Для того, чтобы четко понимать проблемы, которые могут появиться в гидравлических сетях, надо иметь ясное представление о том, что такое давление.
ОСОБЕННОСТИ ОТКРЫТЫХ ГРАДИРЕН

Гидравлический контур открытой градирни имеет одну особенность: с одной или нескольких сторон он находится в контакте с атмосферным воздухом.
В этих местах давление воды равно атмосферному давлению
В гидравлическом контуре открытой градирни вода проходит через форсунки оросителя, попадает на орошаемую поверхность и затем стекает в приемный бак.
Независимо от того, работает ли насос градирни или нет, внутренняя ее часть между выходом из форсунок оросителя и поверхностью воды в приемном баке находится под действием атмосферного давления.

Особенность насосов: центробежные насосы, используемые в гидравлических контурах открытых градирен, представляют собой собой диск, снабженный лопатками (поз. 1) который врашается внутри улитки {поз. 2). Этот диск получил название рабочего колеса (иногда его также называют крыльчаткой).
Приводной двигатель насоса (поз. 3) передает вращение крыльчатке через муфту (поз. 4).
При вращении колеса возникает центробежная сила, которая с помощью лопаток воздействует на воду, обеспечивая повышение давления на выходе из насоса (принцип его работы более подробно будет рассматриваться в разделе 77) и тем самым вызывая движение воды. При работе насоса давление на выходе (поз. 5) существенно выше давления на входе (поз. 6).

Когда насос остановлен, происходит очень быстрое выравнивание даdлений между выходом из насоса и входом в него (в центробежном насосе, в отличие от поршневого компрессора, нет клапанов), и вода может без труда течь в обратном направлении внутри улитки.

Что происходит, когда насос останавливается?

Когда насос останавливается, вода может свободно перетекать через рабочее колесо в обратном направлении до тех пор, пока давления на входе в насос и на выходе из него не выровняются.

Ввиду того, что и форсунки распылителя, и бак находятся в этом случае под действием атмосферного давления Ратм, начинает ргбо-тать закон сообщающихся сосудов. В результате свободная поверхность в магистрали, подающей воду в распылитель, и в баке находится на одном уровне {см. рис. 74.3).
Иначе говоря, часть воды из подающей магистрали сливается, проходя через насос, обратно в бак.
Если уровень воды, заданный поплавковым клапаном, слишком велик, то вода, которая сливается в бак из подающей магистрали, начинает его переполнять. После достижения уровня сливного патрубка излишек воды сливается в канализацию и свободная поверхность в подающей магистрали и баке устанавливается на одинаковом уровне.
Отсюда следует, что правильная настройка поплавкового регулятора уровня приобретает первостепенное значение с точки зрения экономии воды.
При выключенном вентиляторе поплавковый клапан должен полностью перекрывать линию подпитки при уровне воды в баке примерно на 5 см ниже уровня сливного патрубка.
Если настройка клапана будет обеспечивать перекрытие линии подпитки при уровне воды в баке выше отметки 2, то, как мы убедились, при каждом выключении насоса вода будет расходоваться бесполезно.
Вдобавок к этому, при включении вентилятора его напор приводит к понижению уровня воды в баке на несколько сантиметров. Поплавковый клапан открывается и в бак начинает поступать вода из магистрали подпитки. Как только вентилятор выключается, уровень воды поднимается и, если не иметь запаса по уровню, излишек воды вновь начнет уходить в канализацию.
В заключение отметим, что открытые градирни подвержены воздействию коррозии, загрязнению, появлению водорослей... В них нередко можно встретить заржавевшие поплавковые клапаны, которые блокируются в открытом или закрытом положении.
Имея ввиду высокую цену воды помните, что только своевременное обслуживание и профилактика градирен позволят вам избежать перерасхода воды.

