Гидротехнические сооружения. Том II

ние трубопровода можно производить также и при помощи обходных клапанов. В противоположность этому к водоспускным дросселям предъявляют более сложное требова ние—безусловной надежности о т к р ы т и я , чтобы обеспечить сброс воды даже при недействующем главном затворе. Эти разнообразные эксплоатационные требова ния чрезвычайно важны для расчета размеров элементов дросселя и его привода. Как установлено было выше, вращающий мо мент, который требуется преодолевать приводу, при открывании гораздо больше, чем при закры вании. Это значит, что для турбинных дросселей привод можно выбирать менее мощным, а ось и толщину дросселя —меньшей величины, чем для водоспускных дросселей. Учитывая чрезвычайную редкость пользования дросселями в качестве предохранителей против разрыва труб, здесь можно допускать более вы сокие напряжения материала оси и элементов привода, ч т о н е д о п у с т и м о д л я водоспуск ных дросселей, для которых открывание и за крывание с преодолением одностороннего давле ния воды являются нормальными условиями ра боты. Из приведенных соображений следует, что ха рактерные свойства обоих типов дросселей прямо противоположны и притом не в пользу водо спускных дросселей. Рациональность и даже предпочтительность при менения дросселей в турбинных трубопроводах несомненна во всех отношениях. В менее благоприятных условиях работают дроссели в водоспусках. К этому последнему •случаю и перейдем ииже. 3. ОПАСНОСТЬ КАВИТАЦИИ ПРИ ВОДО СПУСКНЫХ ДРОССЕЛЯХ Скорости и давления в различных местах по тока можно рассчитывать по уравнению Ьернулли. i h -L P i i V / , _ / , . f ä . l i . Здесь p — давление в т/м' 1 (положительное — сверх атмосферного, отрицательное — ниже); h k — сумма потерь напора до рассматриваемого места в метрах. В приведенной формуле уравнение Ьернулли действительно лишь для отдельных струй потока. О Применяя же его по всему сечению , мы должны были бы ввести поправочный коэфи циент F а„ =/4 J w " dF к члену, выражающему скоростной напор. Однако в нашем случае а и мало отличается от единицы. Поэтому для простоты расчетов при мем а и = 1. Обратимся к рис. 269 и рассмотрим возможные условия давления и иные явления нрн движении частицы воды в водоспуске с дросселем. 2 + j Ù j h k ~ c o n s t ~ о

Все величины давления будем относить к атмо сферному, как нулевой точке. Под величиной р будем понимать не только давление жидкости в т/м 2 но также и высоту напора в метрах водя ного столба. Если давление жидкости в какой-ли бо точке (например, в точке 1) выше атмосфер ного, то говорят об избыточном давлении, а если ииже, то о разряжении или всасывающем дей ствии (например, в точке 3). Когда давление падает ниже нулевой линии (точка 2), то сначала выде ляется растворенный в ней воздух. Однако, вслед ствие малых количеств воздуха, содержащегося в воде, имеющей обычно низкую температуру, это явление практического значения не имеет. Если давление падает дальше, до абсолютного давления пара или ниже его (точка 4), то вслед ствие прекращения действия силы, удерживающей

,1

Рис. 269. Схематическое изображение условна давления в струйке воды: /—горизонт энергии; 2— большая потеря энергии вследствие к«витацни;3—кавитация; *—избыточное давлением 5—начало выделения растворенных газов; 6—ось трубы (атмо сферное давление); 7—кривая давления; »—разряжение; 9— высота h над плоскостью сравнения; 10— образование пара (начало кавитации); / /—граница кавитации; 12— абсолютный нуль давления; іі —плоскость сравнения; 14— конденсация (возникает уплотняющий удар); 15— физически невозможный ход изменении напора; 16—Р — давление пара во взаимной связи молекулы жидкости (силы сце. пле'ния), последняя превращается в смесь частиц воды и газа, состоящего преимущественно из водя ных паров. Когда при дальнейшем течении воды эти пу зырьки пара попадают в области возрастающего давления (точка 5), то имевшиеся пустоты запол няются (конденсация), причем вследствие совер шенного отсутствия упругого действия происхо дит шум, который в зависимости от различных условий ощущается как треск, удар или гром. Давление возрастает всегда очень быстро, что связано с большими потерями энергии. В качестве побочного явления получается сильнейшая корро зия стенок трубы, т. е. разъедание с возникнове нием губчато-ноздреватых мест. Чем грубее поверх ность стенки и чем крупнозерКистее или чем более хрупок материал трубы, тем сильнее кор розия. Так, например, цементный раствор с круп ным песком разъедается сильнее, чем с мелким; стекло и чугун сильнее разъедаются, чем бронза.