор совмещают с насосной станцией первого

подъема.

Кроме берегового водозабора, устраивают водозаборы ру-

слового, ковшового и инфильтрационного типа, с конструкциями

которых можно познакомиться в специальной литературе.

Насосная станция первого подъема 5 забирает воду из водо-

забора и подает ее на водоочистные сооружения. Применяются

при этом, как правило, центробежные насосы, которые могут

быть установлены как выше, так и ниже уровня воды в водозабо-

ре, иметь при этом общую или раздельную всасывающие линии.

Состав водоочистных сооружений и методы очистки воды

зависят от качества воды в источнике водоснабжения, производи-

тельности станции и местных условий.

180

Наиболее распространенными методами очистки являются

осветление и обеззараживание.

Иногда применяется специальная обработка воды (обезже-

лезивание, обессоливание, умягчение).

Более детально эти вопросы будут рассмотрены ниже.

Подземный резервуар чистой воды принимает воду из очи-

стных сооружений.

Насосная станция второго подъема служит для подачи воды

из подземного резервуара к потребителям. Они бывают незаглуб-

ленными или частично заглубленными.

Водовод служит для подачи воды к объекту. Его обычно

выполняют из двух ниток.

Водонапорная башня служит для регулирования работы сис-

темы водоснабжения, а также для хранения пожарного запаса во-

ды.

Распределительная система доставляет воду в нужном коли-

честве потребителям. В настоящее время она выполняется коль-

цевой.

17. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Наибольшее распространение в системах сельскохозяйст-

венного водоснабжения получили подземные воды. Преимущест-

венное использование подземных вод можно объяснить, прежде

всего, их хорошим качеством и значительным распространением

по территории. Системы водоснабжения с забором подземных

вод экономически выгоднее систем с поверхностными источни-

ками, так как чаще всего не требуется строительство дорого-

стоящих очистных сооружений для улучшения качества воды. Но

даже и при наличии таких сооружений стоимость систем водо-

снабжения с забором подземных вод в основном ниже.

На рис.17.1 представлена схема централизованного водо-

снабжения из подземных источников.

Подземные воды образуются вследствие просачивания в

землю атмосферных и поверхностных вод. Подземные воды мо-

гут быть безнапорными и напорными (артезианскими).