Подъем воды из скважины вакуумом: Способ подъема воды и устройство для его осуществления
Подъем воды
При вполне герметическом трубопроводе в сифоне находится воздух, выделившийся из воды благодаря вакууму, он также уменьшает расход воды сифона. При 10° и атмосферном давлении в воде в растворе находится 30 мг/л воздуха Объем его в 800 раз больше объема воды, т. е. 24 см3. При высоте подъема сифона 8 м разряжение в верхней части будет 0,2 ата, следовательно (объем воздуха увеличится в 5 раз и достигнет 120 см3 или 12% объема воды.
Какое количество воздуха может выделиться из воды в сифоне, точно не установлено. Это зависит от длины сифона, т. е. времени пребывания воды в сифоне и от вакуума. Во всяком случае при расчете сифонных труб следует принимать расчетный расход на 5—10% больше, в зависимости от величины разряжения в сифоне.
Сифоны должны найти самое широкое применение при речных водозаборах. Укладка самотечных труб на большой глубине и в воде намного труднее и дороже устройства сифонных водоводов в сухих грунтах на небольшой глубине (рис. 157г).
Вакуум-котел
Сифон требует устройства глубокого приемного колодца, что при насыщенных водой грунтах создает значительные трудности. Есть полная возможность обойтись без колодца, устроив вместо него приемный вакуум-котел. Сифонный водовод заканчивается в вакуум-котле. При отсасывании вакуум-насосом воздуха из вакуум-котла сифонный водовод начнет подавать воду в котел, а насос будет забирать воду из котла через трубопровод.
Следует ставить не менее двух вакуум-котлов, чтобы обеспечить непрерывность работы сифона на случай чистки или ремонта котла. Сифоны с вакуум-котлами являются более совершенными конструкциями, чем сифоны с глубокими колодцами, особенно для подачи подземных вод или воды из озер и водохранилищ.
Подъем воды глубоководными насосами
Если динамический горизонт находится ниже 8—10 м от поверхности земли, то в буровых скважинах применяются глубинные насосы. Применение в этих случаях горизонтальных насосов возможно лишь при условии, если они расположены в шахтах глубиной 5—8 м.
Однако устройство глубоких шахт с насосными установками обходится слишком дорого. Кроме того, при большом водоотборе из многочисленных скважин наблюдается, помимо понижения динамического уровня, общая депрессия напорных уровней воды, достигающая 20—50 м.
С увеличением водозабора до 1000 м2/сутки общая депрессия уровня воды углубляется примерно на 1 м. Такая неустойчивость уровня подземных вод исключает постройку глубоких насосных шахт. Для глубинного водоподъема применяются вертикальные центробежные артезианские насосы, воздухоподъемники (эрлифты), глубоководные штанговые насосы, водоструйные насосы и появившиеся в последнее время винтовые глубинные насосы. Описание всех насосов приводилось в гл. VI, разд. I.
Применение штанговых насосов
В настоящее время для водоснабжения колхозов и совхозов широко применяются штанговые насосы с цилиндрами диаметром 92, 145 и 195 м, рассчитанные на подачу от 3 до 20 м3/час. Штанговые насосы имеют довольно высокий к.
п. д.; кроме того, простота устройства облегчает их эксплуатацию и ремонт. Обычно недостатком их является поломки штанг, но если штанги сделаны из мягкой стали, они работают исправно.
Поршневые штанговые насосы могут успешно работать только при чистой воде: если вода из скважины содержит песок, то манжеты и цилиндр быстро истираются. Для предупреждения выноса песка скважина должна иметь фильтр. Сетчатые фильтры этой цели не достигают, так как они довольно скоро закупориваются песчинками. Гораздо лучше действуют корзинчатые фильтры (рис. 158).
Буровая труба диаметром 100— 200 мм снабжается круглыми или щелевыми отверстиями а в несколько рядов. Внизу каждого ряда приваривается корзинка б — коническая воронка. Воронка заполняется несколькими слоями гравия или щебня уменьшающейся крупности (например, 15, 6, 2, 0,75 мм). Заготовленный наверху фильтр опускается в пробуренную скважину.
