Menu Close

Объем гидроаккумулятора для водоснабжения частного дома: Как подобрать гидроаккумулятор правильно: основные критерии для выбора

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения: все что нужно знать

Автор aquatic На чтение 12 мин. Просмотров 4.8k. Обновлено

Для городских жителей гидроаккумулятор для систем водоснабжения (водяной аккумулятор или гидробак) понятие совершенно незнакомое. Купив, например, дачу или загородный дом в районе без центрального водопровода, владельцы ошеломлены множеством сложных аббревиатур, технических требований, понятий. Таких как: автономная система водоснабжения, глубинный насос с частотным преобразователем, настройка минимального и максимального давления, максимальное количество включений глубинного насоса. И все это только для того, чтобы в доме из крана текла вода. В этой статье мы расскажем о роли  этого приспособления в системах насосного типа.

Наиболее распространенный вид гидробака

Обратите внимание! Не путать с расширительным баком для системы отопления, эти два устройства похожи по форме и конструкции. В большинстве своём расширительный бак имеет красный цвет, а гидроаккумулятор синий, но не всегда. Уточните у менеджера продаж, при приобретении, какую функцию должен выполнять требуемый вам прибор.

Для чего нужен гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Различные виды форм и цветовой гаммы водяных аккумуляторов и расширительных баков

Этот конструктивный элемент имеет два основных назначения:

  • Обеспечение бесперебойной и равномерной работы насосной станции;
  • Обеспечение надежности и целостности системы ГВС (горячее водоснабжение).

Роль гидроаккумулятора в работе насосной станции

При отсутствии центрального водопровода владельцы частных домов,  для подачи воды в дом бурят скважину или возводят колодец, оборудованный глубинным насосом. С его помощью вода подаётся в помещение, заполняет водяной аккумулятор, обязательно фильтруется и разветвляется по местам потребления.

Схема простой системы водоснабжения

Рассмотрим более подробно работу этой схемы. При быстром открытии и закрытии водяного крана, например вы сполоснули руки, расходуется малое количество воды и именно в этот момент начинается работа гидроаккумулятора. Насос не включался, напор был создан давлением мембраны водяного аккумулятора, так как в нём содержится определённое количество воды. Многочисленные источники утверждают, что аварийный запас воды и есть главная функция, которую выполняет гидроаккумулятор для систем водоснабжения. Эти сведения неверны. Агрегат ёмкостью 100 литров способен вместить не более 35 литров воды.

Первостепенная цель установки этого агрегата – сберечь дорогостоящий глубинный насос от перегрева и нерациональных запусков. При отсутствии этого устройства насос, в описанном выше случае, запустится и тут же выключится, не набрав максимальной мощности. В этот момент в контуре создается гидроудар, то есть резкий перепад давления. Агрегат при совокупности этих факторов быстро выйдет из строя. Вывод – гидроаккумулятор в системах водоснабжения служит для равномерного распределения давления в контуре и долгосрочной работы насосного оборудования.

Гидроудар в водопроводной трубе

Гидроаккумулятор в системе ГВС

Существуют три основных вида горячего водоснабжения с использованием гидробака:

  • Монтаж бойлера косвенного нагрева;

Система ГВС с бойлером косвенного нагрева

  • Установка двухконтурного твердотопливного котла, с функцией подачи горячей воды;

Горячее водоснабжение при эксплуатации двухконтурного котла

  • Схема с одноконтурным котлом в совокупности с бойлером косвенного нагрева.

Рабочая схема при эксплуатации одноконтурного котла и бойлера

В любом из вариантов водяной аккумулятор исполняет роль расширительного бака, так как вода при нагреве увеличивается в объеме, и этот прибор компенсирует количество воды. Несмотря на тот факт, что и в бойлере, и в твердотопливном котле установлена группа безопасности в виде пропускного клапана, при постоянном срабатывании пропускной клапан быстро выходит из строя, это влечёт за собой повреждения котла или течь в контуре водоснабжения.

Группа безопасности твердотопливного котла
Группа безопасности бойлера

Обратите внимание! Внешний вид и форма гидро аккумуляторного бака для холодного водоснабжения очень схожи с гидроаккумулятором для ГВС. Их различие в температурной стойкости встроенной мембраны. При покупке внимательно читайте технические характеристики устройства. Не опытные менеджеры зачастую предлагают не нужный вам образец.

Резиновая мембрана водяного аккумулятора грушевидная

Классификации гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор, как понятие, имеет множество областей применения. Его применяют во всех видах машиностроения, в тяжелой промышленности. В этой статье мы рассмотрим гидробаки, используемые только в домашнем водоснабжении. Наиболее востребованными в этой отрасли являются агрегаты пневматического типа. Они делятся на два вида:

  • Мембранные одноразовые. Образцы, в которых мембрана заключена в стопорное кольцо по центру бака;

Водяной аккумулятор одноразовый
Водяной аккумулятор одноразовый в разрезе

  • Водяные аккумуляторы с возможностью замены мембраны.

Гидроаккумулятор с функцией смены мембраны
Гидроаккумулятор со сменной мембраной в разрезе

Каждый из этих видов имеет разную форму исполнения:

  • Вертикальная;
  • Горизонтальная.

Образцы с вертикальным и горизонтальным расположением

Статья по теме:

Насос для повышения давления воды в квартире или частном доме. В статье мы рассмотрим как решить проблему недостаточного напора воды, которая осложняет принятие водных процедур и работу вспомогательных бытовых приборов, как правильно выбрать насос, и на что обратить внимание.

Принципы работы, устройство и преимущественные стороны гидробака в системах водоснабжения

Из чего состоит гидробак

Агрегат в разрезе с описанием ключевых элементов

  • Корпус устройства чаще всего выполнен из обычной стали. Существуют образцы из нержавеющей стали. Они более долговечны, но встречаются реже, по причине высокой стоимости;

Образцы, выполненные из нержавеющей стали

  • Резиновая мембрана. Она изготовлена из эластичного материала, что обеспечивает длительную эксплуатацию;
  • Рабочее давление контролируется через золотник, при помощи обычного машинного насоса и манометра;
  • В корпусе установлен фильтр грубой очистки, помимо отдельного фильтра, вмонтированного в контур.

Так же в группу аккумуляторного оборудования входит реле давления – это автоматический датчик запуска и отключения насосного агрегата.

Реле давления

Плюсами пневматического оборудования являются:

  • Простота конструкции;
  • Возможность замены мембраны;
  • Несложное подключение к насосной станции;
  • Компактные размеры;
  • Малый вес;
  • Доступная цена

Кратко опишем работу водяного аккумулятора

При потреблении воды на любой точке водозабора реле давления включает насосный агрегат. Вода, попадая в гидробак, растягивает мембрану. Далее, при закрытии крана, насос продолжает работать. Мембрана, растягиваясь, повышает рабочее давление агрегата. Когда давление повысится до максимального значения, реле давления отключает насосную установку.

Схема работы гидроаккумулятора

Расчет оптимального объема гидроаккумулятора

При планировании системы водоснабжения все составляющие элементы взаимосвязаны. Перед покупкой какого-либо прибора, будь то насосная станция, гидроаккумулятор, водопроводные трубы, фильтры и так далее, проконсультируйтесь со специалистом или тщательно проштудируйте всю необходимую информацию, дабы избежать нерациональной траты средств.

Начинать планирование водоснабжения следует с расчета потребления воды вашего дома, сколько точек водоразбора планируется. Например: два санузла, две душевые кабины, стиральная машина, посудомоечная машина, кухонный кран, поливочный кран. Сколько человек проживает в вашем доме, то есть одновременная эксплуатация воды в разных точках.

Вариаций может быть великое множество. Эти пункты очень важны, так как при покупке глубинного насоса недостаточной мощности, воды на всех не хватит, вы не сможете смыть с себя мыло в душе, пока стиральная машина не закончит работу.

В случае, когда в вашем доме стандартное количество точек водоразбора: один санузел, один кухонный кран, стиральная машина, одна душевая кабина и в вашей семье 4 человека, вам подойдет прибор объёмом 25-50 литров. Такие экземпляры практически всегда идеально подходят к любым насосам соответствующей мощности.

В случае большего количества людей и потребительных точек воды, рациональный расчет проводится по формуле:


Где V – Объем гидробака;

Q – Максимальное потребление воды в час;

A – Допустимое количество запусков насосной установки в час;

Р1 – Минимальное давление запуска оборудования;

Р2 – Максимальное давление отключения насосного агрегата;

Рбака – Давление воздуха в гидробаке.

Видео: как рассчитать размер гидроаккумулятора

Расчет давления в гидроаккумуляторе

Исходя из показателей реле давления, регулируется работа насосной установки. Стандартные настройки завода изготовителя:

  • Нижнеий предел включения насоса – 4 бар;
  • 8 бар – верхний предел отключения насоса.

Так какое давление должно быть в гидроаккумуляторе? Давление в гидробаке для холодного водоснабжения рекомендуется устанавливать на 0.2 бар  меньше, чем давление запуска насосного агрегата. То есть стандартное рабочее значение водяного аккумулятора составит  –  1.2 бар.

При монтаже ГВС, давление воздуха в гидроаккумуляторе устанавливается на 0.2 бар выше, чем максимальное для отключения насоса, соответственно рабочий показатель гидроустойства в контуре горячего водоснабжения составит – 3.0 бар.

Статья по теме:

Регулятор давления воды в системе водоснабжения. Если напор воды нормальный или даже сильный, то вам просто необходимо данное устройство. А почему Вы узнаете из нашего отдельного обзора.

Фирмы производители гидроаккумуляторов

Цены на продукцию

Таблица фирм производителей и ориентировочная цена

Методы подключения и настройка гидроаккумулятора

В какой части системы устанавливается и как подключить гидроаккумулятор к насосной станции

Существует множество вариаций систем водоснабжения. В сложных системах с глубиной скважины более 100 метров, например, мощности насоса может не хватить для подачи воды непосредственно в дом или размер насосной установки необходимой мощности превышает диаметр скважины (насос просто не влезет в скважину). Такую систему дополняют поверхностным насосом. В этом случае понадобится два гидроустройства, один устанавливается в приямке скважины сразу после глубинного насоса, второй устанавливается в доме после поверхностного насоса. Эти факторы доказывают, что важнейшей частью системы холодного водоснабжения является насос и, ориентируясь на его характеристики, подбирается подходящий по цене гидроаккумулятор и вся система водоснабжения.

Образец с поверхностным насосом в приямке скважины

При стандартной схеме, где вода поступает, например, из колодца или не глубокой скважины мощности обычного насоса вполне хватит для подачи воды даже на второй или третий этаж. В таком случае система не вызывает затруднений и гидроприбор устанавливается в помещении.

Пример простой схемы водоснабжения от глубинного насоса

Что потребуется для сборки всей группы гидроаккумулятора

В группу гидробака, помимо реле давления, входит манометр.

Прибор для измерения давления в трубопроводе

Для удобства соединения всех составляющих используется пятивыводной штуцер.

Пятивыводной кран для гидробака

При сборке всей группы рекомендуется использовать краны «американки». Для беспрепятственного снятия и замены любого устройства при поломке. То есть, на отвод к аккумулятору, на трубу, ведущую к насосу и на разводку к потребителям. Если вы соберете группу без «американок», при незначительной поломке или замене мембраны, например, вам придется сливать воду со всей системы.

Кран Американка позволяющий отсечь систему от любой составляющей

Практические советы по эксплуатации

При монтаже системы существуют множество подводных камней и рабочих мелочей. Постараемся описать основные из них:

  • Как обнаружить поломку водяного аккумулятора;
  • Способ экономии электроэнергии;
  • Страховка, на случай невнимательности при включенном насосе;
  • Советы при замене мембраны;
  • Увеличение объема гидроприбора при установке твердотопливного котла;
  • Рекомендация при покупке гидрооборудования объемом более 100 литров.

Краткое пояснение к каждому пункту:

  • Когда разрывается мембрана, вода поступает непосредственно в корпус устройства. В этом случае, при открытии любого крана, реле будет издавать щелкающие звуки. Насос будет часто запускаться и отключаться даже при кратковременном открытии крана. Существует возможность образования микроотверстий в корпусе бака, давление в системе будет постоянно падать, с течением времени, все быстрее. Регулярно проверяйте давление воздуха в водяном аккумуляторе;
  • При возможности установите на чердаке или в высшей точке дома водяную ёмкость. Включите ее в контур водоснабжения. Ёмкость объемом 300-400 литров без труда обеспечит водой семью численностью 4-5 человек на день. Вода из гидроёмкости используется в санузле, при стирке, при работе посудомоечной машины. Так как вода подается самотеком, вы сэкономите электроэнергию и продлите время эксплуатации насосной установки. Так же важно отметить, что при необходимости потребления большого объема воды, например, при поливке огорода или наполнения аварийного бака, насос включается напрямую без участия гидроаккумулятора и реле давления. Так как реле в таких условиях быстро выйдет из строя;
  • Всем нам известны случаи, когда мы включили насос и забыли об этом. В этом случае устанавливается реле сухого хода, при осушении колодца, например, оно автоматически отключит насос. Так же можно смонтировать обычную лампочку на видном месте, которая запитана на включение насоса, горящая лампочка напомнит вам о работающем насосе;
  • В случае замены мембраны возьмите с собой старый образец, так как диаметр горловины у грушевидной мембраны может отличаться. Или измерьте расстояние между отверстиями на фланце;

Фиксирующий мембрану фланец

  • При связке в системе гидроаккумулятора с твердотопливным котлом, с функцией подачи горячей воды, объем гидробака следует увеличить на 20%. Так как котел очень быстро нагревает воду, она очень быстро расширяется и мембрана чаще выходит из строя.
  • Водяные аккумуляторы объемом более 100 литров менее распространены, по этой причине комплектующие к ним сложнее найти, рациональнее будет установить два или даже три гидробака меньшего объема.

