Расчет сифонного трубопровода

В сифонном трубопроводе или просто сифоне (от греческого слова "трубка") жидкость, поднимаясь самотеком из верхнего резервуара на некоторую высоту h выше уровня жидкости в нем, далее сливается в нижний резервуар (рис. 13.3).

Сифон относится к категории простых трубопроводов. Особенностью сифонного трубопровода является то, что давление жидкости по всей его восходящей линии и по части нисходящей ниже атмосферного.

         

Рис.13.3. Схема сифонного трубопровода

Перед работой сифон заполняют жидкостью – "заряжают", если в качестве сифона используют шланг небольших размеров, то это осуществляется предварительным погружением его в жидкость или отсосом воздуха. Из сифонных трубопроводов больших размеров, предназначенных для перемещения значительных объемов жидкости, воздух отсасывают специальным воздушным насосом или эжектором (из верхней точки сифона).

Принцип действия сифона основан на возникновении вакуума в самой высокой точке трубопровода. Наличие вакуума обусловлено уравнением Бернулли, записанным для сечений 1–1 и 2–2,

z1+p1/rg+ v12/2g= z2+ p2/rg+ v22/2g+ hп.

Поскольку

р1=ра; v1=v2

можно записать

p2/rg= pа/rg+ (z1- z2- hп).

Так как z2 > z1, то выражение в скобках будет отрицательной величиной, а давление в самой высокой точке сифона будет меньше атмосферного.

Предельное значение вакуума составляет 10,3 мм вод. ст., что соответствует максимально возможной высоте подъема воды (если жидкость – вода) в сифонном трубопроводе. Однако наибольшее разрежение при переливании воды или других жидкостей не должно вызывать кавитацию, так как в этом случае произойдет разрыв потока и движение жидкости прекратится. С учетом сказанного, высоту подъема трубопровода H принимают не более 6-7 м.