ПОНЯТИЕ ДАВЛЕНИЯ В КОНТУРЕ ОТКРЫТОЙ ГРАДИРНИ

В контуре открытой градирни насос всегда должен находиться под давлением, то есть он должен быть установлен ниже уровня воды в баке (см. рис. 74.5). Монтаж должен быть выполнен таким образом, чтобы на входе в насос всегда находилась вода, но ни в коем случае не воздух.
Давлением на входе в насос называют разность между уровнем жидкости в баке и входом в насос.
Напомним, что 1 метр водяного столба (м вод. ст.) создает давление в 0,1 бар. Поэтому манометр, установленный на входе в насос (см. рис. 74.5), будет показывать избыточное давление 0,5 бар, то есть 5 м вод. ст.
В гидравлическом контуре открытой градирни при выключенном насосе давление в любой точке контура будет определяться только высотой столба жидкости, находящейся над этой точкой.
Так, если манометр в точке В на рис. 74.5 при выключенном насосе показывает давление в 1 бар, следовательно на насос действует столб жидкости высотой 10м (при условии, что на подводящей магистрали нет закрытого вентиля). Это давление не зависит ни от диаметра подводящей магистрали, ни от формы трубы, ни от числа поворотов, изгибов или каких-либо других элементов (клапанов, фильтров и т. п.), установленных на магистрали: оно определяется только разностью высот уровня жидкости в баке и входа в насос.

На рис. 74.6 обозначено несколько характерных точек гидравлического контура открытой градирни (от А до G).
Какое давление будет показывать манометр в точках А, В, С, D, E, F и G при условии, что насос выключен?
Решение на следующей странице..

Решение упражнения 1
При выключенном насосе манометры, установленные в гидравлическом контуре открытой градирни, будут показывать давление столба воды над той точкой, где стоит манометр. Заметим, что уровень воды в подающей магистрали соответствует точке Е. Между точками Е и F воды нет. Эта вода вернулась в приемный бак по закону сообщающихся сосудов ера?' же после выключения насоса (см. рис. 74.7).
Давление в точках А. Е. F и G: эти четыре точки находятся в непосредственном контакте с атмосферой. Следовательно, в них манометр покажет 0 бар, то есть 0 м вод. ст. Давление в точке В: высота столба воды над точкой В равна 5 м, значит манометр покажет 0,5 бар.
Давление в точке С: точка С находится на 4 м ниже уровня свободной поверхности (точки А), следовательно, манометр покажет 0,4 бар. Давление в точке D: точка D находится на 3,5 м ниже уровня свободной поверхности, показания манометра в этой точке будут равны 0,35 бар.

ДАВЛЕНИЕ В ЗАКРЫТОМ КОНТУРЕ

Напомним: в каждой точке закрытого контура давление должно быть выше атмосферного, то есть избыточное давление должно быть больше 0.
Закрытый контур должен быть защищен от контакта с атмосферой, быть герметичным и находиться под давлением, поддерживаемым с помощью расширительного бачка.
Вспомним, например, что контур сухой градирни {рассмотренной в разделе 70) должен быть полностью герметичным, так как в нем находится водный раствор гликоля.
Концентрация гликоля должна непременно оставаться постоянной, например, для защиты контура от размораживания при наружной температуре -20°С она должна составлять 35%.

Следовательно, необходимо по возможности избегать утечек и долива воды в контур. Поэтому для создания расхода в таком контуре предпочитают, как правило, использовать насосы с механическим уплотнением (см. раздел 90), которое способно обеспечить герметичность.
В таких герметичных контурах давление может заметно повышаться при изменении температуры воды вследствие ее теплового расширения.
При изменении температуры от 10°С до 60°С водный раствор гликоля с концентрацией 35% расширяется на 3%.
Так, для контура, содержащего 100 литров раствора (что совсем немного), увеличение объема составит 3 литра, то есть довольно существенную величину.
Если бы не было расширительного бачка, трубы обязательно бы сдеформировались и разрушились.
Однако, несмотря на наличие расширительного бачка, некоторые неисправности (которые мы рассмотрим немного ниже) могут привести к серьезному ущербу. Поэтому в контуре сухой градирни обязательно устанавливают предохранительный клапан (см. рис. 74.12).
В примере клапан настроен на срабатывание при давлении в контуре 3 бара и, как только эта величина достигается, клапан начинает стравливать жидкость (например, если ее температура выросла с 10 до 60°С). При этом давление в контуре падает и клапан вновь закрывается...