В последнее время рекомендуются простые щелевые фильтры. Просветы щелей в 3—5 раза больше диаметра песчинок водоносного слоя.
Установлено, что у щелей образуются из песчинок сводики, которые пропускают воду, но задерживают песок. Фильтровая труба должна быть из нержавеющего материала — нержавеющей стали, бронзы или латуни. Буровые трубы следует делать из нержавеющей стали или пластмассы.
Применение эрлифтов
Эрлифт состоит из водоподъемной трубы и идущей рядом с ней воздушной трубки. Расчет диаметра этой трубки не вызывает затруднений. Вся трудность заключается в расчете подъемной трубы. Существующие методы расчета очень сложны, поэтому удобнее пользоваться практическими данными, которые приводятся в табл. 19.
Если подъемная коническая труба расширяется кверху, подача может быть увеличена на 25 %. В этом случае по мере подъема сжатый воздух будет расширяться, скорость подъема не будет возрастать, а потому и потери на трение и излив тоже будут меньше. Если воздушная трубка располагается внутри подъемной трубы, производительность эрлифта уменьшается процентов на 30. В этом случае следует брать воздушные трубки меньшего диаметра (см.
табл. 19).
78. Высота всасывания насоса
| 78. Высота всасывания насоса |
Мы уже говорили, что в некоторых случаях для работы конденсаторов водяного охлаждения средней и даже большой производительности может использоваться проточная вода, отбираемая из скважины (колодца), реки или моря.
Холодильные агрегаты при этом размещаются в машинных залах, которые, как правило, расположены выше уровня воды. Для того, чтобы воду подать в конденсатор, ее необходимо забрать с уровня, лежащего ниже входа в насос (см. рис. 78.1).
Это довольно сложная задача, для решения которой нужно ответить на ряд вопросов:
► Где лучше расположить насос?
► С какой глубины насос сможет поднимать воду?
► С какими проблемами при этом можно столкнуться?
Напомним, что такое всасывание жидкости
Для того, чтобы понять, что такое всасывание, давайте сядем за столик кафе и закажем фруктовый сок, который начнем смаковать с помощью соломинки.
Движущей силой, которая помогает соку подняться по соломинке, является атмосферное давление.
Атмосферное давление Ра давит на поверхность сока в стакане. Всасывая его через соломинку, мы создаем внутри нее разряжение Р1, которое помогает соку подниматься.
Таким образом, явление объясняется просто созданием разности давлений: АР = Ра — Р1.
Без атмосферного давления втягивать сок через соломинку было бы невозможно.
Правда, есть и еще один путь. Стакан нужно герметично закупорить и подать в него под давлением какой-либо газ.
Такой способ используют при розливе пива…
На какую высоту можно поднять жидкость?
Если у вас очень мощные легкие, вы можете взять соломинку длиной около метра и начать смаковать сок стоя (см. рис. 78.4). Вы должны будуте сделать очень глубокий вдох, но не надейтесь создать разряжение меньше -0,1 бар.
Чтобы создать более сильное разряжение, возьмем, например, вакуумный насос. На какую же высоту он поднимет жидкость: 5 м, Юм, 20 м, 100 м?
Давайте возьмем очень высокопроизводительный вакуумный роторный насос (см. рис. 78.5).
Соединим несколько таких насосов последовательно, чтобы попытаться достичь вакуума, близкого к абсолютному нулю.
Сможем ли мы тогда поднять воду на высоту 100 м, 200 м и даже больше?
Немного об атмосферном давлении
В общем случае давление вызывается взаимодействием твердых, жидких или газообразных тел*. Например, чем больше газа закачивают в герметичный сосуд, тем выше в нем становится давление.
Наиболее известное применение этого явления — автомобильная шина. В отсутствии материальных частиц никакого давления не будет. В частности, в космическом пространстве, где очень мало частиц, давление близко к абсолютному вакууму.
