Напорный трубопровод гидротехнических сооружений для работы в холодных климатических условиях

Напорный трубопровод гидротехнических сооружений для работы в холодных климатических условиях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

151)5 E 02 B 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф02. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ IE(HT СССР (21) 4400296/15 (22) 30.03.88 (46) 15.03.91. Бюл. 11 10 (71) Московское специальное проектное и конструкторско-.технологическое бюро гидротехнических стальных кон,струкций и механизмов и Ленинградское специальное проектное и конструкторско-технологическое бюро гидротехнических стальных конструкций и механизмов (72) В.А.Вознесенский, А.P. Фрейшист, Л,М. Барский и А,И. Бураков (53) 627,84(088.8) (56) Клингерт Н.В., Хохарин А,Х, и Фрейшист А.P. Стальные трубопроводы гидроэлектростанций, М,: Энергия, 1973, с, 30-31 рис, 1-30, Полонский Г.А. Механическое оборудование гидротехнических сооружений.

M.: Энергия, 1974, с. 204.

Авторское свидетельство СССР

II! 1548329, кл. E 02 В 8/04, 1987 °

„„SU„„1634749 А1

2 (54) НАПОРНЫЙ ТРУБОПРОВОД ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ РАБОТЫ В ХОЛОДНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к гидротехнике. Цель изобретения - повышение надежности и эффективности работы за счет уменьшения опасности обмерзания уравнительного резервуара. Уравнительный резервуар содержит цилиндрическую емкость со стояком 2, сообщен ную с напорным водоводом 1, и вертикальную трубу 8, нижний конец которой опущен в водовод 1 и выполнен с копеном и входным отверстием, обращенным навстречу потоку в водоводе 1. Верхний конец трубы 8 выполнен. с попел речным коленом 11, имеющим на конце выходные патрубки, расположенные у стенок емкости тангенциально и отклоненные от горизонтали вверх. Перепад давлений в трубе 8 и емкости 3 предопределяет подъем относительно теплой воды по трубе 8 и выход ее из патрубков с определенной скоростью.

Непрерывная циркуляция относительно теплой воды препятствует обмерзанию уравнительного резервуара, 1 s„a, ф-лы, 6 ил, 1634749

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к напорным трубопроводам гидроузлов, размещенным в районах с низкими температурами. 5

Цель изобретения — повышение надежности и эфФективности работы эа счет уменьшения опасности обмерэания уранительного резервуара.

На фиг.l показан трубопровод с !О уравнительным резервуаром (камерой) и устройством, предотвращающим обмер зание, продольный разрез, на фиг.2 трубопровод с линзовым компенсатором и тем же устройством, продольный раз- !5 реэ; на фиг.3 — раэветвление трубопровода — шаровой тройник с корпусом и расположение в нем того же устройства; на Фиг. 4 - второй вариант устройства, предотвращающего обмерзание 2р уравнительного резервуара; на фиг.5 разрез А-A на Фиг.4; на фиг. 6 - вид

В на Фиг.5.

Напорный трубопровод содержит собственно трубопровод 1, уравнительный 25 резервуар, состоящий иэ стояка 2 и камеры 3 в виде цилиндрической емкости.

В напорный трубопровод вставлен компенсатор (например, линзовый), содержащий линзы 4 и внутреннюю ру- 3О башку 5, между которыми образованы камеры 3.

Трубопровод l имеет разветвление, например шаровой тройник с корпусом 6 и направляющим кожухом 7, между которыми образованы камеры 3. Напорный трубопровод 1 может включать только уравнительный резервуар, только разветвление трубопровода или только компенсатор, а также сочета- 4 ние указанных элементов. Все камеры при работе имеют застойные эоны и снабжены устройством, предотвращающим обмерэание, Устройство выполнено в виде трубки 8 с входным коленом 9 45 и входным отверстием 10, с выходным коленом 11 и выходным отверстием 12.

Во всех элементах трубопровода 1 трубка 8 установлена так, что один ее конец с коленом 9 опущен в напорный трубопровод 1, причем входное отверстие 10 обращено навстречу потоку в нем, а другой конец с коленом tl расположен в соответствующих камерах элементов трубопровода, причем выход55 ное отверстие !2 расположено у внутренних стенок камер.

Верхний конец трубки Я (второй вариант) может быть выполнен с поперечной трубой !3 (см. Фиг. 4), расположенной в камере 3 (в виде цилиндрической емкостй) симметрично относительно трубки 8, а ее выходные отверстия могут быть снабжены выходными патрубками 14, расположенными у внутренней поверхности стенки (камеры 3) и размещенными в плане тангенциально с отклонением от горизонтали вверх на угол . Угол ф определяется иэ следующего выражения:

К rl ° n

oL = агсс8, nD где Й вЂ” диаметр выходного патрубка !4; и — количество патрубков;

D — внутренний диаметр камеры 3;

К=2-4 — коэфФициент, учитывающий присоединенные массы воды.