В верхней точке закрытого контура рекомендуется устанавливать дренажный клапан (см. рис. 74.14). Он необходим для того, чтобы удалять из контура:
►  Воздух, который может попасть внутрь контура при его заполнении жидкостью.
►  Растворенные в воде газы (углекислый газ или кислород), также попадающие в контур при его заполнении.
Автоматический дренажный клапан, установленный в верхней точке закрытого контура, как показано на рис. 74.14, предназначен для удаления воздуха. Если воздуха нет, поплавок клапана находится в верхнем положении и клапан закрыт. Если в клапан попадает воздух, то этот воздух накапливается в верхней части клапана, поплавок опускается, игла клапана отходит от седла и воздух автоматически стравливается в атмосферу.
Проблема утечек воды: если тепловое расширение воды приводит к повышению давления в контуре, то утечки воды, напротив, вызывают падение давления в контуре.

Из-за разности уровней наибольшее давление в контуре реализуется в самой нижней его точке.
По той же причине в самой верхней точке контура давление будет минимальным. Если в верхней точке давление окажется ниже атмосферного, то в контур через дренажный клапан может попасть наружный воздух
Этот воздух может привести к падению расхода жидкости в гидравлическом контуре и потребовать множества процедур по приведению контура в работоспособное состояние.

Чтобы предотвратить попадание воздуха в гидравлический контур, избыточное давление в самой верхней точке этого контура никогда не должно падать ниже 0,5 бар.
Вот почему в схеме при разности уровней 15 метров (то есть 1,5 бар) расширительный бачок (установленный в нижней части контура на входе в насос) был специально подобран на давление 1,5 + 0,5 = 2 бара.
Итак, в закрытом контуре принимается в расчет не только разность уровней: давление на входе в насос при его остановке равно высоте столба (15 м) плюс запас 5 м, что в сумме будет равно 20 м вод. ст. (то есть 2 бара).

Гидравлический контур открытой градирни имеет одну особенность: с одной или нескольких сторон он находится в контакте с атмосферным воздухом.
В этих местах давление воды равно атмосферному давлению (см. рис. 74. ]).
В гидравлическом контуре открытой градирни вода проходит через форсунки оросителя, попадает на орошаемую поверхность и затем стекает в приемный бак.
Независимо от того, работает ли насос градирни или нет, внутренняя ее часть между выходом из форсунок оросителя и поверхностью воды в приемном баке находится под действием атмосферного давления.
Рис. 74.1.
Особенность насосов: центробежные насосы, используемые в гидравлических контурах открытых градирен, представляют собой собой диск, снабженный лопатками (поз. 1 на рис. 74.2), который врашается внутри улитки {поз. 2). Этот диск получил название рабочего колеса (иногда его также называют крыльчаткой).
Приводной двигатель насоса (поз. 3) передает вращение крыльчатке через муфту (поз. 4).
При вращении колеса возникает центробежная сила, которая с помощью лопаток воздействует на воду, обеспечивая повышение давления на выходе из насоса (принцип его работы более подробно будет рассматриваться в разделе 77) и тем самым вызывая движение воды. При работе насоса давление на выходе (поз. 5) существенно выше давления на входе (поз. 6).
Рис. 74.2.
/"-*\ Когда насос остановлен, происходит очень быстрое выравнивание дав-Ч:^/ лений между выходом из насоса и входом в него (в центробежном насосе, в отличие от поршневого компрессора, нет клапанов), и вода может без труда течь в обратном направлении внутри улитки.