И в заключении

Сколько бы ни было информации в интернете об организации холодного и горячего водоснабжения, не пытайтесь выполнить работу по монтажу самостоятельно, без уверенности в своих силах и знаний опытного сантехника. Будьте уверены, финансы, сэкономленные на работе монтажников, не идут ни в какое сравнение с тратами денежных средств при аварийных ситуациях. Стоимость насосного агрегата, бойлера и других составляющих системы водоснабжения, намного превышает стоимость работы опытных специалистов.

Система водоснабжения частного дома с гидроаккумулятором

Частный дом современного человека насыщен бытовой сервисной техникой, имеющей постоянное подключение к системе водоснабжения. Бойлеры, посудомоечные машины, котлы отопления с внутренним контуром горячей воды проектировались и изготавливались в расчете на стабильное давление воды в системе водоснабжения дома. Стоимость любого из перечисленных бытовых приборов будет значительно выше цены стандартного бытового гидроаккумулятора. А если водоснабжение выполняется через насос и скважину, без демпфирующего бака попросту не обойтись.

Зачем нужен гидроаккумулятор

Аргументов установить гидроаккумулятор для системы водоснабжения существует более чем достаточно. Мало того, даже в квартирах и домах с перебоями централизованного водоснабжения зачастую используется гидроаккумулятор. Чаще всего владельцами частных домов установка гидроаккумулятора в систему водопровода выполняется из следующих соображений:

  • Стоимость простенького гидроаккумулятора колеблется от 15 долларов за 24-х литровую модель до 45 долларов за 50-ти литровый бак. Это значительно дешевле ремонта котла индивидуального отопления или посудомоечной машины;
  • Производителями бытовых насосов для скважин сглаживающее действие гидроаккумулятора для систем водоснабжения давно признанов качестве наиболее эффективного средства борьбы с колебаниями давления воды;
  • При грамотном планировании системы водоснабжения гидроаккумулятор позволяет серьезно удлинять ресурс насоса, делать его работу более стабильной и даже экономить электроэнергию при переходе на ночной тариф работы.

Простое устройство гидроаккумулятора позволяет легко устанавливать, обслуживать и ремонтировать прибор своими руками. Система водоснабжения частного дома с гидроаккумулятором получается более простой и надежной.

Важно! Любые ухищрения с установкой на насос обратных компенсирующих магистралей или дополнительных электрических пусковых приспособлений оказываются малоэффективными в сравнении с гидроаккумулятором.

Устройство и принцип работы гидроаккумулятора в системе водоснабжения

Популярности прибора также способствовало достаточно простое внутреннее устройство. По сути, это стальной баллон из тонколистового металла, внутри которого помещена двухслойная оболочка из синтетического бутилового каучука. При заполнении оболочки водой она расширяется и увеличивается в размерах, параллельно сжимая газ или воздух, находящийся в пространстве между стенками бака и резиной.

При падении напора воды в системе водоснабжения запас жидкости в гидроаккумуляторе, давление воздуха и стягивающие силы каучуковой оболочки выдавливают часть воды в водопроводную трубу, тем самым компенсируя изменения.

Принципиальной разницы между гидроаккумуляторами большого и малого объема нет, устроены они одинаково, с небольшими отличиями в креплении резинового элемента в металлической колбе.

Если отбор воды в скважине осуществляется с глубоких меловых водоносных пластов, или температура жидкости ниже 7-8оС, на поверхности в трубах системы водоснабжения обязательно будет выделяться ранее растворенный воздух. В этом случае необходимо устанавливать в кессоне, рядом с насосным оборудованием, вертикальный вариант гидроаккумулятора, позволяющий сбрасывать часть выделившегося воздуха через дренажный клапан.

Такой вариант также предпочтителен для систем центрального водоснабжения городских квартир и систем отопления. Правда, в последнем случае прибор должен иметь специальное исполнение теплостойкой каучуковой мембраны, их легко отличитьпо красной окраске баллона.

Как подобрать и установить нужный вариант гидроаккумулятора

Наиболее правильным будет решение выбрать и установить гидроаккумулятор своими руками. Сделать это несложно, необходимо только выполнять рекомендации производителя насоса и гидроаккумулятора. Кроме того, вы будете уверены в качестве установленного прибора.

Выбор параметров гидроаккумулятора

Существует прямая зависимость размеров системы водоснабжения в доме, количества точек отбора воды – кранов, душа, кухонной техники, туалета и минимального объема воды в системе гидроаккумуляторе. При выборе необходимо ориентироваться на общий объем воды в системе водоснабжения в доме. Почему?

В стандартном баллоне половину объема занимает воздух или газ, чаще всего азот. Например, в 50-ти литровом баллоне максимальный запас воды составит не более 25-30 л. Устройство будет эффективно компенсировать падение давления только на первых 40-50% расхода запаса воды, далее давление воздуха в камере баллона станет меньше, и выдавливать воду в трубу будет только эластичная оболочка.

Можно воспользоваться самой простой методикой подбора эффективного объема для гидроаккумулятора или попытаться считать по формулам, рекомендуемым производителями бытовых водяных насосов. Возможно, последний случай более точен, но на практике его используют редко.

Для практического определения достаточно открыть кран поочередно на всех точках потребления воды при работающем насосе. Измерив и пересчитав, сколько литров воды суммарно вытекло бы за одну минуту на всех точках, получим минимальный запас для гидроаккумулятора.

Важно! По сути, мы получили только минимальный объем воды в каучуковой оболочке. Это число необходимо перевести в размерность объема гидроаккумулятора.

Например, если за минуту у вас набралось в сумме 30 л воды, значит, выбирать необходимо ближайший верхний объем в 70-75 л.

Вторым важным параметром, который необходимо контролировать и периодически регулировать своими руками, является давление воздуха в камере вытеснения. В салоне вам продадут бак с заводским давлением в 1,5 Бар или атмосфер.

После подключения устройства в систему водоснабжения частного дома потребуется откалибровать давление воздуха так, чтобы давление при среднем наполнении оболочки было на 10-15% меньше давления воды в трубах при работающем насосе. Чаще всего перед запуском этот параметр поднимают до 2,5 Бар подкачкой воздуха в бак компрессором. После выставления максимального и минимального давления на пружинах управляющего реле в кессоне лишний воздух из воздушной камеры устройства стравливают до необходимого значения.

Делать это нужно очень осторожно. Больше полезной информации можно почерпнуть из видео:

Как установить своими руками гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Существует два основных способа установки гидроаккумулятора в кессоне и в помещении дома. Первый способ считается более оптимальным для обеспечения устойчивой работы защиты насоса и системы водоснабжения. Чем ближе находится гидроаккумулятор к насосу, тем эффективнее защищаются магистрали системы водоснабжения от самой страшной высокочастотной вибрации, возникающей при работе насоса.

При этом не имеет значения, какой именно вариант насосного оборудования вами используется. Подключение бака осуществляется через пятивыводной штуцер, если в системе водоснабжения имеется магистраль с обратным перепуском воды на насос. Чаще всего это необходимо для погружных насосов.

Для центробежного достаточно четырехвыводного штуцера, как на схеме. Сборку всей системы вполне по силам выполнить своими руками, если вы знаете правила пакования соединений штуцер-гайка водопроводных магистралей.

Второй вариант предусматривает установку гидроаккумулятора в систему водоснабжения в приспособленном помещении дома. В этом случае можно получить некоторые дополнительные преимущества:

  1. Бак гидроаккумулятора размещается в закрытом помещении, меньше подвергается негативному влиянию перепадов температур, мороза, жары, высокой влажности, способствующих развитию коррозии корпуса и потере герметичности каучуковой оболочки;
  2. Под размещение прибора можно выделить больше места или убрать его в подвальное помещение. В этом случае значительно проще проводить периодический осмотр, обслуживание и при необходимости подкачку воздуха;
  3. В отличие от кессона, в доме можно установить гидроаккумулятор большой емкости, который будет играть роль не только защиты от гидравлических вибраций и ударов, но и послужит резервом воды.

Важно! Последний критерий в ряде случаев является определяющим, если в доме используется двухтарифный счетчик.

Закачивая воду в бак в ночное время, можно легко добиться экономии в 60-70% от затрат на работу насоса, при этом иметь огромный резерв воды и увеличить ресурс работы насоса, как минимум, на 100-150%.

Особенности эксплуатации гидроаккумулятора

Как любой механический прибор, гидроаккумулятор выходит из строя при неправильной эксплуатации. В среднем срок службы устройства может достигать 10-12 лет, но только в том случае, если нагрузка на резиновую оболочку не превышает максимально допустимой.

Чаще всего каучуковая груша выходит из строя по следующим причинам:

  • Низкое давление воздуха в воздушной камере. В этом случае при наполнении водой оболочка растягивается до максимальных размеров, при этом в области крепления фланца в горловине ее стенки испытывают нагрузку на 20-30% выше допустимой, что рано или поздно приведет к разрушению материала. Как заменить мембрану или грушу своими руками, можно узнать из видео:
  • Накопление конденсата. Воздушная камера гидроаккумулятора практически изолирована от внешней среды, но, как ни странно, в ней все равно могут собираться микрокапли влаги и конденсата. Наличие воды и воздуха создает идеальные условия для коррозии металла, поэтому знатоки нередко предпочитают гидроаккумуляторы из нержавейки для системы горячего водоснабжения или в случае, если вода богата солями;
  • Плохое качество защитного лакокрасочного покрытия. Именно с этого критерия необходимо начинать выбор гидроаккумулятора для системы водоснабжения своего дома. Лучшими характеристиками обладают эпоксидные лаки с предварительным грунтованием и фосфатированием металла. Их можно легко узнать по очень ровной и твердой глянцевой поверхности.

Заключение

Несмотря на тот факт, что основная масса специалистов в сфере водоснабжения рекомендует рассчитывать емкость гидроаккумулятора по формулам в зависимости от мощности насоса, в большинстве случаев на практике владельцы частных домов предпочитают приобретать и устанавливать два гидроаккумулятора. Один – малой емкости, используется для подключения к насосу в кессоне. Для системы водоснабжения дачи или загородного дома этого достаточно.

Для системы водоснабжения частного дома постоянного проживания зачастую приобретают второй прибор увеличенной емкости, в котором вода накапливается за ночь и расходуется в течение дня без включения насоса.

Как подобрать гидроаккумуляторный бак для частного дома? |

Очень часто мы сталкиваемся с вопросами, какой гидроаккумуляторный бак будет лучше использовать в системе водоснабжения частного дома. Это не вопрос, на которые можно быстро ответить. Следует обратить внимание на многие аспекты.

Прежде всего обратите внимание на насос

Если насос слабый, то следует выбрать бак для воды побольше. Если в доме живет от 3 до 5 человек, гидроаккумулятор должен иметь емкость минимум 150 литров. Преимущества большой емкости очевидны, большой бак будет работать как аккумулятор. Насос медленно будет его наполнять и когда, например, мы будем принимать душ или использовать  кран, то не будет большого перепада давления.

Недостатком такого решения является полив, где, как правило, кран нужно открыть на дольше. Когда вся вода выльется из бака давление резко упадет. Количество и скорость воды, поставляемой непосредственно с насоса малой мощности может не только усложнить процесс, но и сократить время полива.

Если же насос хорошо подобранной, не слишком большой и не слишком маленький, можем предположить, что чем больше гидроаккумуляторный бак, тем лучше будет для насоса, он реже будет срабатывать, плюс — увеличиться комфорт использования системы водоснабжения.

Обратите внимание! Минимальный объем гидроаккумулятора в доме — 150 литров, благодаря этому насос будет включаться не слишком часто и не будет слишком большого колебания давления в домашней сети водоснабжения.

Если купить гидроаккумулятор очень большой  ( 300л), тогда насос будет дольше работать, но реже срабатывать, это приводит к более длительному сроку службы насоса и снижает расход электроэнергии.

В домашней системе водоснабжения очень важен также редуктор давления. Насос всегда работает в определенном диапазоне давления, например, от 2 до 4 бар. Некоторых смущает такое положение вещей, потому что под душем вода сразу течет сильно и со временем поток слабеет.  В таких случаях поможет дополнительный редуктор давления. Перед самим входом воды в домашнюю сеть устанавливаем редуктор давления с манометром. На манометре достаточно установить 2 бара и у нас в кране будет постоянное давление. Таким образом повышается  комфорт использования воды.

