О полезных практических приложениях уравнения Бернулли в противопожарном водоснабжении
В статье https://portal.edufire37.ru/articles/896 мы рассказали о видах энергии жидкости и уравнении, используемом для анализа энергии движущейся жидкости – уравнении Бернулли. Уравнение Бернулли является частным случаем закона сохранения энергии и выражает энергетический баланс потока. Применение этого закона очень широко и многогранно. Изучение уравнения Бернулли и его физической сущности позволяет понять принцип работы различных приборов и оборудования.
В противопожарном водоснабжении уравнение Бернулли находит ряд важных практических применений:
- при расчете насосных установок (определении допустимой геометрической высоты всасывания пожарного насоса, расчете параметров струйных насосов, гидроэлеваторов);
- при измерении расходов воды в трубопроводах с помощью дроссельных приборов (диафрагма, труба Вентури, трубка Пито-Прандтля);
- при определении водоотдачи противопожарного водопровода по показаниям манометра (ствол-водомер, трубка Пито, прибор-гидротестер);
- при получении расчетных уравнений для определения скорости и расхода истечения жидкости из отверстий и насадков при постоянном напоре.
Работа водоструйных насосов, гидроэлеваторов базируется на использовании принципа уравнения Бернулли (принципа сохранения энергии в потоке жидкости).
Гидроэлеватор пожарный - специальное устройство эжекторного типа для всасывания воды из водоемов, удаленных от пожарного автомобиля на дистанцию до сотни метров и с глубины до двадцати метров. Кроме того, гидроэлеватор используется для сбора и устранения воды, которая была пролита внутри помещений во время ликвидации пожара.
Подаваемая в это оборудование жидкость при прохождении сквозь его рабочую камеру создает разрежение, которое способствует поступлению жидкости извне. В итоге, из устройства выходит больше воды, нежели поступило в него непосредственно на входе.
Принцип работы дроссельных приборов для определения расходов воды в противопожарных водопроводах основан на измерении перепада давлений при изменении поперечного сечения трубопровода.
Диафрагма в трубопроводе
При искусственном сужении сечения потока посредством дроссельного прибора скорость и, соответственно, кинетическая энергия потока в этом более узком сечении возрастают, что приводит к уменьшению потенциальной энергии давления в том же сечении. Поэтому, измерив дифференциальным манометром перепад давлений между сечением трубопровода до его сужения и сечением в самом сужении (или вблизи него), можно вычислить изменение скорости между сечениями, а по нему – скорость и расход жидкости.
При определении водоотдачи противопожарных водопроводов по показаниям манометра используют такие измерительные устройства, как ствол-водомер, трубка Пито, прибор-гидротестер.
Ствол-водомер
Ствол-водомер состоит из корпуса 1 с манометром 2 и насадка 3. Принцип действия ствола основан на преобразовании потенциальной энергии потока в кинетическую.
Гидротестер
Измерительный прибор-гидротестер применяют для испытания внутренних пожарных кранов. Он служит для определения давления и расхода воды во внутреннем противопожарном водопроводе или пожарном кране. Представляет собой шланг с полугайкой, манометром, вентилем и специальными насадками.
В этих случаях, при проведении испытаний на водоотдачу, нам на помощь также приходит уравнение Бернулли, позволяющее установить математическую зависимость между измеренным по манометру давлением и расходом жидкости из пожарного ствола.