** Атмосферное давление обусловлено силой веса воздушного слоя, который окружает Землю {см. рис. 78.6). Основная масса воздуха атмосферы простирается до высоты около 20 км.На практике это давление равно примерно 10″ Н/м2 или около 1 бар на уровне моря, что эквивалентно давлению столба воды высостой 10,33 м (округленно считают 10 м). Безусловно, чем выше мы поднимаемся в воздушном слое над поверхностью Земли, тем меньше становится атмосферное давление. На высоте 2000 м атмосферное давление соствляет только 0,77 бар.
Таким образом, минимально возможное давление соответствует полному отсутствию вещества, то есть отсутствию атмосферного давления. Тогда считают, что избыточное давление, то есть превышение давления по отношению к атмосферному, равно -1 бар (или 0 бар абсолютных). Ниже абсолютного нуля давления быть не может, так как из ничего нельзя отнять ничего: давления -2 бар или -3 бар не существует!
В колодце на воду действует атмосферное давление. Когда насос создает разряжение в погруженной в воду трубе, это давление заставляет воду подниматься вверх.
Отсюда следует, что даже если на входе в насос создать давление, равное абсолютному нулю (что невозможно), вода не поднимется выше, чем на 10,33 м.
Даже если бы насос мог создать абсолютный вакуум, высота подъема воды выше 10,33 м невозможна!
Никакой, даже самый совершенный насос, не сможет всасывать воду из колодца, уровень воды в котором расположен ниже уровня входа в насос на 10,33 м.
В реальности же эта разность уровней ограничена еще больше. Каким бы совершенным ни был насос, его высота всасывания ограничена 6…7 м. Сейчас мы покажем, почему это так.
Попытайтесь додуматься до этого сами, прежде чем читать дальше?
* В отечественной технической литературе давление определяется как нормальная составляющая взаимодействия двух тел или воздействия одной части тела на другую (см., например, Краткий политехнический словарь. ГИТТЛ. — М: 1956 г. — 1136 с.) (прим. ред.).
**Абсолютный нуль давления принципиально недостижим (прим. ред.).
Почему насос не может всасывать воду с уровня ниже 6.
..7 м?
7°) Влияние атмосферного давления.
Мы уже говорили о том, что атмосферное давление зависит от высоты местности. Именно оно является движущей силой, обеспечивающей подъем воды в трубе.
Таким образом, насос, установленный на поверхности колодца, находящегося на этой высоте, не сможет поднять воду с уровня более 7,7 м.
Следовательно, при подборе насоса необходимо учитывать высоту местности (см. рис. 78.8).
2°) Влияние потерь давления.
Прежде всего, попробуем объяснить, что такое сетка с обратным клапаном* и в чем заключается ее назначение. Допустим, что насос работает и обеспечивает заданный расход жидкости.
В какой-то момент насос выключили. Что при этом произойдет?
Насос больше не создает разрежения и вода, которая находится во всасывающей трубе, начнет сливаться обратно в колодец.
В результате труба опустошится. При последующем запуске, перед тем, как вода поднимется к крыльчатке, насос должен вначале создать разрежение воздуха, попавшего в трубу после того, как из нее слилась вода.
Однако большинство насосов не способно самозаполняться таким образом
Вместе с тем, длительная работа или слишком частое включение-выключение насоса, работающего, «вхолостую» грозит серьезными поломками.
Следовательно, после остановки насоса необходимо обеспечить такие условия, при которых и во всасывающей трубе, и в корпусе насоса оставалась бы жидкость. При последующем запуске это позволит насосу быстро выйти на режим.
Может быть, для решения данной проблемы нужно просто попытаться залить воду в насос через специально предусмотренное с этой целью отверстие в его корпусе?
По большому счету, без дополнительных устройств такая операция ни к чему не приведет, поскольку вся вода, которую мы будем заливать в насос, стечет обратно в колодец!
Чтобы вода осталась в трубе, нужно на конце трубы, в той ее части, которая опущена в воду, установить обратный клапан (см. рис. 78.10). Тогда после каждой остановки вода оставалась бы в трубе (и в насосе) и не было бы необходимости заливать ее в насос.
Чтобы сохранить герметичность клапана и защитить клапан от попадания в него песка или грязи, перед клапаном устанавливают металлическую сетку, выполняющую роль фильтра. Это устройство, состоящее из фильтра и обратного клапана, называют кольцом опускной трубы или сеткой с обратным клапаном.