Остается еще вопрос, какой бак выбрать: с мембраной или без?

Какой гидроаккумулятор выбрать: с мембраной или обычный?

Многие утверждают что лучше будет купить бак оцинкованный без диафрагмы из за того что диафрагма может лопнуть, а это дополнительные расходы на ремонт. Другие предпочитают гидроаккумуляторы с диафрагмой, потому что это исключает попадания воздуха в воду, и, несмотря на одинаковую емкость, воды в таком баке больше до момента включения насоса.

Для тех, кто хочет принять соответствующее решение, мы подготовили подборку. Недостатки и преимущества обоих баков.

Преимущества гидроаккумулятора без мембраны:

  • из за отсутствие диафрагмы гидроаккумулятор менее уязвим;

Недостатки гидроаккумулятора без мембраны:

  • воздух растворяется в воде, потому что не разделен мембраной –  через некоторое время нужно дополнить воздухом бак;
  • более частая проверка состояния давления воздуха в резервуаре.
Гидроаккумулятор без мембраны фото

Преимущества гидроаккумулятора с мембраной

  • мембрана своеобразный барьер для воздуха – отсутствие необходимости частой докачки воздуха;
  • бак не требует обслуживания (достаточно раз в год проверить давление воздуха в баке).

Недостатки гидроаккумулятора с мембраной

  • мембрана может лопнуть. Однако,  баки приобрести которые можно на сайте shop.teplo-volhov.ru, имеют толстую мембрану которая очень крепкая, не трескается и характеризуется долгим сроком службы. Также в ассортименте магазина вы найдете и другие баки для домашнего использования.
Гидроаккумулятор с мембраной фото

 

Как видно, оба решения имеют свои недостатки и преимущества, поэтому каждый должен сам решить что ему нужно. Анализируя возможности и потребности дома легко будет принять решение.  Желаем вам успеха!

 

Читайте также:

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

для системы водоснабжения, расширительный мембранный бак для ГВС и гидробак для воды с автоматикой, устройство и принцип работы, как выбрать и для чего нужен

Гидроаккумулятор для водоснабжения предназначен не только для того, чтобы брать часть давления на себя, он исполняет некоторые полезные функции и для отопления. Следует разобраться чуть подробнее, в чем состоят особенности гидроаккумулятора, а также с тем, как производится его установка.

Назначение

Перед тем как переходить к вопросу о предназначении гидроаккумулятора, необходимо разобраться, что же это такое. Гидроаккумулятор представляет собой металлический бак, внутри которого находится эластичная полость. Впоследствии полость может быть наполнена водой. Благодаря воздушной прослойке, находящейся между металлическими стенками бака и эластичной полостью, водный «мешок» никогда не соприкасается с металлом.

Подобное устройство наделяет гидроаккумулятор множеством положительных качеств.

В первую очередь, гидроаккумулятор позволяет частично снять нагрузку с насоса. Перед тем как вода будет подаваться непосредственно насосом, она подается из гидроаккумулятора. Когда уровень воды снижается до определенного уровня, включается насос. Таким образом, насосная установка защищена от гидроудара.

Подобные меры позволяют в значительной степени увеличить количество времени, которое прослужит насос. Подобное бережное отношение убережет его от преждевременных поломок и износа, при этом качество напора не пострадает. Даже если пользоваться одновременно двумя кранами, подключенными к выбранной насосной станции, напор останется на заданном уровне.

Сантехника, работающая от этого же источника, тоже прослужит дольше, поскольку она не будет подвергаться перепадам давления воды. Например, трубы стиральной машины не будут так быстро изнашиваться. А дополнительный запас воды позволит не бояться перебоев с ее подачей, что удобно, если вы живете в частном доме и вода в должном количестве необходима всегда.

Функции

Подытожив все полезные свойства, которые обеспечиваются наличием гидробака, можно определить его функции:

  • Предохранение насоса. Наличие гидроаккумулятора способствует предохранению насосной системы от нежелательных воздействий, продлению его срока службы. Благодаря тому, что насос будет включаться только по мере необходимости, ему гарантировано определенное количество неиспользованных включений. Имеется в виду отклонение от нормы включений в час.
  • Поддержка давления. Благодаря тому, что имеется гидроаккумулятор, можно не бояться постоянных перепадов напора воды. Например, если при наличии только насоса есть вероятность того, что воды будет идти то сильнее, то медленнее, особенно когда включено сразу несколько кранов, то при наличии гидроаккумулятора такая проблема пропадает. Ведь нагрузка разделена на два технических приспособления, а не на одно.
  • Нивелирование гидроударов. Когда включаешь насос, часто сталкиваешься с тем, что вода начинает идти слишком интенсивно. Такой резкий толчок называется гидроударом. Использование гидроаккумулятора позволяет избежать подобных проблем, поскольку из гидробака вода подается плавно. Таким образом, трубопровод тоже прослужит гораздо дольше.
  • Обеспечение запаса воды. Если вы живете в районе, где наблюдаются проблемы с подачей воды, вам может быть полезно иметь гидроаккумулятор. Он обеспечивает некоторый запас воды, пригодной для хозяйственных нужд.

В зависимости от необходимости можно выбрать гидроаккумулятор большого размера (до 500 л) или совсем маленький (до 5 л).

Устройство и принцип работы

Особенность гидробаков заключается в том, что вода не соприкасается непосредственно с металлическим корпусом, а остается заключенной в эластичной полости, также называемой мембраной. Мембрану изготавливают из бутила – прочного резинового материала. Бутил обеспечивает должный уровень предохранения воды от бактерий, чем не может похвастаться металл.

Между эластичной мембраной и металлическим корпусом находится воздушная прослойка. В нее закачан азот, но также камера может быть наполнена обыкновенным воздухом. Камера оснащена специальным пневматическим клапаном, через который регулируется давление внутри. Можно наполнить камеру через этот клапан или, наоборот, стравить воздух.

Гидроаккумуляторную установку можно в любой момент разобрать и собрать заново. Она имеет простое устройство. Такая простота обеспечивается для того, чтобы всегда была возможность выявить неполадки осуществить своевременный ремонт. При этом устройство можно починить, не выливая всю воду из него.

Гидроаккумуляторы большого объема имеют дополнительный клапан в мембране, который тоже позволяет стравливать воздух, однако здесь речь идет о воздухе, который выделяется из воды. В небольших гидробаках такой функции не имеется, но клапан тогда должен быть на трубопроводе.

Работа гидроаккумулятора осуществляется следующим образом.

  • Сначала вода насосом подается в эластичную полость, растягивая и наполняя ее. К полости прилажено специальное реле.
  • После того как порог давления достигнут, реле реагирует на это и отключает насос.
  • Далее в процессе эксплуатации гидроаккумулятора давление снова падает, и реле, реагируя на это, снова включает воду. Реле можно настроить на какой угодно уровень. Такой тип устройств называется гидроаккумулятором с автоматикой.

Сейчас практически не встречаются подобные варианты, но все же есть устаревшие гидробаки, за степенью наполненности которых нужно следить и наполнять их самостоятельно по мере необходимости.

Виды и критерии выбора

Существует множество критериев, опираясь на которые разделяют гидробаки. Каждый из них имеет свои особенности, которые нужно учитывать в процессе выбора. Одним из таких критериев является материал. Если сам расширительный бак делается из нержавеющей стали, то мембрану могут делать из различных типов резины:

  • Natural. Это натуральная резина, предназначенная для питьевой воды. Она хорошо растягивается, однако это свойство может привести к тому, что со временем вода будет проникать сквозь стенки такой мембраны. В полость из натуральной резины можно заливать воду температурой от -10 до +50 градусов.
  • Butyl. Данная разновидность искусственной резины также предназначается для питьевой воды. Она полностью соответствует всем требованиям безопасности. Обладает меньшей эластичностью, чем натуральная, благодаря чему более долговечна. Температура, которую выдерживает бутиловая резина, выше: от -10 до +99 градусов.
  • EPDM. Этот вид резины тоже предназначен для хранения питьевой воды. Как и бутиловая, этиленпропиленовая резина выдерживает температуру от -10 до +99 градусов, но из строя выходит несколько быстрее, чем бутиловая.
  • SBR. Марка предназначена для технической воды. Для хозяйственных нужд такую воду использовать нельзя, зато она нашла применение в системах отопления. Подобные гидроаккумуляторы используют как расширительные бочки для систем отопления.
  • Nitril. Пожалуй, самый необычный вид, поскольку предназначен для хранения масел и топлива.

При выборе обязательно обратите внимание, какой вид резины используется, поскольку последние два вида не соответствуют санитарным нормам и потому не подходят для хранения питьевой воды.

По конфигурации гидроаккумуляторы делятся на вертикальные и горизонтальные.

  • Вертикальный. Гидробаки вертикального типа выбираются преимущественно для помещений с малой площадью. Поскольку они вытянуты вверх и практически не занимают полезной площади, они являются прекрасным выбором для небольших домашних котельных. Пневматический клапан располагается наверху.
  • Горизонтальный. Горизонтальные гидроаккумуляторы не такие практичные. Для того чтобы их установить, необходимо иметь много свободного пространства. Клапана и таких конструктов нет, так что приходится делать специальный кран для стравливания воздуха.

Горизонтальный агрегат имеет крепление, посредством которого подключается напрямую к насосу. Из-за возможности фиксации внешнего насоса они и снискали такую популярность.

По типу накопителя гидроаккумуляторы подразделяют на механические и пневматические.

Механический

для чего нужен и как работает

Такое приспособление как гидроаккумулятор для систем водоснабжения представляет собой цилиндрическую герметическую ёмкость, в которой установлена специальная мембрана или груша для регулирования давления воды.

Для чего нужен

Основным предназначением нашего устройства является поддержание оптимального давления жидкости в водопроводе. Такое оборудование защищает насосную станцию от частых запусков и преждевременного износа деталей, обычно это приводит к подгоранию контактов реле регулятора. После отключения электропитания в ёмкости остаётся определённый запас воды.

Основными функциями описываемого прибора считается:

  • Продление эксплуатации насоса. Запуск двигателя происходит после исчерпания запаса жидкости в баке. Длительность эксплуатации прибора зависит от частоты его запусков. Установка мембранного бака позволяет увеличить время между включениями, что продолжит длительность эксплуатации подкачивающего прибора;
  • Поддержание давления в системе по заданным параметрам. При отсутствии гидроаккумулятора перепады напора происходят во время одновременного включения нескольких потребителей, например, водопроводного крана и душа;
  • Устройство позволяет сохранять некоторый запас воды при отключении электроэнергии. Такое качество особенно ценно при эксплуатации автономного водопровода в частном доме.

Устройство

Как мы уже говорили, наше приспособление разделяется грушей на две части. В одной из них собирается жидкость, в другой – сжатый воздух. После заполнения груши напор воды сбалансируется давлением воздуха, поэтому жидкость капсулы не будет касаться к металлическим стенкам резервуара. Мембрана не раздувается до значительных размеров через внутреннее давление воздуха. На корпусе установлен клапан для регулирования давления.

Обратите внимание! Подводящие патрубки должны подсоединяться к гидроаккумулятору таким образом, чтобы можно было быстро разобрать прибор для ремонта без сливания воды из системы.

В резервуарах с объёмом больше 100 литров предусмотрен специальный клапан, который служит для отвода лишнего воздуха, выделенного из жидкости. В меньших по габаритам ёмкостях для подобных целей используют специальный кран.

Принцип работы

Рассматриваемое устройство работает следующим образом. Насосная станция из скважины подаёт воду в мембрану под определённым давлением. Когда величина напора достигнет порогового значения, насосная станция отключается.

Во время потребления жидкости давление падает, что приводит к повторному включению. Эффективность работы приспособления зависит от объёма бака. При увеличении габаритов ёмкости снижается нагрузка на насос. Реле давления можно выставить на определённый запас воды методом вращения специальных гаек.

При продолжительной работе гидроаккумулятора присутствующий в жидкости воздух скапливается в мембране, заполняя полезное пространство, которое могло бы использоваться для воды. В связи с этим рекомендовано проводить профилактические действия, которые заключаются в стравливании скопившихся газов. Подобные операции необходимо проводить с периодичностью в 1-3 месяца.

Реле давления для гидроаккумулятора и как отрегулировать

Рассматриваемое приспособление используется для автоматического регулирования работы насоса. При регулировании реле давления нужно обратить внимание на следующие термины:

  • Нижнее давление – это параметры запуска насоса, стандартное значение 1,5 Бар;
  • Параметры верхнего давления используются для раздвижения контактов реле и дальнейшего отключения насоса. Здесь используются показатели в 2,5-3 бар;
  • Гранично допустимое давление не должно превышать 5 бар.

После запуска станции вода начинает накапливаться в мембране или груше. В дальнейшем жидкость будет выталкиваться по трубам к потребителям. После приобретения необходимого оборудования нужно проверить давление воды. Рассматриваемые устройства имеют специальные манометры, но эксперты утверждают, что такие приборы имеют значительные погрешности измерений.

