Все, что вам нужно знать о вытяжной трубе

Отсасывающие трубы являются важными компонентами большинства типов турбин, таких как турбины Каплана, Фрэнсиса и реактивные турбины. Компонент похож на трубу с постепенно увеличивающимися участками, которые соединяют выход рабочего колеса с отводным каналом. Двумя концами один соединен с выпускным отверстием рабочего колеса, а другой конец погружен ниже уровня воды в отводной канал. В этом компоненте кинетическая энергия преобразуется в статическое давление.

Сегодня вы познакомитесь с определением, применением, функцией, схемой, типами и работой вытяжной трубы. Вы также познакомитесь с преимуществами и недостатками этой вытяжной трубы в различных областях ее применения.

Что такое вытяжная труба?

Отсасывающая труба представляет собой соединительную трубу, обычно устанавливаемую на выходе или выходе из турбины для преобразования кинетической энергии воды на выходе в статическое давление. с этим компонентом можно избежать потери кинетической энергии воды. В отсасывающей трубе диаметр меньше у входа и больше у выхода. Эта розетка всегда погружена в воду. Литая сталь и цементобетон — это материал, используемый для изготовления вытяжной трубы.

Как упоминалось ранее, отсасывающие трубы обычно используются в силовых турбинах, таких как реактивные турбины, турбины Каплана и Фрэнсиса. Система расположена непосредственно под бегунком и позволяет замедлить выход скорости потока из бегунка.

Отсасывающие трубы используются в турбинах, чтобы избежать проблемы обратного потока, поэтому они расположены между выходом турбины и отводом. Турбины типа Пелтона или импульсные не нуждаются в вытяжной трубе, потому что напор, доступный для турбины, очень большой. В результате давление на выходе из турбины выше атмосферного. Из-за давления воды на выходе из турбины, превышающего атмосферное, противотока воды никогда не будет.

Применение вытяжных труб

Применение отсасывающих труб в турбинах уже упоминалось выше. Они используются для повышения давления от низкого давления на выходе из турбины до давления окружающей среды, в которую отбрасывается жидкость. Основная функция отсасывающей трубы - преобразовывать кинетическую энергию воды в энергию давления, уменьшать скорость воды и повышать давление воды перед входом в отводной канал. Эта труба используется для постоянного увеличения площади поперечного сечения.

Схема вытяжной трубы:

Отсасывающая труба в турбине Каплана.

Типы вытяжных труб

Ниже приведены различные типы вытяжных труб:

Коническая вытяжная труба:

Конические типы отсасывающих труб допускают прямое и расходящееся направление потока. Обычно они изготавливаются из листов мягкой стали, имеющих коническую форму и больший наружный диаметр, чем входное отверстие. Угол сужения отсасывающей трубы не слишком велик, чтобы вызвать отклонение потока от стенки отсасывающей трубы. Кроме того, угол не должен быть слишком коротким, потому что требуется более длинная вытяжная труба, чтобы обеспечить существенную потерю кинетической энергии.

Простая коленчатая вытяжная труба:

Эти типы тяговых труб имеют форму колена. Он часто используется в турбине Каплана. Площадь поперечного сечения остается одинаковой по всей длине отсасывающей трубы, а ее вход и выход имеют круглую форму. Коленчатые тяговые трубы используются при низком напоре, а турбина устанавливается рядом с отводящим каналом. Это помогает свести к минимуму затраты на бурение, а выходной диаметр настолько широк, насколько позволяет восстановить кинетическую энергию на выходе из рабочего колеса.

Пробоотборник Moody:

В типах вытяжной трубы с капризной тягой выпускное отверстие разделено на две секции и имеет одно входное отверстие. Эта трубка похожа на коническую отсасывающую трубу. Типы вытяжных труб Moody помогают уменьшить вихревое движение воды.

Коленчатая напорная труба с переменным сечением:

Эти типы отсасывающих труб с различным поперечным сечением являются усовершенствованием простой отводной отводной трубы. Его вход круглый, а выход прямоугольный. Как правило, горизонтальная часть отсасывающей трубы наклонена вверх, чтобы предотвратить попадание воздуха в зону выхода. Отсасывающая труба имеет разное поперечное сечение от входа к выходу. Этот выход находится под отводным каналом.

Работа вытяжных труб

Работа отсасывающих труб в турбине менее сложна и понятна. В случае турбины Каплана и Фрэнсиса напор, доступный на входе, низкий, поэтому турбину нужно разместить намного ближе к отводящему патрубку. Это помогает получить максимальный напор. Большая часть давления воды преобразуется в механическую энергию турбины. Напор на выходе из турбины ниже атмосферного давления.

Возможен обратный поток, так как выход турбины расположен вблизи отводящего канала, а давление воды на выходе из турбины меньше атмосферного давления. Это происходит из-за того, что вода течет из высокого давления в низкое и давление на выходе из турбины меньше атмосферного, а в отводящем патрубке атмосферное давление.

Этот обратный поток может привести к серьезному повреждению турбины и ее частей, что приведет к полной поломке. Чтобы избежать этой проблемы с обратным потоком, между выпускным отверстием турбины и отводящим патрубком используется отсасывающая труба. Вытяжная трубка повысит давление воды до атмосферного давления.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о работе вытяжной трубы:

Применение принципа Бернулли к разделам 1-1 и 2-2

[Напорный напор + Скоростной напор + Высота напора]_1–1  =[Напорный напор + Скоростной напор + Высота напора]_2-2

Пусть
P₁ =давление жидкости на участке 1-1 (вход отсасывающей трубы)
V₁ =скорость жидкости на участке 1-1 (вход отсасывающей трубы)
Аналогично,
P₂ =давление жидкости на участке 2-2 (выход отсасывающей трубы)
V₂ =скорость жидкости на участке 2-2 (выход из отсасывающей трубы)
ρ =плотность протекающей жидкости
g =сила тяжести
h_f =потеря напора (энергии) в отсасывающей трубе
H_s =высота отсасывающей трубы по вертикали над отводным каналом
y =расстояние от нижней части отсасывающей трубы до отводящего канала.
P_a  =атмосферное давление жидкости.

( P₁  / ρg ) + ( V₁ ² / 2g ) + (H_s + у ) =( P₂  / ρg ) + ( V₂ ² / 2g ) + ( 0 + h_f )
( P₁  / ρg ) =( P₂  / ρg ) – ( ​​H_s + у ) + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2г ) + ч_ж

Напор на участке 2 – 2 равен атмосферному напору и расстоянию y.
( P₂  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) + y – H_s – у + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2г ) + ч_ж ( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s + ( V₂ ² / 2g ) – ( ​​V₁ ² / 2г ) + ч_ж

Преобразование уравнения для нашего требования (т. е. в середине RHS с общим знаком "-")
( P₁  / ρg ) =( P_a  / ρg ) – H_s – [ ( V₁ ² / 2g ) – (V₂ ² / 2г ) – ч_ж ]

В приведенном выше уравнении [ ( V₁ ² / 2g ) – (V₂ ² / 2г ) – ч_ж ] называется кинетическим напором.
Здесь [ ( V₁ ² / 2g ) – (V₂ ² / 2g ) ] — это динамический напор.
Из приведенного выше уравнения мы можем написать
( P₁  / ρg ) <( P_a  / ρg )
Так        P1