Заметим, что потери давления на кольце могут быть довольно существенными, особенно если фильтр загрязнен. Напомним также, что в этом случае появляется опасность работы насоса в режиме кавитации (см. раздел 77).
Таким образом, всасывающая труба в сборе со всеми ее поворотами, кольцом, вентилями и клапанами при работе насоса характеризуется существенными потерями давления. Величина этих потерь, в зависимости от длины трубы, ее конфигурации и комплектации может меняться в диапазоне от 0,05 до 0,2 бар (то есть от 0,5 до 2 м вод. ст.).
Влияние вида перекачиваемой жидкости.
Мы знаем, что давление в I бар соответствует примерно 10 м вод. ст., поэтому невозможно всасывать воду с поверхности, которая находится ниже 10 м от входа в насос. Но 1 бар также соответствует и 76 см рт. ст.: следовательно ртуть нельзя всасывать с уровня ниже 76 см от входа в насос
Таким образом, при подборе насоса вы должны принимать во внимание плотность перекачиваемой жидкости (особенно будьте внимательны при подборе насоса для перекачивания водных растворов гликолей, плотность которых зависит от концентрации гликоля).
В разделе 77 мы узнали, что чем выше температура перекачиваемой жидкости, тем больше опасность перехода насоса в режим кавитации.
Высота всасывания Н может быть тем больше, чем ниже температура жидкости, которую мы будем перекачивать. Так, например, вода при температуре 10°С может быть поднята к насосу с более низкого уровня, чем вода при температуре 80°С.
В любом случае следует помнить, что изменения температуры и давления являются опасными факторами, определяющими условия вскипания воды.
Центробежный насос не может всасывать газ, поэтому надо всячески избегать таких условий, при которых значения давления и температуры жидкости на входе в насос могут привести к вскипанию перекачиваемой жидкости и возникновению режима кавитации (см. рис. 78.12).
Насоса, настолько совершенного, чтобы всасывать с давлением на входе -1 бар, не существует. Самые лучшие насосы, создающие разряжение -0,8 бар, никогда не смогут поднимать воду с поверхности, лежащей более, чем на 8 м ниже уровня насоса.
Почему это происходит, можно понять, вновь обратившись к рассмотрению потока воды между сечением входа в насос {точка 1) и сечением, в котором давление жидкости минимально (точка 4. см. раздел 77).
Падение давления на участке между точкой 1 и точкой 4 эквивалентно потерям давления в насосе. Как и любые потери давления, они растут с увеличением расхода.
Однако конструкторы насосов при проектировании могут управлять этими потерями.
Чтобы предотвратить опасность возникновения кавитации в насосах, конструкторы в документации на свою продукцию указывают минимально допустимое давление на входе в насос (в точке 1), ниже которого
пользователь никогда не должен опускаться: это потребная величина параметра NPSH, которая определяется как «абсолютное статическое давление на всасывании». Укажем, что эта величина (часто выражаемая в метрах водяного столба) соответствует внутренним потерям давления на крыльчатке насоса между точками 1 и 4.**
Чтобы лучше усвоить абстрактные понятия, о которых мы только что рассказали (влияние NPSH, температуры, вида жидкости, потерь давления, атмосферного давления), попробуем вместе решить одно небольшое упражнение:
Для охлаждения конденсатора предлагается использовать грунтовые воды, расположенные на глубине 4 метра. Потребная величина кавитационного запаса для выбранного нами насоса (NPSH) равна 3 м вод.
ст., вода имеет температуру 10°С, потери давления на фильтре и обратном клапане 0,5 м вод. ст., потери давления во всасывающей трубе так же 0,5 м вод. ст. Высота над уровнем моря 1000 м.
► Можно ли использовать выбранный нами насос?
► Что произойдет, если фильтр засорится?
► Что произойдет, если уровень грунтовых вод понизится на 1 м?