Обратите внимание! Для проверки показателей давления рекомендовано использовать манометр для автомобиля со специальной шкалой.

Реле давления

Во время проверки давления воздуха в мембранном баке снимают защитную крышку и подсоединяют манометр к ниппелю. Следует заметить, что при уменьшении давления в гидробаке, увеличивается объём закачанной жидкости.

Для создания необходимого напора жидкости в ёмкость нужно закачать воздух до установления давления на значении в 1,5 атмосфер. Увеличение показателей приводит к частым включениям и изнашиванию насоса. Слишком маленькое давление приведёт к раздуванию и выходу из строя резиновой груши.

Во время регулирования реле нужно снять крышку из прибора, после чего мы обнаружим корпус с двумя пружинами, на которых вкручены большая и маленькая гайки. Заметим, что первая гайка регулирует нижний уровень давления (обозначим её символом Р). Вторая, маленькая гайка используется для регулировки разницы давления (обычно обозначается буквой Н). Работу начинают относительно нижнего давления, которое выставляется на большой пружине.

Гидробак с реле давления

После заполнения гидробака сжатым воздухом включают насос и следят за положением стрелки манометра. Если показатели превысят верхнюю границу, нужно будет отключить насос. Предельный напор в системе устанавливается после остановки стрелки на манометре.

Обратите внимание! При регулировке нужно соблюдать рекомендованные параметры работы насосной станции, указанные в инструкции к изделию.

Во время настройки реле желательно соблюдать разницу между верхней и нижней границей давления в пределах одной или двух атмосфер, что обеспечит правильное использование насосной станции. После закачки воды и установления верхнего порога, насос отключают и начинают регулировать реле. Для этого маленькую гайку вращают до запуска механизма. Далее сливают воду с системы до тех пор, пока не запустится насос. Обычно это происходит при нижнем пороге давления.

Важно! Установите нижнюю границу на 0,1-0,3 атмосферы выше, чем давление в гидроаккумуляторе. Это позволит увеличить срок эксплуатации груши.

На следующем этапе работ вращаем большую гайку для установки нижнего давления. Далее включаем насос и следим за показателями стрелки манометра, она должна подняться до верхнего уровня. На этом работу по регулированию реле давления можно считать оконченной.

Автоматика для насоса с гидроаккумулятором и реле давления

Автоматические приборы для регулирования работы насосной станции позволяют минимизировать присутствие человека во время работы системы. В данном случае необходимо правильно настроить реле на подачу нужного давления в систему (эти операции мы рассматривали выше).

Гидроаккумулятор в системе водоснабжения

Как отмечают эксперты, основной причиной сокращения продолжительности жизни насоса считается так называемый сухой ход, когда устройство работает без воды. Такое явление может происходить при частых отключениях электроэнергии. Точками риска с возможным возникновением сухого хода принято считать:

  • Неправильный подбор рабочих параметров насоса, который используется для откачки воды со скважины или колодца, а особенно при засушливом лете, когда падает уровень грунтовых вод;
  • Выход воды из накопительной ёмкости. В данном случае необходимо срочно выключить насос.

Для защиты от возможности появления сухого хода используется автоматика:

  • Поплавковый выключатель — это сравнительно недорогой прибор, который применяется для перекачки жидкости из колодцев или резервуаров. На практике используют два основных вида поплавков. Первый тип автоматики останавливает насос при полном заполнении ёмкости, когда вода доходит до уровня поплавка и размыкает контакты. Во втором случае кабель прибора подключают в разрыв электропроводки для запитывания насоса. Остановка насоса происходит при опускании уровня жидкости ниже критического уровня;
  • Специальное реле давления выставляется на отключение насоса производителем. Размыкание контактов прибора происходит при понижении давления в системе до показателей в 0,4…0,6 бар. Запускается насос вручную после устранения причины сухого хода.

Какое давление должно быть в гидроаккумуляторе и как накачать

Как мы уже говорили, основным предназначением гидроаккумулятора считается уменьшение количества запусков насоса, что в конечном итоге приведёт к увеличению срока его службы, защиты системы от гидроударов. Чтоб установленное оборудование работало правильно нужно знать, какое давление должно быть в гидробаке.

Важно! Следует понимать, что гидроаккумулятор накачивают во время отсутствия воды в резервуаре.

Подключение к насосу

Существует несколько формул для расчёта давления в расширительном баке. По мнению экспертов, эти показатели должны быть меньшими от параметров давления, при которых происходит запуск насоса. Если оборудование работает в диапазоне 1,5…3 бара (что рекомендовано производителем), то гидроаккумулятор нужно будет накачать до 1,3 бар, т.е. на 0,2 бар меньше, чем нижнее давление реле.

Обычно производители поставляют оборудование с накаченным расширительным баком. Давление в ёмкости должно находиться в пределах 1,5 бара, но иногда оно падает. Перед первым запуском насосной станции нужно проверить давление воздуха специальным манометром, при необходимости подсоединить автомобильный насос к ниппелю и подкачать. Также можно добавлять давление, при помощи ручного насоса, периодически проверяя его параметры манометром.

Необходимо проводить периодический осмотр установленного оборудования для подачи воды. Дело в том, что в воде всегда имеется определённый запас сжатого воздуха, присутствие которого уменьшает полезный объём мембраны. В баках с объёмом от 100 литров для стравливания лишнего воздуха присутствуют специальные клапана, в меньших по объёму резервуарах такие приспособления не предусматриваются.

Для отвода лишнего воздуха из груши проводят следующие действия. Отключаем насос и сливаем всю жидкость из расширительного бачка методом включения одного из кранов. Подобную работу проводим несколько раз подряд, что будет способствовать отводу лишнего воздуха из водопроводной системы.

Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором

При необходимости установки автономного водопровода в частном доме многие хозяева загородной недвижимости бурят скважину, глубиной от 40 до 60 метров. Насосную станцию располагают в специальном приямке возле скважины, что повысит эффективность её работы.

Гидробак в схеме водоснабжения из скважины

В большинстве случаев подающий напор воды проходит через гидроаккумулятор, что позволяет сбалансировать давление в системе и защитить трубы от возможного гидроудара. Заметим, что в резервуаре сохраняется некоторый запас жидкости, который можно использовать после отключения электроэнергии. В дальнейшем вода из бака поступает в систему.

Обратите внимание! Как отмечают эксперты, установка гидравлического аккумулятора не считается обязательной, но это устройство позволяет повысить эффективность работы водопровода.

Гидроаккумулятор и расширительный бак – в чём разница

Расширительный бак

По внешнему виду две рассматриваемые ёмкости похожи между собой. Расширительный бак используется в отопительной системе, его основным предназначением считается компенсация лишнего давления, которое возникает в результате расширения нагретой жидкости. Во время работы котла повышается температура теплоносителя, что приводит к его расширению и увеличению объёма.

Как утверждают эксперты, подогрев воды всего на 10 градусов увеличивает её объём на 0,3%. То есть 50 градусная разница в показаниях температуры теплоносителя до и после нагрева увеличит его объём на 1,5%. Жидкость не сжимается, она должна куда-то деваться. Для этого и используется расширительный бак.

Гидроаккумулятор считается одним из основных приборов водопроводной системы. Основными задачами этого устройства является накопление воды в системе и поддержание необходимого давления. Присутствие дополнительного резервуара позволяет сократить количество включений насосной станции, что будет способствовать продолжительной работе силовой установки.

Следующей важной функцией мембранного бака считается защита водопровода от гидроудара. Как известно гидравлический удар чаще всего возникает в момент запуска или отключения насосной станции, а также при резком перекрытии кранов. Резиновая груша или мембрана в ёмкости позволяет сбалансировать избыточное давление, возникающее в системе.

Вертикальный гидроаккумулятор

Несмотря на то, что расширительный бак и гидроаккумулятор похожи между собой отличия между ними есть, причём значительные. В конструкции гидравлического аккумулятора есть специальная мембрана или груша, которая используется для компенсации давления. В расширительном баке тоже есть специальная перегородка, которая делит ёмкость на две части: первая заполняется водой, вторая – воздухом. Если в расширительном баке отопления кислород и жидкость соприкасаются, то в гидроаккумуляторе соприкосновение этих двух веществ недопустимо.

Как выбрать

Только правильно подобранный гидравлический бак поможет правильно использовать водопроводную систему. На практике используют две ёмкости: мембранную и гидравлическую. В первом резервуаре находится каучуковая капсула, которая раздувается до определённого объёма под давлением воды.

Во второй части резервуара находится сжатый воздух. Во время работы системы выдавливание жидкости происходит за счёт сжатого воздуха. Второй вид гидроаккумулятора идентичен по принципу действия, здесь пространство между воздухом и водой разделяется специальной эластичной мембраной.

Обратите внимание! При подборе рассматриваемого устройства следует отдавать предпочтение баллонному варианту. В таком резервуаре капсула не контактирует с металлическими стенками ёмкости.

Разнообразие гидроаккумуляторов

При выборе прибора для автономного водопровода необходимо рассчитать потребность семьи в воде. Во время отключения электроэнергии в приборе может находиться различное количество воды (объём увеличивается с увеличением габаритных размеров резервуара). При покупке гидравлического бака обращают внимание на следующие важные детали:

  • Независимо от объёма резервуара, груша будет занимать только половину бака. Для автономной системы, используемой в частном доме, подойдёт резервуар с ёмкостью в 80-100 литров. Такого объёма хватит для беспрерывной работы насосной станции с производительностью 30л/час. При этом устройство будет включаться не более 30 раз за час;
  • Ориентируются на максимальный расход воды, когда её используют все члены семьи одновременно;
  • 100-литровый гидроаккумулятор позволит сохранить достаточный запас воды после отключения электроэнергии.

Чтобы обеспечить максимальную эффективность работы прибора, его располагают в непосредственной близости к скважине.

Основные моменты использования гидроаккумулятора при подключении системы водоснабжения в частном доме

Перепады давления воды в частный дом не редкость для современного человека. Чтобы улучшить ситуацию необходимо установить гидроаккумулятор. В противном случае во время создания водопровода и в дальнейшем его использовании могут возникнуть недочеты и неполадки. Это изделие еще известно под названием расширительный бачок.

Специалисты рекомендуют монтировать его и в отопительной системе. В частном доме этот механизм остается всегда востребованным, будь это подача воды из скважины или с помощью насосной станции. Выбор российских пользователей сосредотачивается на отечественных марках, отличным примером которой является изделие «Джилекс».

История гидроаккумулятора

Ранее использовали с целью компенсации давления водонапорные башни, которые и являются прародителями современного агрегата. К сожалению, главным недостатком остается наличие гидроударов, но в целом этот вид конструкции используется и в некоторых современных постройках.

В башне предусмотрен набор воды с помощью насосов, которые работают только в то время, когда пользователи практически не используют водопровод. Как только настает пик использования воды, она начинает поступать из набранного ранее количества, что позволяет уменьшить перепады давления. Эта же технология используется и в гидроаккумулятора, который является обязательным устройством при автоматизации водопровода частного дома.

Необходимость устройства, его виды и особенности конструкции

Гидроаккумуляторы, которые используются в современной системе водоснабжения, призваны исполнить три главные цели:

  1. Уменьшить вероятное количество гидроударов, которые непременно присутствуют в системе.
  2. Внутри помещения позволяют создать нужное для нормального функционирования системы давление.
  3. Сохраняют некоторое количество воды. Этот запас позволяет использовать ресурс даже при условии отключения электричества или поломке насосной станции.

Конструкция изделия довольно проста – металлический бак, в котором расположен компенсационный механизм, позволяющий создать особое давление жидкости.

При наличии некоторых знаний и владении инструментами, установку гидроаккумулятора можно произвести и самому.

Наибольшей популярностью пользуются изделия, которые работаю на сжатом воздухе. Внутри их помещается резиновая груша, которая исполняет роль перегородки. В некоторых случаях его может заменить аналогичный механизм из каучука.

В процессе подачи воды внутрь емкости, воздух начинает создавать давление. Как только оба показателя выравниваются, насос автоматически прекращает функционирование. Когда пользователь открывает кран водопровода, сжатый воздух выталкивает скопившуюся жидкость, создавая необходимый напор. Как только уровень давления начинает падать, включается насос, который продолжает работу до приобретения необходимого показателя.

Примерно такое же действие создает и поршневая система. Пружинные гидроаккумуляторы отличаются низкой ценой и простой в эксплуатации, но они имеют весомый недостаток – сравнительно небольшой рабочий объем. Грузовые агрегаты имеют больше недостатков, чем пружинные, но и стоимость их невелика.

Виды гидроаккумуляторов – закрытые и открытые

Последние используется реже, так как их недостатки практически невозможно игнорировать:

  • созданное давление ухудшает качество подаваемой воды, тем самым выводя из рабочего положения металлически конструкции, запорную арматуру, механизмы для подачи жидкости;
  • вода испаряется быстрее и появляется необходимость в постоянной подкачке;
  • стоимость монтажа такой системы велика. Необходимо учесть факторы, при которых вода замерзает и устранить их. Понадобится и ряд дополнительных механизмов, которые позволят предотвратить перелив.

