Гидравлический расчет сифона

Сифоном называется самотечный короткий трубопровод, часть которого находится ниже уровня жидкости в сосуде, откуда она подается. Движение жидкости происходит за счет разности уровней Н (рисунок 6.3), а также разности давлений внутри трубы и атмосферного давления на свободной поверхности жидкости.

Для того чтобы сифон начал действовать, требуется предварительно заполнить его жидкостью или создать вакуум в нем с помощью вакуум-насоса.

Расчет сифонного трубопровода заключается в определении его пропускной способности и предельной высоты h, при которой он может работать.

Для определения пропускной способности сифона составляется уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 3-3, проходящих через свободные поверхности резервуаров А и В. Плоскость сравнения совмещается со свободной поверхностью в резервуаре В 0¢0¢ (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3

В уравнение Бернулли, записанное в форме (6.4), P ₁= P ₂= P_ат, скорости течения на поверхности жидкости в сечениях 1-1 и 3-3 малы, то есть u ₁= u ₂=0, z ₁= H, z ₂=0.

Тогда

,

или

, (6.15)

где w - площадь сечения трубопровода;

- коэффициент местных сопротивлений.

Из формулы (6.15) определяем расход жидкости, протекающей через сифон

,

или

, (6.16)

где - коэффициент расхода сифона.

Для определения вакуума в сифоне составляется уравнение Бернулли для сечения 1-1, проходящего через поверхность воды в резервуаре А,и сечения 2-2 в самой высокой точке сифонного трубопровода. Плоскость сравнения совместим со свободной поверхностью в резервуаре А:

, (6.17)

где - сумма местных потерь напора.

Так как , то

,

или

. (6.18)

Из формулы (6.18) следует, что высота подъема жидкости сифоном зависит от потерь напора.

Предельный вакуум равен 10.33 м, поэтому, учитывая наличие потерь напора в сифоне, высоту подъема обычно принимают не более 7-8 м.