* Параметр NPSH (Net Positiv Suction Head) — предельный бескавитационный напор в заданном сечении насоса, введен для уточнения условий бескавитационного режима работы. Pierre Lecouey в своей работе «Et si nous par-lions pompes?» (Chaud, Froid, Plomberie, juill 1989, № 505, p. 23) определяет его как: «Необходимый абсолютный напор (следовательно, количество энергии), превышающий упругость насыщенных паров (для полного исключения возможности вскипания), которым должна располагать жидкость на входе в колесо насоса для полного предотвращения явления кавитации». В отечественной технике используется понятие «Кавитационный запас», которое определяют зависимостью Ah = (Рн + pVH /2 — Pn)/pg, где Ah — кавитационный запас, м; Рн — давление на входе в насос, Па; р — плотность жидкой среды, кг/м3; Vh — скорость жидкой среды на входе в насос, м/с; Рп -давление насыщенных паров жидкой среды, Па (см.
ГОСТ 17398. Насосы. Термины и определения) (прим. ред.). ** Автор дает достаточно упрощенное объяснение определению величины кавитационного запаса и, в частности, соотношению между кавитационным запасом и потерями давления в колесе насоса. Тем, кто более детально желает ознакомиться с явлением кавитации и методами ее предотвращения, рекомендуем статью Главного конструктора динамических насосов ОАО «Ливгидромаш» Р. Соколова «Кавитация и ее влияние на работу центробежных насосов»//Строительный инжиниринг, № 3, 2007 г. (прим. ред.).
а) Молено ли использовать выбранный нами насос?
«Совершенный» насос, если он существует, может всасывать воду с уровня, который на 10,33 м ниже уровня насоса. Допустим, что такой насос мы разместим на уровне А (см. рис. 78.14), при этом высота трубы АР = 10,33 м. Если на входе в этот насос установить манометр, то он покажет -10,33 м, то есть абсолютный вакуум.
Сделаем поправку на кавитационный запас NPSH: минимальное давление на всасывании (кавитационный запас) для выбранного нами насоса должно быть равно 3 м вод.
ст. Чтобы гарантированно получить это значение, нужно опустить наш воображаемый насос на уровень В, то есть на 3 м вниз (BF = 7,3 м).
Теперь надо учесть вид жидкости: поскольку мы собираемся перекачивать воду, никакой поправки на вид жидкости делать не требуется.
Поправка на температуру: поскольку температура воды равна 10°С, то при этой температуре опасность вскипания воды ничтожно мала, поэтому поправку на температуру также делать не нужно.
Поправка на потери давления: потери давления на фильтре, обратном клапане и во всасывающей трубе равны 0,5 + 0,5 = 1 м вод. ст. Опустив насос еще на 1 метр вниз, в точку С, получим CF = 7,3 — 1 = 6,3 м.
Поправка на высоту: насос будет откачивать воду
из колодца, находящегося на высоте 1000 м над уровнем моря. На этой высоте атмосферное давление ниже, чем на уровне моря на 1,2 м вод. ст.: следовательно, воображаемый насос нужно опустить еще на 1,2 м вниз в точку D. В результате имеем DE = 6,3 — 1,2 = 5,1 м.
Гарантийный запас: чтобы гарантированно не допустить кавитации, заложим в качестве запаса надежности высоту в 1 м.
Для этого наш насос опустим еще на 1 м вниз в точку Е. Получим EF = 4,1 м.
Таким образом, выбранный нами насос сможет без каких бы то ни было проблем всасывать воду из колодца, уровень воды в котором на 4,1 м низке входа в насос. То есть, он безусловно может быть использован для подачи воды в конденсатор, поскольку на самом деле уровень воды в колодце только на 4 м ниже уровня входа в насос.
б) Что произойдет, если металлическая сетка фильтра забьется грязью (засорится)?
Очевидно, что со временем металлическая сетка фильтра будет засоряться. Если потери давления на сетке вырастут, например, до 1 м вод. ст., это будет соответствовать ранее установленному гарантийному запасу. Насос обеспечит откачку, но его расход упадет (см. раздел 75).
Если фильтр закупорится еще больше и потери давления станут больше, чем 1 м вод. ст., насос может войти в режим кавитации. В этом случае расход воды еще больше упадет и насос начнет работать в неустановившемся режиме.