Цвет краски агрегата указывает на то, в какой системе она будет использоваться. Синяя для холодной воды, красная для горячей. Отличительной чертой первых изделий становится повышенное давление, а также резиновые детали созданы из пищевого материала.

Советы мастера по подключению

Специалисты в области монтажа систем водоснабжения рекомендуют владельцам частных домов задуматься об установке гидроаккумулятора. В момент покупки, а точнее перед ней, необходимо выполнить некоторые расчеты.

Правильный выбор размеров

Ранее произведенные расчеты специалистов привели к выводу, что оптимальный размер бака гидроаккумулятора для частного дома должен быть равен 24 л. Чтобы перестраховаться и в будущем не жалеть о своей невнимательности, рекомендуется устанавливать немного большие изделия. В этом случае следует учитывать максимальное количество забираемой воды пользователем и производительность насоса. Подкачка нового количества воды должна осуществляться не более чем 30 раз за минуту.

Чем меньше размер бака, тем сильнее будут ощущаться гидроудары. Но, они позволят существенно уменьшить вероятность застаивания воды в резервуаре. Монтирование гидроаккумулятора необходимо осуществлять на надежной поверхности, способной выдержать вес не только самой установки, но и количества воды, хранящейся в ней. Помощь в выборе может дать специалист или документация к гудроаккумулятору.

Следует запомнить – количество жидкости будет постоянно занимать не больше чем половину всего объема изделия.

Технология монтажа и наладки системы

Обязательным условием становится наличие в помещении положительной температуры окружающего пространства. Чтобы обеспечить минимальное расстояние до насоса, гидроаккумуляторы чаще всего монтируют у самого края дома. Чтобы провести чистку или замену изделия, рекомендуется сливать всю скопившуюся воду. Перед выполнением любой работы следует внимательно изучить инструкцию по эксплуатации.

Настроить механизм на правильную работу не составит труда. Первым делом нужно перекрыть вентиль, который отвечает за подачу воды от насоса. Далее осуществляется сброс скопившейся жидкости, посредством открытия запорной арматуры и накачивания воздуха через золотник. Далее необходимо закрыть краны откачки воды и начать спускать воздух. В случае если через золотник потечет вода, следует осуществить процедуру замену мембраны. Если вода из крана потечет во время ее сброса из бака, то это свидетельствует о неисправности: либо разгерметизация емкости, либо прорыв чувствительного элемента. Чтобы начать процедуру ремонта мембраны, следует закупить оригинальные детали.

Популярность гидроаккумуляторов в последние годы возрастает, так как они существенно помогают в обслуживании частного дома. 

Об этом свидетельствует простота использования и легкость проведения монтажных работ. Автоматическое регулирование и контроль за работой выполняется самим агрегатом, а потому сложностей с этими параметрами не возникают. При покупке изделий следует помнить, что современные отечественные изделия отличаются низкой ценой, но нисколечко не уступают иностранным аналогам по качеству.

Все вышеописанные материалы помогут грамотно подобрать изделие и рассчитать его параметры для индивидуального пользования.

 

Глава 8: Сельское водоснабжение и вопросы качества воды | Справочное руководство по здоровому жилищу

Загрузить версию руководства для Adobe Acrobat Cdc-pdf [PDF — 6,65 МБ]

«Мы никогда не узнаем цену воды, пока колодец не высохнет».

Томас Фуллер
Гномология, 1732

Введение

Одно из основных различий между сельским и городским жильем состоит в том, что большая часть инфраструктуры, которая часто воспринимается городскими жителями как должное, не существует в сельской местности.Примеры варьируются от противопожарной и полицейской защиты до питьевой воды и удаления сточных вод. Эта глава предназначена для предоставления базовых знаний об источниках питьевой воды, обычно используемых в домах в сельской местности. Подсчитано, что по крайней мере 15% населения США не обслуживаются утвержденными общественными системами водоснабжения. Вместо этого они используют отдельные колодцы и очень маленькие системы питьевой воды, на которые не распространяется Закон о безопасной питьевой воде; эти колодцы и системы часто непроверенные и загрязненные [1] .Многие из этих колодцев скорее вырыты, чем пробурены. Такие неглубокие источники часто заражены как химикатами, так и бактериями. Рисунок 8.1 показывает изменение источника водоснабжения в Соединенных Штатах с 1970 по 1990 год. Согласно Американскому жилищному обследованию 2003 года, из 105 843 000 домов в Соединенных Штатах вода обеспечивается 92 324 000 (87,2%) населением или частный бизнес; 13 097 000 (12,4%) имеют скважину (11 276 000 пробурено, 919 000 вырыто и 902 000 не зарегистрированы) [2] .

Источники воды
Основными источниками питьевой воды являются подземные и поверхностные воды. Кроме того, можно собирать и удерживать осадки (дождь и снег). Первоначальное качество воды зависит от источника. Поверхностная вода (озера, водохранилища, ручьи и реки), источник питьевой воды для примерно 50% нашего населения, как правило, низкого качества и требует тщательной очистки. Подземные воды, являющиеся источником для остальных примерно 50% нашего населения, более высокого качества.Тем не менее, он все еще может быть загрязнен сельскохозяйственными стоками или поверхностным и подземным удалением жидких отходов, включая фильтрат с полигонов твердых отходов. Другие источники, такие как родниковая вода и дождевая вода, имеют разный уровень качества, но каждый из них можно переработать и обработать, чтобы сделать его пригодным для питья.

Большинство систем водоснабжения состоит из источника воды (например, колодца, родника или озера), резервуара определенного типа для хранения и системы трубопроводов для распределения. Также могут потребоваться средства для очистки воды от вредных бактерий или химикатов.Система может быть такой же простой, как колодец, насос или напорный бак, для обслуживания одного дома. Это может быть сложная система со сложными процессами очистки, несколькими резервуарами для хранения и большой распределительной системой, обслуживающей тысячи домов. Независимо от размера системы, основные принципы обеспечения безопасности и пригодности воды являются общими для всех систем. Крупномасштабные системы водоснабжения, как правило, полагаются на поверхностные водные ресурсы, а более мелкие водные системы, как правило, используют грунтовые воды.

Подземные воды перекачиваются из скважин, пробуренных в водоносные горизонты.Водоносные горизонты — это геологические образования, где вода залегает, часто глубоко в земле. Некоторые водоносные горизонты на самом деле выше окружающей поверхности земли, что может привести к возникновению текущих родников или артезианских скважин. Часто бурятся артезианские скважины; после проникновения в водоносный горизонт вода стекает на поверхность земли из-за гидрологического давления водоносного горизонта.

Закон о безопасной питьевой воде (SDWA) определяет общественную систему водоснабжения как систему, обеспечивающую водопроводной водой не менее 25 человек или 15 подключений к услугам в течение не менее 60 дней в году.Такие системы могут принадлежать ассоциациям домовладельцев, компаниям водоснабжения, принадлежащим инвесторам, местным органам власти и другим лицам. Вода, поступающая не из общественного водопровода, а обслуживающая один или несколько домов, называется частным водоснабжением. Частное водоснабжение по большей части не регулируется. Коммунальные системы водоснабжения — это общественные системы, которые обслуживают людей круглый год в их домах. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) также регулирует другие виды общественных систем водоснабжения, например, в школах, на фабриках, в кемпингах или ресторанах, которые имеют собственное водоснабжение.

Количество воды в водоносном горизонте и воды, производимой колодцем, зависит от природы скалы, песка или почвы в водоносном горизонте, откуда колодец забирает воду. Колодцы с питьевой водой могут быть мелкими (50 футов и менее) или глубокими (более 1000 футов).

В среднем наше общество использует почти 100 галлонов питьевой воды на человека в день. Традиционно нормы водопользования описываются в единицах галлонов на душу населения в день (галлоны, используемые одним человеком за 1 день). Из питьевой воды, поставляемой из общественных систем водоснабжения, только небольшая часть фактически используется для питья.Бытовые потребители воды используют большую часть питьевой воды для других целей, таких как смыв туалета, купание, приготовление пищи, уборка и полив газонов.

Количество воды, которую мы используем в наших домах, меняется в течение дня:

  • Самый низкий уровень использования —11: 30–5: 00,
  • Резкий подъем / высокая нагрузка —5: 00–12: 00 (максимальная часовая нагрузка с 7:00 до 8:00),
  • Умеренное употребление — с полудня до 17:00 (перерыв около 15:00) и
  • Расширение использования вечером —17: 00 до 23:00 (второй второстепенный пик, 18: 00–20: 00).

Местоположение источника
Местоположение любого источника воды, рассматриваемого в качестве питьевого водоснабжения, индивидуального или коллективного, должно быть тщательно оценено на предмет потенциальных источников загрязнения. Как правило, максимальное расстояние, которое позволяют экономическая ситуация, владение землей, геология и топография, должно отделять источник воды от потенциальных источников загрязнения. Таблица_8.1 подробно описывает некоторые источники загрязнения и дает минимальные расстояния, рекомендованные EPA для отделения источников загрязнения от источника воды.

Воду, забираемую непосредственно из рек, озер или водохранилищ, нельзя считать достаточно чистой для потребления человеком, если она не проходит очистку. Вода, перекачиваемая из подземных водоносных горизонтов, требует определенной степени очистки. Считать, что поверхностная вода или вода, отфильтрованная через почву, очистилась сама по себе, опасно и необоснованно. Чистая вода не обязательно является безопасной водой. Чтобы оценить уровень очистки, необходимый для источника воды, выполните следующие действия:

  • Определите качество, необходимое для предполагаемой цели (качество питьевой воды необходимо оценивать в соответствии с SDWA).
  • Для колодцев и источников: проверьте воду на бактериологическое качество. Это должно быть сделано с несколькими пробами, взятыми за определенный период времени, чтобы установить историю источника. За некоторыми исключениями, источники поверхностных и подземных вод всегда считаются бактериологически небезопасными и, как минимум, должны подвергаться дезинфекции.
  • Анализ химического качества, включая законодательные (первичная питьевая вода) и эстетические (вторичные) стандарты.
  • Определите экономические и технические ограничения (e.ж., стоимость оборудования, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, стоимость альтернативных источников, наличие электроэнергии).
  • Обработайте, если необходимо и возможно.

Строительство скважин
Многие небольшие поселения получают питьевую воду исключительно из подземных водоносных горизонтов. Кроме того, согласно последней переписи населения с данными по системам водоснабжения, 15% жителей США пользуются индивидуальными системами водоснабжения. В некоторых частях страны может быть выбор отдельных источников водоснабжения, которые будут снабжать водой круглый год.Некоторые районы страны могут быть ограничены одним источником. Различные источники воды включают в себя пробуренные скважины, забивные скважины, струйные скважины, выкопанные колодцы, пробуренные скважины, родники и цистерны. Table_8.2 дает более подробное описание некоторых из этих скважин.

Независимо от выбора источника водоснабжения необходимо соблюдать особые меры безопасности, чтобы обеспечить пригодность воды для питья. Дренаж должен быть подальше от колодца. Обшивки колодца следует заделать раствором или другим мастичным материалом, чтобы вода с поверхности не просачивалась по обсадной трубе к источнику воды.В рис. 8.2 бетонный раствор армирован сталью, и для защиты этого источника воды предусмотрен слив от обсадной колонны. Кроме того, исследования показывают, что минимум 10 футов почвы необходим для фильтрации нежелательных биологических организмов из источника воды.

Однако, если в районе строительства колодца есть источники химического загрязнения поблизости, следует связаться с местными органами здравоохранения. В районах с карстовым рельефом (районы, характеризующиеся известняковым ландшафтом с пещерами, трещинами и подземными потоками) колодцы любого типа представляют опасность для здоровья из-за больших расстояний, на которые могут перемещаться как химические, так и биологические загрязнители.

При определении места расположения водозаборной скважины следует учитывать несколько факторов:

  • подземный водоносный горизонт, подлежащий разработке,
  • глубина водоносных пластов,
  • тип горных пород, которые будут встречаться,
  • свобода от затопления и
  • относительно существующих или потенциальных источников загрязнения.

Первоочередной задачей является защита любого типа колодца от загрязнения, в первую очередь бактериального.Подземные воды, обнаруженные в песчаных, глиняных и гравийных образованиях, с большей вероятностью будут безопаснее, чем грунтовые воды, извлеченные из известняка и других трещиноватых горных пород. Какими бы ни были пласты, колодцы должны быть защищены от

  • поверхностные воды, поступающие непосредственно в кровлю скважины,
  • грунтовые воды, поступающие ниже уровня земли без фильтрации через поверхность земли не менее 10 футов, и
  • Попадание поверхностной воды в пространство между обсадной колонной скважины и окружающей почвой.

Кроме того, колодец должен быть расположен таким образом, чтобы он был доступен для обслуживания, осмотра и замены насоса или трубы при необходимости.Забивные скважины (Рис. 8.2) обычно устанавливаются в песке или почве и не проникают в основную породу. В результате они забиваются в землю и являются неглубокими, что приводит к частому загрязнению как химическими, так и бактериальными источниками.

