Условия движения сточной жидкости в стояках изучены крайне мало. Естественно, что они будут иными при разном заполнении сечения трубы (т. е. различном количестве спускаемой жидкости), разной скорости и угле входа жидкости в стояк и т. д. Спуск жидкости в разных местах, высота стояка, степень вентиляции его в свою очередь изменяют характер падения. В канализационных стояках в частности представляет известную опасность статический напор (выбрасывание жидкости через приемники). Статический напор может возникнуть только тогда, когда стояк наполнится до известной высоты. При незасоренном сечении это возможно разве лишь в том месте, где жидкость будет иметь наименьшую скорость, т. е. как раз у входа в стояк (при падении жидкости скорбеть увеличивается). Скорость же в месте впуска в стояк зависит от скорости в отводной трубе и угла узловой фасонной части, а именно от вертикальной слагающей этой скорости.

Значит пропускная способность фасонной части практически определяет пропускную способность стояка.

Пределом пропускной способности является то наибольшее количество жидкости, которое еще может пройти сквозь фитинг без подъема уровня ее в отводной трубе. Изучение этой пропускной способности производится спуском воды из бака в течение определенного времени в тройник или крестовину с одной стороны или с обеих одновременно, что влияет на величину пропускаемого количества. Одновременный спуск на разных уровнях повышает пропускную способность стояка. Теоретическим пределом является такой случай, когда жидкость, впускаемая во многих местах, заполняет весь стояк и течет вниз с максимальной, возможной в стояке данного диаметра, скоростью. Но в условиях практического выполнения стояков такая пропускная способность не может быть достигнута. В условии же реально конструируемых стояков с присоединенными

приборами практическая пропускная способность в л/мин по опытам Р. Б. Гунтера и Л. В, Снайдера (США) следующая (табл. 8):

Таблица 8

Диаметр стояка

Тройник прямой

Тройник косой 45°

в мм

в л/мин

в л/мин

50

170

840

75

380

760

100

680

1360

125

1060

2120

150

1530

3060

200

2725

5450

Однако опытным путем получены только цифры для стояков в 50 и 75 мм, остальные же подсчитаны. Пропускная способность стояка выражается формулой:

Qmax = kd2

если d выразить в см, то К= 6,8 л/мин для прямых тройников и К - 13,6 л/мин для косых 45° тройников, т. t.

Qmax = 6,8 kd2 см л / мин

Qmax = 13,6 kd2 см л / мин

Иллинойский университет для стояков в 50, 75 и 100 мм дает при 10-секундном спуске и при прямом тройнике меньшую пропускную способность, а именно соответственно: 45, 190 и 380 л/мин.

Кроме впускной фасонной части статическое давление может возникнуть и в месте соединения стояка со сборной отводной трубой. Во избежание этого Бюро стандартов США рекомендует сборную трубу и соединительную фасонную часть для стояка делать диаметром на 25 мм больше, чем у стояка.

При незначительных расходах жидкость стекает по стенкам трубы мелкими струйками. Американскими экспериментаторами замечено, что если жидкость не покрывает всей внутренней поверхности, то при обмывании стенок она опускается по спирали. Это объясняется различными сопротивлениями движению от неровности стенок и т. п. Когда расход жидкости увеличивается (заполнение сечения составляет примерно 20-30%), сопротивление воздуха возрастает настолько, что поперек сечения образуются водяные диафрагмы, которые задерживают на короткие моменты движение верхних струек воды, превращаются как бы в водяной поршень. Это еще более увеличивает сопротивление воздуха; он прорывает диафрагму,- вода отбрасывается к стенкам, частью падает в виде брызг. Затем опять возникает такой же поршень и т. д. Число таких циклов увеличивается по мере возрастания расхода жидкости. Указанным характером движения отчасти объясняются происходящие колебания давления (и уровня воды в сифонах) при спуске по стояку.

Этот характер движения жидкости преимущественно по стенкам трубы сближает работу стояков при частичном и при полном заполнении сечения. Сопротивление движению в обоих случаях возрастает пропорционально второй степени скорости. Так как скорость возрастает медленнее, чем сопротивление движению, то в результате при определенных условиях (диаметр, шероховатость трубы) скорость вообще не может превзойти некоторой величины. Это положение в настоящее время подтверждено опытным путем.

Изучая скорость движения жидкости в стояке, как падение при сопротивлении, возрастающем пропорционально квадрату скорости, Бюро стандартов САСШ вывело следующую формулу для скорости:

где V-скорость в любом месте стояка, g-ускорение падения, К - коэфидиент сопротивления, е - основание неперовых логарифмов, h - высота падения жидкости, V0 - вертикальная слагаемая входной скорости. коэффициент К однако еще не определен.

15. Движение жидкости в стояках15. Движение жидкости в стояках

Практическое изучение падения жидкости в стояках, когда она полностью покрывает внутренние стенки, показало: 1) предельная скорость движения жидкости достигается при сравнительно коротком падении, 2) максимум скорости в стояке возрастает с увеличением количества спускаемой жидкости, 3) чем меньше расход жидкости, тем короче высота, при которой достигается максимальная скорость; 4) если в двух стояках спускается количество жидкости, пропорциональное площади поперечных сечений, то максимум скорости меньше и скорее достигается в стояке с меньшим диаметром, 5) при спуске одинакового количества жидкости по двум стоякам максимум скорости больше и достигается на большей длине падения у стояка с меньшим диаметром.

Если жидкость покрывает стенки стояка только частично, то практически максимальная скорость незначительна, не зависит от диаметра стояка и достигается при коротком падении.

Если стояк целиком заполнен жидкостью, причем течение ее происходит под собственным напором, то максимальная скорость и высота падения, при которой эта скорость достигается, увеличиваются с увеличением диаметра стояка. Пределом такого заполнения практически является расход около 340 л/мин для 50 мм стояка и 760 л/мин - для стояка в 75 мм диаметром, так как при этих расходах сечение труб уже заполняется периодически на короткой длине стояка и максимальная скорость близка к такой же при целиком заполненном стояке.

Эти положения частично характеризуются для 75-мм стояка рис. 31. При расходе в 750 л/мин максимальная скорость движения жидкости составляет около 10 м/сек и достигается при высоте падения около 15 мг а при расходе в 375 л!мин - соответственно 5 м/сек при высоте падения 4 м. Вывод из указанного: ограничение высоты стояка из опасений чрезвычайно большой скорости падения неосновательно.

В случае необходимости однако уменьшения скорости падения его возможно достичь введением в стояк специальных фасонных частей, перепадов и т. п. Однако этот вопрос до настоящего времени не изучен совершенно.

« Предыдущая | Оглавление | Следующая »