Если уровень воды в колодце понизится на 1 м, то нас спасет, как и в предыдущем случае, гарантийный запас, и насос, как и ранее, обеспечит откачку воды при условии, что фильтр чистый, однако расход воды уменьшится.
Однако, если уровень воды понизится еще больше или засорится фильтр, то произойдет катастрофа!
Как откачивать воду с глубины 100 м?
Мы только что убедились, на практике насос может откачивать воду с поверхности, расположенной ниже уровня насоса не более, чем на 6…7 м.
Чтобы откачивать воду с поверхности, расположенной ниже этого уровня, достаточно погрузить насос на дно колодца, как показано на рис. 78.15. Насос будет легко откачивать воду без всякой кавитации.
Для подъема воды на десяток метров никаких проблем не будет. Однако, если вам нужно поднять воду на большую высоту (20 м, 40 м, 100 м и даже больше), то один насос с этим не справится. Одним из решений может стать использование ‘»ступенчатой» схемы, как показано на рис. 78.16. Но такое решение будет достаточно сложным и дорогостоящим.
Кроме того, оно не всегда может быть реализовано. Например, как откачать воду с поверхности, лежащей ниже требуемого уровня подъема на 40 м и находящейся в узком колодце?
В этом случае можно использовать многоступенчатый насос (см.
рис. 78.17), в котором ступени (крыльчатки) автоматически повышают напор при переходе от одной ступени к другой с минимальными потерями (на рис. 78.17 таких ступеней четыре).
Представим себе, что каждая ступень создает напор, равный 10 м вод. ст. Вода проходит через первую ступень и давление на входе во вторую ступень уже равно 10 м вод. ст. Во второй ступени напор также равен 10 м вод. ст., следовательно на выходе из нее давление воды будет равно 20 м вод. ст., и так далее.
Для получения напора, например, 100 м вод. ст., достаточно иметь 10 ступеней (мы, конечно, немного упрощаем, однако такая технология довольно часто используется, если нужно получить высокое давление — см., например, рис. 78.18).
Если вы хотите получить дополнительную информацию, см. раздел 97.
3.5 Руководство по составлению чертежей | СЗКГ
При заборе воды из пруда или ручья важно знать разницу высот между насосом и источником воды. При заборе воды воздух при атмосферном давлении удаляется из шлангопровода, создавая вакуум (отрицательное давление) в насосной камере.
Атмосферное давление (вес воздуха) на поверхности воды заставляет воду подниматься по всасывающему шлангу к насосу.
Максимальная высота, на которую двигатель или насос могут поднять воду, определяется атмосферным давлением. На уровне моря атмосфера оказывает среднее давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм (psi). Атмосферное давление будет меняться в зависимости от погодных условий. Однако эти изменения, как правило, ослабевают, так что среднее давление возвращается к 14,7 фунта на квадратный дюйм. Вот почему безопасно использовать это значение 14,7 фунтов на квадратный дюйм в качестве константы для расчетов.
Пример 1 – Какова максимальная высота воды, которую сможет выдержать давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм?
Шаг 1. Найдите подходящее преобразование в таблице 3.1.
1 фунт/кв. дюйм = 2,304 фута
Шаг 2. Настройте таблицу отмены, чтобы все единицы измерения, кроме нужной единицы, фута, сокращались, чтобы рассчитать подъемную силу, создаваемую 14,7 фунта на квадратный дюйм.
Атмосферное давление может выдержать водяной столб 33,9футов в высоту.
Если бы насос мог создавать идеальный вакуум, максимальная высота, на которую он мог бы поднять воду на уровне моря, составила бы 33,9 фута, как показано в примере 1. Это число является максимальным теоретическим подъемом, но на практике ни один построенный насос не может обеспечить идеальный вакуум. вакуум. Пожарная машина в довольно хорошем состоянии может поднять воду на две трети теоретического подъема, 2/3 × 33,9 = 22,5 фута. Эта высота называется максимально достижимым подъемом . С увеличением высоты над уровнем моря атмосферное давление снижается, что уменьшает расстояние по вертикали от источника воды, где можно эффективно выполнять черчение.