Санитарное проектирование и строительство
При вскрытии водоносного пласта (как при строительстве скважины) существует прямой путь возможного загрязнения водой, если не будут приняты удовлетворительные меры предосторожности. Колодцы должны быть снабжены обсадными колоннами или трубами на достаточной глубине, чтобы предотвратить обрушение и обеспечить герметизацию земной формации относительно обсадной колонны водонепроницаемым цементным раствором или бентонитовой глиной, от точки чуть ниже поверхности до такой глубины, которая необходима для предотвращения проникновения загрязненная вода.

После завершения строительства скважины верхняя часть обсадной трубы должна быть закрыта санитарным уплотнением, утвержденной заглушкой скважины или опорой насоса, которая полностью закрывает отверстие скважины (Рисунок 8.3) . Если закачка с проектной скоростью вызывает просадку в скважине, необходимо предусмотреть вентиляцию через резьбовое отверстие. Верхний конец вентиляционной трубы следует повернуть вниз и соответствующим образом защитить от проникновения насекомых и посторонних предметов.

Выбор насоса
Существуют различные типы и размеры насосов для удовлетворения потребностей индивидуальных или общественных систем водоснабжения.Некоторые из факторов, которые следует учитывать при выборе насоса для конкретного применения, — это глубина скважины, расчетное давление системы, скорость потребления в галлонах в минуту, доступность электроэнергии и экономичность.

Вырытые и пробуренные скважины
Вырытые скважины (, рисунки 8.4, и , 8.5 ) были одним из наиболее распространенных типов скважин для индивидуального водоснабжения в Соединенных Штатах до 1950-х годов. Они часто строились так, что один человек копал яму лопатой, а другой вытаскивал из ямы землю с помощью веревки, шкива и ведра.Конечно, для этого требовалось отверстие довольно большой окружности, размер которого увеличивал вероятность утечки с поверхности. Вырытый колодец также традиционно был довольно мелким, часто менее 25 футов, что часто приводило к загрязнению источника воды поверхностными водами, когда он проходил через трещины и щели в земле к водоносному горизонту. Вырытые колодцы обеспечивают питьевую воду только в том случае, если они правильно расположены и источник воды не содержит биологического и химического загрязнения. Общее правило заключается в том, что чем глубже колодец, тем больше вероятность того, что водоносный горизонт не будет содержать загрязняющих веществ, при условии, что поверхностная вода не просачивается в колодец без достаточной фильтрации почвы.

Для восстановления выкопанных колодцев используются два основных процесса. Один из них заключается в том, чтобы выкопать колодец на глубину до 10 футов и установить прочную плиту с отверстием в ней для размещения обсадной трубы и соответствующего уплотнения ( рисунки 8.4 и 8.5 ). Затем грязь снова засыпается поверх плиты на поверхность, и обсадная колонна оснащается вентиляционным отверстием и вторым уплотнением, как в пробуренной скважине, как показано на Рис. 8.6 . Это приводит к значительному уменьшению площади корпуса, которую необходимо защитить.Опыт показал, что нарушенная грязь, используемая для засыпки заглубленной плиты, будет продолжать выделять бактерии в скважину в течение короткого времени после модификации. Большинство специалистов по модификации колодцев предлагают установить систему хлорирования на всех вырытых колодцах для дезинфекции воды из-за их небольшой глубины и возможных биологических примесей при изменении дренажа и погодных условий над землей. Рис. 8.7 показывает выкопанный колодец возле крыльца дома, в пределах 5 футов от дренажной канавы и 6 футов от сельской дороги.Этот колодец, вероятно, будет заражен пестицидом, используемым для защиты дома от термитов, а также от всего, что бежит по близлежащей дороге и дренажной канаве. Показанный колодец имеет глубину около 15 футов. Кирпичная конструкция вокруг колодца содержит центробежный насос и нагреватель, чтобы вода не замерзла. Хотя питьевой из этого колодца опасно, он типичен для колодцев, используемых в сельских районах Соединенных Штатов для питьевой воды.

Глава 2 Advanced Accumulator: новый пассивный компонент ECCS в APWR

1 Глава Усовершенствованный гидроаккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR Тадаши Сираиси В связи с возросшими требованиями к производству ядерной энергии в качестве эффективного средства противодействия глобальному потеплению компания Mitsubishi разработала усовершенствованный реактор с водой под давлением (APWR), приняв на вооружение новый компонент: система аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ), новая система КИПиА и другие новообретенные усовершенствования.ECCS представляет новый пассивный компонент, называемый усовершенствованным аккумулятором, который объединяет функции обычного аккумулятора и насоса низкого давления без каких-либо движущихся частей. В усовершенствованном аккумуляторе используется новое гидравлическое устройство, которое автоматически контролирует расход закачиваемой воды в случае аварии с потерей теплоносителя (LOCA). Это жидкостное устройство называется демпфером потока. В этой главе Advanced Accumulator знакомится с предысторией его разработки и его принципом, а также с некоторыми экспериментальными результатами.Кроме того, подробно описаны особенности демпфера потока. 1 Обзор APWR Разработка APWR была начата совместно правительством Японии и пятью коммунальными предприятиями (Hokkaido Electric Power Co., Kansai Electric Power Co., Shikoku Electric Power Co., Kyushu Electric Power Co. и Japan Atomic Power Company) и поставщиков, включая Mitsubishi, в начале 1980-х годов в рамках Третьей фазы программы стандартизации для легководных реакторов [1]. Разработка была направлена ​​на создание усовершенствованного стандартного легководного реактора с дальнейшим повышением надежности и безопасности, улучшенной экономичностью и более эффективным использованием местоположения с увеличенной мощностью, на основе результатов Первой и Второй программ усовершенствования стандартизации.В разработке также использовались опыт и технологии Мицубиси, полученные при проектировании, строительстве, Т. Сираиси (*) Mitsubishi Heavy Industries, Ltd, Токио, Япония. Электронная почта: Т. Сайто и др. (ред.), Достижения в технологиях легководных реакторов, DOI / _, # Springer Science + Business Media, LLC

2 3 T. Shiraishi и эксплуатация существующих станций PWR. Даже после завершения национальных программ, при постоянной поддержке коммунальных предприятий, конструкция APWR была улучшена за счет перестройки его основной конструкции, оптимизации систем безопасности за счет внедрения усовершенствованного аккумуляторного бака и других модификаций.В марте 004 года Японская атомная энергетическая компания подала заявку на одобрение изменений в реакторной установке, связанных с добавлением блоков 3 и 4 Цуруга, первых двух APWR. В результате правительство начало оценку безопасности этих блоков. Основываясь на успешной эксплуатации этих установок, Mitsubishi прилагает усилия для создания APWR в качестве линейки мощных стандартных установок PWR с превосходной повышенной экономичностью. Этот модельный ряд включает APWR класса 1600 и 1700 МВт, на которые уже подана заявка на сертификацию конструкции в США, с высокопроизводительными парогенераторами и паровыми турбинами.APWR реализовали большое увеличение емкости примерно на 30% или более по сравнению с текущими 4-контурными PWR, как показано на рис. 1. Основные характеристики компонентов установки APWR, описанные в этом разделе, заключаются в следующем: 1. Большая активная зона реактора и основные компоненты большой мощности (парогенератор, насос теплоносителя первого контура, компенсатор давления и турбина) Рис. 1 Тенденция выработки мощность установок PWR

3 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 33.Усовершенствованные системы безопасности (четыре подсистемы и резервуар для хранения перезаряжаемой воды, установленные в защитной оболочке реактора) 3. Новые контрольно-измерительные приборы и системы управления (усовершенствованная цифровая главная панель управления) .1.1 Активная зона большой мощности В APWR используется активная зона большой мощности для достижения высокой тепловой мощности и увеличил количество тепловыделяющих сборок с 193 в нынешнем 4-петлевом типе до 57, как показано на рис. … В качестве пучка твэлов была принята усовершенствованная тепловыделяющая сборка, а также решетка из циркалоя, которая поглощает меньше нейтронов, т.е. уже используется на существующих заводах, был включен для эффективного использования ресурсов урана.Кроме того, APWR позволяет устанавливать количество управляющих стержней в соответствии с количеством загруженного МОКС-топлива, так что требования для различных операций, таких как использование МОКС-активной зоны и высокое выгорание, могут быть гибко удовлетворены … 1. Отражатель нейтронов В APWR используется отражатель нейтронов в качестве внутреннего компонента для эффективного использования урановых ресурсов. Отражатель имеет простую конструкцию, состоящую из уложенных друг на друга блоков колец из нержавеющей стали без сварных линий и с несколькими болтовыми соединениями, тогда как тот же внутренний элемент в текущем PWR имеет конструкцию перегородки, в которой пластины из нержавеющей стали соединены множеством болтов, как показано на Рис..3. Новая конструкция снижает нейтронное облучение корпуса реактора примерно до 1/3, так что надежность корпуса повышается. Рис. APWR использует активную зону большего размера для увеличения количества тепловыделяющих сборок с 193 до 57

4 34 T. Shiraishi Рис..3 Отражатель нейтронов для APWR состоит из колец без линий сварки и с несколькими болтовыми соединениями.1.3 Усовершенствованные системы безопасности В APWR система аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ) имеет конфигурацию с 4 линиями (4 50% мощности) вместо традиционной конфигурации с цепями (мощность 100%) для повышения безопасности. Новая конфигурация повышает надежность работы оборудования в случае аварии как оптимальное сочетание активных и пассивных систем безопасности. Системы каждой линии устанавливаются рядом с соответствующей петлей, чтобы уменьшить количество трубопроводов и улучшить разделение и независимость каждой линии.Яма для хранения заправочной воды перемещается с внешней стороны защитной емкости на дно емкости, чтобы служить источником воды для САОЗ во время аварии. При такой конструкции охлаждающая вода, закачиваемая в активную зону во время аварии, может автоматически собираться в карьере. Это исключает необходимость переключения источника охлаждающей воды для активной зоны и повышает безопасность. Кроме того, был принят усовершенствованный аккумулятор с пассивной концепцией. Это подробно объясняется в этой главе … 1.4 Усовершенствованная главная панель управления и интегрированная цифровая система управления и защиты Компактные консольные панели используются в усовершенствованной главной плате управления для выполнения всех операций мониторинга и операций с помощью сенсорных дисплеев. Оперативный

5 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR 35 Рис. 4 Усовершенствованная главная панель управления (прототип), переключатели компонентов установки и необходимая рабочая информация объединены на экране для повышения производительности операторов, как показано на рис. ..4. Когда на предприятии возникает аномалия, многочисленные вспомогательные функции панели автоматически проверяют состояние установки и работы оборудования и предоставляют необходимую информацию. Ожидается, что по сравнению с традиционным типом усовершенствованная главная панель управления снизит нагрузку на операторов примерно на 30% и снизит количество ошибок, связанных с человеческим фактором, примерно на 50%. 1.5 Основные компоненты с увеличенной мощностью Основные компоненты с увеличенной мощностью были разработаны, чтобы справиться с возросшей мощностью. основная продукция и различные технологии для повышения производительности и надежности принимаются и проверяются.В соответствии с производительностью электростанции, используется компактный высокопроизводительный парогенератор (ПГ) с существенно большей площадью теплопередачи, чем у традиционного четырехконтурного типа, как показано на рис. 5. Чтобы свести к минимуму увеличение внешних размеров SG увеличенной емкости, диаметр трубы был уменьшен с 7/8 до 3/4 дюйма для уменьшения диаметра SG, а также усовершенствован влагоотделитель с уменьшенным количеством ступеней. был принят для уменьшения высоты SG.Это снижает вес SG примерно на 10% или более по сравнению с SG большего размера на основе традиционной концепции конструкции. Для повышения надежности количество антивибрационных стержней, установленных на U-образных изгибах, было увеличено с шести на действующих заводах до девяти и более. Чтобы обеспечить высокий КПД паровой турбины, лопатки последней ступени турбины низкого давления были удлинены за счет использования лопаток до дюйма. Ideal

6 36 т.Shiraishi Fig..5 Компактный высокопроизводительный парогенератор для APWR имеет большую площадь теплопередачи при минимальном размере, были применены высокопроизводительные трехмерные (3D) лопасти для уменьшения потерь в лопастях за счет создания полной трехмерной конструкции потока . Кроме того, встроенные лезвия кожуха (ISB), предназначенные для снижения вибрационного напряжения за счет образования петлевой структуры по всему периметру за счет контакта с соседними лезвиями во время вращения, также были приняты для повышения надежности. Разработанные лопасти были испытаны в реальных условиях пара на собственном испытательном стенде Mitsubishi, крупнейшем в мире испытательном центре, для проверки их рабочих характеристик и надежности, как показано на рис..6. Эти новые технологии также применяются при замене турбин на существующих отечественных и зарубежных заводах. Разработка усовершенствованного аккумулятора В глобальном масштабе разработка систем пассивной безопасности для атомных электростанций процветала в 1980-х годах на фоне аварии на Трехмильном острове. в марте 1979 года и авария на Чернобыльской АЭС в апреле прошлого года. В то время компания Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI) разрабатывала гибридную систему безопасности, а именно сочетала достоинства как пассивных, так и активных систем безопасности [].Разработчики гибридной системы безопасности обратились к членам группы НИОКР с просьбой предложить устройство, которое изменяет расход САОЗ с высокой надежностью и не требует обслуживания в течение всего срока службы установки. Мы предложили усовершенствованный аккумулятор с новым гидравлическим устройством, называемым демпфером потока, который