В данном примере выполнения урав,нительного резервуара трубка 8 поме--; щена внутри стояка 2 концентрично ему и стенкам камеры 3. В общем случае трубка 8 может быть размещена и вне стояка 2, а также вне камеры 3, в месте, целесообразном с точки зрения компоновки конкретного сооружения.

Патрубки 14 размещены на отметке ниже минимального уровня воды в уравнительном реэервуарепри установившемся режиме.

Устройство работает следующим образом. .Работа устройства дается на примере уравнительного резервуара. Уравнительный резервуар работает следующим образом, При установившемся режиме работы гидроагрегатов уровень воды в камере

3 устанавливается ниже уровня в водохранилище на величину потерь напора в подводящих водоводах и скоростного напора потока в основании камеры. В вертикальной трубке 8 благодаря колену 9 с входным отверстием 10, обращенным навстречу потоку в водоводе 1, устанавливается напор, складывающийся из пьезометрического и скоростного напоров. Таким образом, в расположенных на одном уровне сечениях цилиндрической камеры 3 и трубки 8 устанавливаются разные давления. Перепад давлений предопределяет протекание воды по гидравлическому тракту

"9-8-13-14". При этом поток воды более высокой энергии, выходящий иэ патрубка 14 в относительно спокойную воду с цилиндрической камеры 3, стре4749

10

20

45 тивоположные стороны и отклоненными

50 мится продолжить свое прямолинейное движение, заданное направлением сопла по касательной и стенке камеры 3, и под углом (, к горизонтали, но, на- . правляясь стенкои по окружности, начинает вращаться, поднимаясь по спирали на периферии внутреннего объе ма камеры 3. При отрицательных температурах наружного воздуха теплоотдача идет от камеры 3, а так i,àê она с внутренней стороны смывается по винтовой линии постоянно обновляемыми объемами относительно теплой воды, поданной в камеру 3 из средних глубин водохранилища, то отбор определенного количества тепла с поверхности стенки скомпенсируется подводом тепла от закрученного потока к ее внутренней поверхности.

Каждый элементарный объем относительно теплой воды, выйдя из патрубка 14 и проходя путь по винтовой линии до поверхности воды в емкости 3, отдает на этом пути тепло оболочке и тормозится о нее и присоединенную массу воды, а, достигнув поверхности воды в камере 3, оказывается на наиболее низком энергетическом уровне ( имеет меньшую скорость и температуру) по сравнению с другими расположенными ниже элементами объемами воды, что приводит к его перемещению к центру вращающегося в резервуаре объема воды, опусканию вниз по центральной части камеры 3. Далее этот элементарный объем попадает в стояк

2 и из него в поток в трубопроводе 1.

Установка патрубков 14 под углом К определяет первоначальное движение потока, вышедшего из патрубков, по винтовой линии по внутренней поверхности стенки камеры 3 с шагом Кйп.

Этим обеспечивается сплошное смывание "теплым" потоком практически всей внутренней поверхности стенки камеры

3 от патрубков 14 до свободной поверхности воды, В случае горизонтальной установки патрубков (С - 0) подъем "теплого" потока происходит недостаточно эффективно, так как определяется толь25

40 ко несколько меньшей плотностью более теплой воды. Учитывая вязкостное сопротивление жидкости, можно ожидать опасности обмерзания верхней части стенок камеры 3 и свободной поверхности воды. В случае слишком крутого направления патрубков (p(90 ) "теплый" поток слишком быстро поднимается, не успевая отдать весь запас тепла стенке, и часть внутренней поверхности стенки не омывается теплым потоком.

Принцип работы устройства по предотвращению обмерзания камер линзового компен-атора и камер шарового тройника аналогичен описанному.

Формула изобретения

1. Напорный трубопровод гидротехнических сооружений для работы в холодных климатических условиях, включающий напорный водовод и уравнительHbtH резервуар, разветвление, компенсатор с устройством, предотвращающим его обмерзание, выполненным в виде трубки с коленом, установленным в напорном водоводе, входным отверстием, обращенным навстречу потоку, при этом выходное отверстие трубки расположено в камере уравнительного резервуара, разветвления, компенсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности работы за счет уменьшения опасности обмерзания уравнительного резервуара, верхний конец трубки, расположенный в резервуаре, заглублен под уровнем воды в нем и выполнен с поперечной трубой и выходными патрубками, расположенными на противоположных концах поперечной трубы, направленными тангенциально в проот горизонтали вверх, 2, Трубопровод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, выходные патрубки выполнены в виде диффузора, а вход колена — в виде конфузора.

)634749

3 81k 12 5

12 б 7

©иг. 4

Вид Х

ПоЮеридто

Фиг,б

Составитель С, Лобарев

Редактор М, Недолуженко Техред А.Кравчук Корректор M.Ñàìáîðñêàÿ

Заказ 735

Тираж 378

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101