ЭФФЕКТЫ ВЫСОТЫ
На каждые 1000 футов изменения высоты приходится 1 фут потери всасывания или подъемной силы и снижение атмосферного давления на 0,5 фунта на квадратный дюйм.
Пример 2. Двигатель может поднять воду на 22,5 фута над уровнем моря. Тот же двигатель приводится в действие при возгорании на высоте 2000 футов над уровнем моря. Какую подъемную силу может создать двигатель на этой высоте?
Шаг 1. Используйте преобразование, данное для изменения высоты. Потеря в 1 фут = изменение высоты на 1000 футов
Шаг 2. Настройте таблицу компенсации, чтобы все единицы измерения, кроме нужной единицы измерения (футы), отменялись, чтобы вычислить потерю подъемной силы для высоты 2000 футов. (При необходимости см. Раздел 2.1, чтобы просмотреть сведения об отмене единиц.)
Шаг 3. Вычтите полученное значение из количества футов, которое можно поднять на уровне моря. 22,5 фута — 2 фута = 20,5 фута
Этот насос может поднимать 20,5 футов воды на высоту 2000 футов.
Пример 3 – Ларри находится на высоте 16 футов над источником воды на высоте 4000 футов. Сможет ли Ларри набирать воду?
Шаг 1.
Найдите соответствующее преобразование/оценку в таблице 3.1, чтобы рассчитать снижение возможной подъемной силы. На уровне моря достижимая высота подъема составляет 22,5 фута.
Шаг 2. Настройте таблицу отмены, чтобы все единицы измерения, кроме нужной единицы, футов (потери), были отменены, чтобы рассчитать потери в подъемной силе. Из-за высоты устойчивая подъемная сила уменьшается на:
Увеличение высоты на 1000 футов = потеря на 1 фут
Шаг 3. Рассчитайте скорректированную достижимую подъемную силу. Максимально достижимая подъемная сила теперь будет следующей: достижимая подъемная сила — уменьшение из-за высоты = скорректированная достижимая подъемная сила 22,5 фута — 4 фута = 18,5 фута
Шаг 4. Определить, возможно ли создание черновика. достижимая подъемная сила = 18,5 фута, поэтому Ларри все равно сможет поднимать воду на расстояние до 18,5 футов по вертикали. Он желает подняться как минимум на 16 футов.
18,5 футов — 16 футов = 2,5 фута над текущим местоположением Ларри.
Да, Ларри может дрейфовать на высоте 16 футов над источником воды.
5.1: Вода из скважин – атмосферное давление при работе
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 37994
Водяной колодец – это выемка или сооружение, созданное в земле путем рытья, проходки, бурения или бурения для получения доступа к подземным водам в подземных водоносных горизонтах. Колодезная вода часто забирается насосом (рис. \(\PageIndex{1}\)). К сожалению, только поверхностным насосом невозможно откачать воду из очень глубоких слоев земли. Ключом к пониманию этого является осознание того, что всасывание, создаваемое насосом, — это не сила, а просто устранение силы, противодействующей силе давления воздуха, которая уже существует.
Когда вы втыкаете трубу в глубокую яму в бассейн с водой на дне колодца, воздух внутри трубы давит на воду в трубе, а воздух снаружи трубы давит на воду снаружи трубы, который, в свою очередь, давит на воду внутри трубы — все находится в равновесии.
Мужчина левой рукой управляет ручным насосом, а в правой держит таз для сбора воды.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Ручной водяной насос забирает воду из колодца, создавая вакуум, который заполняется водой. Ручной насос для откачки воды из колодца в деревне недалеко от Ченнаи в Индии. (CC by 2.0; Альянс за устойчивую санитарию).
Допустим, вы откачиваете воздух из трубы. Вода выталкивается вверх так же, как и раньше, но нет противодействующей силы, толкающей воду вниз, поэтому она начинает подниматься внутри трубы (Рисунок \(\PageIndex{2}\)). Пока все хорошо, но вода перестает подниматься на какой-то высоте, так как вода тянется вниз под действием силы тяжести (т.е. чем больше воды в трубе, тем больше она весит).