Работа сифона с подвижным гребнем неполным сечением

Научный электронный журнал КубГАУ . № 02(18), 2006

РАБОТА СИФОНА С ПОДВИЖНЫМ ГРЕБНЕМ НЕПОЛНЫМ СЕЧЕНИЕМ

Всероссийский научно-исследовательский институт риса

Выведено уравнение расхода трубчатого сифона, работающего в безвакуумном режиме неполным сечением для случая, когда уровень воды в водоеме перед сифоном выше дна гребня, но ниже верха трубы.

Во ВНИИ риса разработана новая конструкция чекового гидроавтомата (ЧГА) [3], представляющая собой приставку к типовому водовыпуску из оросителя в чек в виде самозаряжающегося сифона с подвижным гребнем, на котором установлен клапан 6 для срыва вакуума (рис. 1).

В начальный момент, когда в оросителе и чеке нет воды, гребень автомата находится в опущенном положении а ниже пьезометрической линии. После заполнения оросителя до рабочей отметки вода через водовод поступает в сифон и полностью заполняет его, он заряжается и работает полным сечением. При этом используется весь действующий напор.

Рисунок 1 – Принципиальная схема чекового гидроавтомата: 1 – ороситель; 2 – плоскость чека; 3 – приставка; 4 – гребень сифона; 5 – поплавок; 6 – клапан для срыва вакуума

После подъема уровня воды в чеке до заданного значения гребень сифона под влиянием поплавка 1 также поднимается и касается ограничительной планки 2 клапаном (положение б), вследствие чего сифон разряжается, и подача воды прекращается. При этом вода в левом колене сифона 3 устанавливается на уровне пьезометрической линии, совпадающей с дном гребня.

Вследствие испарения, фильтрации и транспирации уровень воды в рисовом чеке понижается, а вместе с ним и поплавок. Гребень опускается, над его дном появляется слой воды, которая поступает в правое колено сифона и далее в чек.

В этом случае сифон работает в безвакуумном режиме неполным сечением, а гребень превращается в водослив с практическим профилем криволинейного очертания, величина расхода которого зависит от слоя воды над дном гребня () [2]:

Уравнение (1) справедливо для водослива практического профиля с широким порогом, в котором представляет собой площадь потока на единицу ширины водослива. В нашем случае (трубчатый сифон) площадь потока не пропорциональна величине слоя воды , а изменяется по закону сегмента:

В связи с этим ставится задача вывести уравнение расхода, в котором .

График функции (4) в безразмерных координатах представлен на рисунке 2. Как видно из рисунка, это гипербола.

Рисунок 2 – График отношения расходов подаваемого к максимальному в зависимости от изменения площади живого сечения потока

Выводы. Найдено уравнение для расхода трубчатого водовыпуска (3). Графически оно представляет собой гиперболу в осях асимптот. Действующим напором в этом случае становится величина слоя воды над дном гребня.

1. Богомолов, А. И. Гидравлика / А. И. Богомолов, К. А. Михайлова. – 2-е изд., перераб. – М. : Стройиздат, 1972. – 648 с.

2. Справочник инженера-строителя / под ред. И. А. Онуфриева, А. С. Данилевского. – Т. 1. – М. : Госстройиздат, 1958. – С. 26.

3. Устройство для регулирования уровня воды в сообщающихся сосудах / Автор. изобр. В. А. Попов, В. И. Водовский, Е. В. Михайлова. – Заявл. 03.07.91, № 50068228/24, опубл. в Б.И. – 1992. – 140 с.