7 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 37 Рис..6 Мощная высокопроизводительная турбогенераторная система не имеет движущихся частей. Поскольку движущиеся части отсутствуют, гидравлические элементы обладают исключительной надежностью и не требуют обслуживания. Усовершенствованный аккумулятор был изобретен с использованием науки о жидкостях в 1986 году [3] и был разработан для Mitsubishi PWR следующего поколения после APWR с 1987 года по настоящее время. Результаты экспериментов были представлены в [4-10]. Результаты оказались успешными, поскольку было экспериментально подтверждено, что усовершенствованный аккумулятор имеет основные функции, которые мы ожидали, и было подтверждено, что соотношение скоростей потока для закачки большого и малого потока удовлетворяет требованиям для PWR следующего поколения.Разработка усовершенствованного гидроаккумулятора для APWR была начата в 1995 году и завершена в. Поскольку жидкостный элемент не имеет движущихся частей, его конфигурацию пришлось изменить для различных спецификаций. Усовершенствованный аккумулятор для APWR был включен в конструкцию системы безопасности, чтобы обеспечить функцию впрыска при низком давлении нынешней САОЗ с использованием обычного аккумулятора и безопасного впрыскивающего насоса. Такое расположение упрощает конфигурацию САОЗ и дает достаточно времени для использования газотурбинных генераторов для безопасных нагнетательных насосов..3 САОЗ APWR Авария с потерей теплоносителя (LOCA) является наиболее серьезной гипотетической аварией. На рисунке 7 показан сценарий большого разрыва LOCA PWR следующим образом: 1. Предполагается, что один из основных трубопроводов теплоносителя разорвался с большим отверстием. Давление в корпусе реактора резко падает до атмосферного.

8 38 T. Shiraishi Рис..7 Предполагается, что при большом разрыве LOCA одна из основных труб охлаждающей жидкости разорвется с большим отверстием.Затем охлаждающая жидкость будет испаряться и вытекать из основной трубы 3 для охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость испаряется в корпусе реактора и выходит через отверстие в основной трубке для охлаждающей жидкости, обнажая активную зону реактора. 4. Температура оболочки твэла начинает расти, и требуется дополнительный теплоноситель для защиты топлива от серьезных повреждений. САОЗ подает борированную воду в корпус реактора, чтобы удовлетворить требованию достаточного охлаждения активной зоны реактора в LOCA. На рисунке 8 сравниваются конфигурации ECCS текущих 4-петлевых PWR и APWR.Текущий 4-контурный PWR имеет две линии систем впрыска, обычные аккумуляторы и резервуар для хранения заправочной воды за пределами защитной оболочки. APWR имеет некоторые усовершенствования, которые включают следующее: 1. Четыре линии системы впрыска, состоящие из упрощенной прокладки трубопровода для повышения надежности. Четыре усовершенствованных гидроаккумулятора, которые позволяют исключить использование безопасных нагнетательных насосов с низким напором. 3. Яма для хранения воды для дозаправки внутри защитной оболочки, расположенная в защитной оболочке для большей надежности. подсистема впрыска с низким напором и подсистема впрыска с высоким напором.Новая система ECCS для APWR состоит из гидроаккумуляторной системы впрыска с усовершенствованными гидроаккумуляторами и подсистемы безопасного впрыска без безопасных нагнетательных насосов низкого давления. На рисунке 9 показан вид системы безопасности APWR. В центре защитной оболочки (1) находится корпус реактора (), к которому относятся парогенераторы (3) и

.

9 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 39 Текущий 4-х контурный PWR (линии) APWR (4 линии) SH RV SH RWSP 4 линии (DVI) Повышенная надежность Упрощенная прокладка трубопроводов Усовершенствованный аккумулятор Устранение герметичности низкого давления RWSP Повышенная надежность ACC: Аккумулятор HP: Высокий напор SIP LP: Низкий напор SIP: Безопасный нагнетательный насос CSP: Распылительный насос защитной оболочки SH: Распылительный коллектор RV: Резервуар реактора RWSP: Яма для хранения дозаправочной воды SH SH ACC RV RWSP ACC SH SH Рис..8 Конфигурации ECCS для текущих 4-петлевых PWR и APWR. APWR имеет более высокую надежность и упрощенную прокладку трубопроводов без низконапорных насосов высокого давления. Системы каждой линии устанавливаются рядом с соответствующим контуром, чтобы уменьшить количество трубопроводов и улучшить разделение и независимость цепей. Рис. 9 В разрезе система безопасности APWR показывает конфигурацию компонентов насосов охлаждающей жидкости реактора (4 ) соединены главными трубами охлаждающей жидкости (7), образуя петли. К одному из контуров подсоединен компенсатор давления (5).Усовершенствованный аккумулятор (6) подключен к каждой основной трубе охлаждающей жидкости (7). Безопасные нагнетательные насосы (8) расположены за пределами защитной оболочки. Защитный спрей / отвод остаточного тепла

10 40 T. Насосы Shiraishi (9), теплообменники (10) и резервуар для хранения заправочной воды (11) составляют систему отвода остаточного тепла, расположенную за пределами защитной оболочки. Каждая линия САОЗ имеет один усовершенствованный аккумулятор и один безопасный впрыскивающий насос, и он подключен к общему резервуару для хранения заправочной воды.Закачка борированной воды с помощью САОЗ для PWR имеет три этапа после продувки из-за большого перерыва LOCA. Этап 1. Заправка активной зоны быстро закачивает воду с большим расходом, чтобы за короткое время заполнить нижнюю камеру повышенного давления и сливной стакан корпуса реактора. Этап: при повторном заполнении керна восстанавливается уровень воды в керне с помощью напора воды в сливном стакане. Закачка САОЗ поддерживает высокий уровень воды в сливном стакане и немедленно повторно затопляет керн. Этап 3: Долгосрочное охлаждение закачивает воду, чтобы компенсировать уменьшение воды из-за испарения за счет остаточного тепла, и поддерживает состояние повторного заполнения активной зоны после завершения повторного заполнения активной зоны.Требования к закачке борированной воды меняются на каждом этапе, как показано на Рис. 10. Если происходит большой разрыв LOCA, на этапе 1 для повторного заполнения керна требуется большой расход закачиваемой воды. Напор воды в сливном стакане направляет воду в активную зону реактора на этапе повторного заполнения активной зоны. На этом этапе требуется относительно небольшая скорость потока, потому что избыток воды будет бесполезно вытекать из отверстия. Активная зона реактора будет покрыта водой в конце повторного заполнения активной зоны и при запуске этапа 3 для долгосрочного охлаждения.Существующие в настоящее время 4-петлевые установки удовлетворяют требованиям расхода обычных аккумуляторов на Этапе 1, а также насосов с низким и высоким напором на этапах и 3. Каждый обычный аккумулятор нагнетает борированную воду с использованием давления продувки и заправки RV. Повторное заполнение керна Длительное охлаждение Продувка и повторное заполнение RV Повторное заполнение керна Длительное охлаждение Впрыскиваемый поток Расход накопителя Требование для впрыска Низконапорный впрыскивающий насос Высоконапорный впрыскивающий насос Впрыскиваемый поток Расход накопителя Требование для впрыска Безопасный впрыскивающий насос Текущее время установки в 4 контура Допустимое время пуска для насоса SI Время US-APWR Рис..10 На схематических чертежах слева и справа показаны режимы впрыска текущей 4-петлевой установки и APWR, соответственно. APWR улучшен за счет использования усовершенствованных аккумуляторов для устранения насосов впрыска с низким напором и увеличения допустимого времени пуска для насосов SI

11 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОЗ газообразного азота APWR 41, хранящегося в нем, в то время как топливные насосы низкого и высокого давления приводятся в действие дизельными генераторами.Напротив, APWR удовлетворяет требованиям усовершенствованных гидроаккумуляторов на шаге 1 и, а также безопасных нагнетательных насосов на шаге 3. Преимуществами усовершенствованных гидроаккумуляторов является автоматическое переключение скорости нагнетаемого потока с шага 1 на шаг при отсутствии движущиеся части и исключение подсистемы впрыска с низким напором. Каждый усовершенствованный аккумулятор впрыскивает борированную воду под давлением хранящегося азота, как и обычные аккумуляторы. Кроме того, более продолжительное время впрыска усовершенствованных аккумуляторов позволяет дольше подготовиться к запуску безопасных нагнетательных насосов.Другими словами, не только дизель-генераторы, но и газотурбинные генераторы могут быть выбраны для предохранительных насосов впрыска. 4 Характеристики усовершенствованного аккумулятора Конфигурации существующих и новых систем безопасности показаны на Рис. 11. Текущая система безопасности состоит из обычных аккумуляторов, насосов впрыска с низким напором и насосов высокого давления для впрыска, которые не показаны на рисунке. Новая система безопасности состоит из усовершенствованных аккумуляторов и предохранительных насосов впрыска, которые также не представлены на рисунке.Advanced Accumulator имеет демпфер потока в нижней части резервуара. Усовершенствованный гидроаккумулятор управляет впрыском большого потока для повторного заполнения и впрыска малого потока для существующей системы. Новая система безопасности Резервуар для безопасного впрыска Обычный накопитель N-газа Усовершенствованный накопитель N-газа P Низконапорный впрыскивающий насос. его трубопроводы не показаны.) (Безопасный впрыскивающий насос и его трубопроводы не показаны.) Рис..11 Текущая система безопасности имеет систему впрыска с низким напором в дополнение к обычному аккумулятору, а новая система безопасности имеет усовершенствованный аккумулятор.

12 4 т.Повторное затопление Сираиси. Поскольку в насосах с низким напором нет необходимости, это позволяет дольше запускать безопасные насосы высокого давления. И обычные, и усовершенствованные аккумуляторы работают с борированной водой с газообразным азотом, заполненным в верхней части их резервуаров. Имеется стояк, который определяет уровень воды в баке Advanced Accumulator. Напорная труба соединяется с большой подающей трубкой демпфера потока для подачи воды только для впрыска большого потока. Остановка подачи потока от стояка изменяет сопротивление потока заслонки потока без использования движущихся частей.На рисунке 1 показана конкретная конфигурация ECCS для APWR. Установлены четыре усовершенствованных аккумулятора, и каждый усовершенствованный аккумулятор подключается к отдельной холодной ветви системы теплоносителя реактора (RCS). Для нагнетания воды после закачки с помощью усовершенствованных аккумуляторов установлены четыре высоконапорные подсистемы безопасного впрыска. Там нет подсистемы впрыска низкой головки. Основным требованием безопасности для САОЗ является ограничение максимальной температуры оболочки (PCT) твэлов в активной зоне реактора до 1,00 C во время большого разрыва GT / G RWSP GT / G PRZ SMMMMS SIP SIP M ACC SSM RCP PS / GR / VS / G RCP PM ACC SSM ACC RCP PS / GS / G RCP M ACC MS SIP MMMM SIP S GT / G RV: Корпус реактора SG: Парогенератор RCP: Насос охлаждающей жидкости реактора PRZ: Компрессор S: Сигнал аварийного впрыска ACC SIP RWSP GT / G GT / G: усовершенствованный аккумулятор: безопасный нагнетательный насос: резервуар для заправки воды: газотурбинный генератор Рис..1 САОЗ APWR имеет четыре трубопровода для предохранительных ТНВД. Каждый усовершенствованный аккумулятор подключен к отдельной холодной ноге. Яма для хранения заправочной воды находится на дне защитной емкости

.

13 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS APWR 43 LOCA. Функции расширенных аккумуляторов заключаются в следующих двух этапах: 1.Немедленно заполнить нижнюю камеру статического давления и сливной стакан корпуса реактора во время периода повторного заполнения после продувки теплоносителя реактора. Для создания условий повторного заполнения керна путем поддержания уровня воды в сливном стакане после повторного заполнения активной зоны Следовательно, требования к характеристикам для конструкции усовершенствованного гидроаккумулятора — это требования для закачки большого потока, который исходит из этапа 1, и закачки малого потока, который происходит из Step. Требования к закачке большого потока во время периода повторного наполнения заключаются в том, что объем воды для впрыска большого потока в накопительный бак должен охватывать весь объем нижней камеры повышенного давления и участков сливного стакана корпуса реактора, и что нижняя камера повышенного давления и сливной стакан должны быть как можно быстрее заполнять борированной водой во время периода доливки.Требования к закачке малого потока состоят в том, что требуемый малый расход закачиваемого газа определяется требованиями к производительности САОЗ, наряду с предположением, что доступны 3 из 4 наборов усовершенствованных аккумуляторов. Большой расход нагнетаемого потока до переключения расхода определяется ожидаемым расходом в конце нагнетания большого потока на основании результатов расчетов. Следовательно, требование к коэффициенту переключения расхода с большого нагнетаемого потока на малый должно быть меньше максимального значения, требуемого для малого расхода нагнетаемого потока, и должно устанавливаться с некоторым запасом..5 Разработка усовершенствованного гидроаккумулятора Функции усовершенствованного гидроаккумулятора реализуются с помощью нового гидравлического устройства, называемого демпфером потока. Он обеспечивает нагнетание большого потока, быстрое переключение потока, желаемое соотношение скоростей нагнетаемого потока до и после переключения, а также нагнетание малого потока. Демпфер потока назван в честь его функции по ограничению потока. 5.1 Конструкция демпфера потока На Рисунке 13 показана конструкция демпфера потока и его установка на дне аккумуляторного бака.В центре демпфера потока находится вихревая камера. К вихревой камере по касательной присоединена небольшая подающая труба. Большая подающая труба радиально прикреплена к камере одним концом и присоединена к стояку на другом конце. Выходное сопло находится в центре вихревой камеры и соединено с выпускной трубой, ведущей к нагнетательной трубе. Антивихревой колпачок и антивихревая пластина установлены на верхнем входе стояка и нижнем входе малой подающей трубы соответственно.Антивихревой колпачок, установленный на входном отверстии стояка, предотвращает образование вихря и захват газа в демпфере потока непосредственно перед переключением потока. Кроме того, он улучшает характеристики переключения расхода.

