0.13 Công trình lấy nước và tháo nước của trạm bơm  (Page 19/20)

- Khi ngừng máy bơm, dòng nước chảy ngược từ bể tháo về ống đẩy, mực nước trong ống trụ 1 hạ xuống, đến khi thấp hơn miệng ra ống 2 thì không khí bên ngoài ống trụ 1 theo ống 2 tràn vào họng xi phông, làm cho chân không trong họng xi phông bị phá. Vì mực nước lớn nhất trong bể tháo thấp hơn ngưỡng họng xi phông nên nước không thể chảy ngược về ống đẩy được, dòng chảy ngược bị chặn đứng.

* Các kích thước chủ yếu của van thủy lực này như sau ( xem Hình 12 - 24 ):

+ Tiết diện ống dẫn khí 2 chọn bằng 1,5 % tiết diện họng xi phông và lấy tròn với đường kính d;

+ Tiết diện ống trụ chọn gấp ( 2 ... 3 ) d. Ống trụ đặt trên bệ gắn vào xi phông. Đỉnh ống trụ vượt cao hơn mực nước lớn nhất trong bể tháo từ 0,2 ... 0,3 m. Đáy ống trụ đặt thấp dưới miệng ra ống dẫn khí một đoạn ( 1 ... 2 ) d. Tâm ống dẫn khí ở họng xi phông thấp hơn mép trong đỉnh một đoạn 1,5 d và phải nhô ra đúng mặt cắt II - II.

+ Miệng dưới ống dẫn khí đặt ngang cao trình mực nước thấp nhất của bể tháo khi tốc độ ở họng xi phông V  1,5 m/s. Khi V>1,5 m/s đặt miệng dưới ống dẫn khí cao hơn mực nước thấp nhất trong bể tháo một đoạn bằng 0,5 $\frac{V_{\text{ra}}^2}{\mathrm{2g}}$ .

Hình 12 - 24. Sơ đồ tính toán van thủy lực phá chân không.

* Xác định mực nước trong ống trụ ( Hình 12 - 24 )̣:

Viết phương trình Becnully cho hai mặt cắt II - II ( tại họng xi phông ) và III - III (tại cửa ra ống đẩy) cho hai trường hợp chảy thuận và chảy ngược:

- Trường hợp chảy thuận để xác định độ dâng nước thuận $Z_{\text{th}}$ :

$Z_2-H_{\text{ck}}+\frac{V_{h\text{.}\text{th}}^2}{\mathrm{2g}}=\frac{V_3^2}{\mathrm{2g}}+h_{w\text{.}\text{th}}$ ( * )

Mực nước trong ống trụ sẽ dâng lên một độ cao $Z_{\text{th}}$ trên mực nước lớn nhất của bể :

$Z_{\text{th}}=Z_2-H_{\text{ch}}+k_{\text{th}}\text{.}\frac{V_{h\text{.}\text{th}}^2}{\mathrm{2g}}$ ( ** )

Thay ( * ) vào ( ** ) ta được độ cao dâng trong ống trụ khi chảy thuận:

$Z_{\text{th}}=\frac{V_3^2}{\mathrm{2g}}+h_{w\text{.}\text{th}}-(1-k_{\text{th}})\text{.}\frac{V_{h\text{.}\text{th}}^2}{\text{29}}$

- Trường hợp chảy ngược để xác định độ hạ mực nước $Z_{\text{ng}}$ :

$$ $Z_2-H_{\text{ck}}+\frac{V_{h\text{.}\text{ng}}^2}{\mathrm{2g}}+h_{w\text{.}\text{ng}}=\frac{V_3^2}{\mathrm{2g}}$ ( *' )

Mực nước trong ống trụ hạ thấp một độ cao $Z_{\text{ng}}$ dưới mực nước lớn nhất trong bể:

$Z_{\text{ng}}=Z_2-H_{\text{ck}}-k_{\text{ng}}\frac{V_{h\text{.}\text{ng}}^2}{\mathrm{2g}}$ ( **' )

Thay ( **' ) vào ( *' ) ta được độ hạ thấp trong ống trụ khi chảy ngược:

$Z_{\text{ng}}=\frac{V_3^2}{\mathrm{2g}}+h_{w\text{.}\text{ng}}-(1-k_{\text{ng}})\text{.}\frac{V_{h\text{.}\text{ng}}^2}{\mathrm{2g}}$

Trong các công thức trên ký hiệu lấy như sau ;

$V_{h\text{.}\text{th}},V_{h\text{.}\text{ng}}$ là tốc độ dòng chảy ở họng xi phông khi chảy thuận và ngược;

$V_3$ - tốc độ dòng chảy ở miệng ra ống đẩy; ( m/s );

$k_{\text{th}}$ - là hệ số lợi dụng cột nước lưu tốc khi chảy thuận, lấy $k_{\text{th}}$ = 0,7 ... 0,9

$k_{\text{ng}}$ - là hệ số lợi dụng cột nước lưu tốc khi chảy ngược, lấy $k_{\text{ng}}$ = 0,4 ... 0,6.

Khi biên độ giao động mực nước trong bể tháo h< $Z_{\text{ng}}$ thì không cần làm ống nối 3, nếu khi h< $Z_{\text{ng}}$ thì muốn van thủy lực phá được chân không thì phải lắp thêm ống nối 3 ( xem Hình 12 - 24, ). Loại van thủy lực chỉ áp dụng với biên độ giao động mực nước trong bể tháo trong phạm vi 1 m. Muốn dùng loại van này cho mực nước giao động lớn hơn ta có thể đặt ống trụ trên phao để cùng dịch chuyển theo mực nước. Một số viện nghiên cứu đã đưa ra những biện pháp nâng cao phạm vi sử dụng của van thủy lực phá chân không, tuy vậy mực nước cũng bị hạn chế bởi độ chân không dưới 6 m.