14 44 T. Shiraishi Противовихревой колпачок Выпускная труба Напорная труба Малая подающая труба Форсунка Вихревая камера Противовихревой пластинчатый демпфер Рис..13 Схематические изображения заслонки потока. на левой стороне и его установки в накопительный резервуар Его подробные появляется структура показано справа Входное отверстие стояка устанавливается на уровне воды для переключения потока от больших до малых инъекций потока. Маленькая подающая труба присоединена к вихревой камере по касательной и имеет конфигурацию, предназначенную для уменьшения потерь энергии в ней, чтобы создать сильный вихрь в камере. Горловина предназначена для увеличения сопротивления потоку во время впрыска небольшого потока вместе с диффузором для восстановления давления во время впрыска большого потока в выпускном сопле, которое плавно соединено с нагнетательной трубой.Трубка впрыска подключается к холодному отводу СТР. Антивихревая пластина на малой подающей трубе предотвращает унос газа в самый последний момент впрыска небольшого потока … 5. Конструкция заслонки потока Механическая конфигурация заслонки потока показана на Рис. 14. Вихревая камера выбрана в виде цилиндрической конструкции, способной образовывать в ней сильный вихрь. Маленькая подающая труба тангенциально соединена с вихревой камерой, чтобы получить сильный вихрь для впрыска небольшого потока. Если потеря энергии в камере незначительна, угловой момент сохраняется, образуя свободный вихрь.Образование свободного вихря очень полезно для получения большого перепада давления в вихревой камере. Падение давления будет тем больше, чем больше будет отношение радиусов камеры и горловины. Но большее соотношение радиусов требует большего пространства для вихревой камеры. Следовательно, оптимальное соотношение радиусов будет достигнуто на основе требуемых характеристик демпфера потока и пространства, в котором может быть размещен демпфер потока. Соотношение радиусов — один из ключевых параметров демпфера потока.Вихрь может быть настолько сильным, что в центре вихря может возникнуть кавитация

15 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 45 Рис. 14 Механическая конфигурация заслонки потока. Он состоит из больших и малых подающих трубок, вихревой камеры и выходного сопла, которое состоит из редуктора, горловины и диффузора. Редуктор находится между выпускным отверстием и горловиной.Редуктор между выходным отверстием вихревой камеры и горловиной предотвращает влияние кавитации на поток и стабилизирует поток в нем. Большие потери энергии происходят в слое сильного сдвига в центре ядра вихря и в диффузоре. Большая часть энергии теряется до выхода из диффузора. Большая подающая труба радиально соединена с вихревой камерой под определенным углом, чтобы нейтрализовать вихрь, образованный потоком из малой подающей трубы во время нагнетания большого потока. Угол столкновения большого и малого потоков является одним из ключевых параметров конструкции демпфера потока.Ширина большой подающей трубы устанавливается как можно большей, чтобы получить большое соотношение скоростей потока. Детальный проект конфигурации на входных портах больших и малых подающих трубопроводов будет одним из ключевых элементов для получения хороших характеристик демпфера потока. Редуктор перед горловиной предотвращает или сводит к минимуму разделение потока на выходе из выпускного отверстия и стабилизирует поток в горловине. Диффузор ниже по потоку от горловины восстанавливает статическое давление во время впрыска большого потока.Размер горловины определяется требуемой скоростью потока при закачке большого потока. Другие размеры могут быть определены по размеру горловины аналогично конфигурации модели демпфера потока, для которой были исследованы характеристики потока. 5.3 Принцип усовершенствованного гидроаккумулятора На рисунке 15 показаны конфигурации и принцип работы усовершенствованного гидроаккумулятора. Аккумулятор. Демпфер потока устанавливается в нижней части аккумуляторного бака, как показано на Рис. 15a, центральный чертеж.Нижнее входное отверстие небольшой подающей трубы находится на том же уровне, что и вихревая камера на дне резервуара. Напорная труба подсоединяется

16 46 T. Shiraishi Рис..15 Принцип работы усовершенствованного аккумулятора, показывающий схемы потока в зависимости от уровня воды в накопительном баке к большой подающей трубе. Впускное отверстие стояка находится на среднем уровне накопительного резервуара, где есть граница между большим и малыми объемами потока.Выпускной патрубок соединяется с нагнетательным патрубком на границе стенки аккумуляторного бака. Колпачок и пластина антивортекса для простоты на рисунке не показаны. Первоначально, уровень воды в баке аккумулятора высоко над впускным отверстием стояка. Как только закачка начинается при большом перерыве LOCA, вода поступает как в верхнее, так и в нижнее впускные отверстия, и уровень воды понижается. Потоки из обоих входов сталкиваются друг с другом и не образуют вихря в вихревой камере, как показано на рис..15b. Таким образом, гидравлическое сопротивление демпфера потока обусловлено только сравнительно небольшим сопротивлением формы. Тогда получается большая скорость потока. После того, как уровень воды упадет ниже верхнего входного отверстия стояка, вода перестает поступать в стояк. Другой поток в малой расходной трубе образует сильный и устойчивый вихрь в вихревой камере, как показано на рис. 15c. Таким образом, гидравлическое сопротивление демпфера потока возникает из-за сильного и большого вихря. Тогда достигается небольшая скорость потока. Следовательно, стояк определяет уровень воды, при котором скорость потока должна быть изменена, и образование сильного водоворота в камере снижает скорость потока при отсутствии каких-либо движущихся частей.Накопительный бак должен иметь полную емкость, чтобы вместить газообразный азот, а также большие и малые объемы потока охлаждающей жидкости. На рисунке 16 показан пример изменения расхода Advanced Accumulator. В начале закачки расход достигает максимума и постепенно падает из-за

17 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 47 Рис..16 Пример изменения расхода Advanced Accumulator. Скорость потока быстро изменяется от впрыска большого потока к впрыску небольшого потока из-за падения давления при расширении газообразного азота. Это закачка с большим потоком. Во время переключения потока скорость потока быстро переключается и поддерживает небольшой впрыск потока с небольшим уменьшением. Это впрыск малого потока. 5.4 Теоретическое рассмотрение демпфера потока Для нагнетания большого потока общий угловой момент потоков из больших и малых расходных труб должен быть равен нулю.Кроме того, образовавшееся слияние должно идти прямо к выходному отверстию вихревой камеры, чтобы не образовывать вихрь в вихревой камере. На рисунке 17 показано столкновение потоков из большой и малой расходных трубок и результирующее слияние в вихревой камере. Другими словами, тангенциальные составляющие импульсов от большой и малой расходных труб должны иметь одинаковую величину и противоположные направления друг к другу, или Q S V S sin Q L V L sin ð þ fþ ¼ 0; (.1) где Q — расход, скорость V, а f и углы, указанные на рис..17. Суффиксы S и L указывают количества для малых и больших потоков соответственно. В дополнение к этому, сумма радиальных составляющих импульсов от большой и малой расходных трубок должна иметь ту же величину, что и импульс слияния, и то же направление, или QSVS cos QLVL cos ð þ fþ ¼ ðq S þ QL ÞV O; (.) где V o (<0) - внутренняя скорость образовавшегося слияния.

18 48 т.Shiraishi Рис..17 Рассмотрено столкновение большого и малого потоков в вихревой камере для инжекции большого потока. Угол рассчитан таким образом, что угловой момент становится равным нулю. Кроме того, радиальный баланс импульса также принимается во внимание для устойчивого образования результирующего потока. Если (.) Удовлетворяется, не будет градиента давления в точке столкновения большого и малого потоков, так что слияние может быть устойчивым. Угол столкновения y ¼ p f и размеры большой и малой расходных труб выбираются таким образом, чтобы удовлетворять упомянутому выше условию.Образовавшееся слияние затем идет прямо к выходному отверстию вихревой камеры, не образуя там вихря. Затем поток попадает в выпускное сопло. Учитывая, что редуктор производит небольшую потерю энергии, расход в основном контролируется горловиной для закачки большого потока. На рисунке 18 показано выходное сопло и контрольный объем для исследования баланса импульса потока в диффузоре. Применяя баланс количества движения к контрольному объему, давление в горловине P t определяется с помощью следующего уравнения баланса количества движения; p P t 4 d p 1 þ C p ​​r V t p 4 d p p d t þ r QVt ¼ P 4 d p þ r QV; (.3) где P — давление, диаметр d, скорость V, расход Q, а r — плотность жидкости. Суффиксы t ,, p и w обозначают величины в горловине, выпускном сечении контрольного объема, выпускной трубе и стенке диффузора соответственно. Средний коэффициент давления — это среднее значение коэффициента давления на стенке диффузора, равное

.

19 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 49 Рис..18 Давление в горловине определяется балансом количества движения потока в диффузоре. Прямоугольник с пунктирной линией — это контрольный объем, для которого учитывается баланс количества движения. C p Ld ð þ dt Þ ZL 0 P w P tr V t = dt þ ddtx dx: (.4) L Первый член в левой части (.3) — это сила, действующая на входное сечение контрольного объема, второй член — это сила, действующая на стенку диффузора, а третий член — это импульс, протекающий в контрольном объеме.Первый член в правой части (.3) — это сила, действующая на нижнее по потоку поперечное сечение контрольного объема, а второй член — это импульс, исходящий из контрольного объема. Если кавитация возникает в горловине, давление на стенку диффузора может изменяться и влиять на расход демпфера. Для впрыска небольшого потока небольшая подающая труба присоединяется по касательной к вихревой камере, чтобы создать сильный вихрь в вихревой камере. На рисунке 19 показана одномерная модель вихря для закачки небольшого потока.Тангенциальная скорость v на радиусе r выражается как; v ¼ V r R n; (.5)

20 50 T. Shiraishi Рис. 19 Одномерная модель вихря относительно радиуса r рассматривается в вихревой камере для инжекции малого потока, где R — радиус вихревой камеры, а V — скорость при r ¼ R. Если n ¼ 1, (.5) выражает вынужденный вихрь, а если n 1, (.5) выражает свободный вихрь.На практике n составляет от 1 до 1 и зависит от конфигурации и размера вихревой камеры, а также свойств воды. На рисунке 0 показаны распределения безразмерной тангенциальной скорости v / v относительно безразмерного радиуса r / r и с параметром показателя степени n с использованием (.5). Если в вихревой камере может образоваться свободный вихрь, большая тангенциальная скорость будет сформирована вблизи центра вихря при n <0. Свободный вихрь при n 1 сохраняет свой угловой момент для всех значений радиуса.Следовательно, меньшие потери энергии сохранят большую часть его углового момента и создадут сильный вихрь в вихревой камере. Уравнение движения дает перепад давления Dp от радиуса R до произвольного радиуса r, используя (.5) как: Dp ¼ 1 n (r V 1 R) n: (.6) r От (. 6) коэффициент перепада давления от радиуса R до радиуса горловины ro определяется как

21 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS APWR 51 Безразмерная тангенциальная скорость v / v Показатель свободного вихря n Свободный вихрь Принудительный вихрь 0 Принудительный вихрь Безразмерный радиус r / r Рис..0 На этой диаграмме показаны распределения безразмерной тангенциальной скорости v / v относительно безразмерного радиуса r / r для параметра показателя степени n из одномерной модели (.5) (zs Dp rv = ¼ 1) R n 1: (.7) n На рис.1 показан коэффициент падения давления по отношению к радиусу вихря. Чем больше коэффициент радиуса вихря, тем больше коэффициент падения давления вихревого демпфера. Более того, свободный вихрь, или n 1, дает наибольший перепад давления среди показателей степени n ¼ 1 к 1.Для большего отношения радиусов вихря в выходное сопло вставляется горловина. Кроме того, для соединения горловины с выпускной трубой используется диффузор для восстановления статического давления для нагнетания большого потока. Выпускная труба имеет тот же диаметр, что и впрыскивающая труба, и соединяет выпускное сопло с нагнетательной трубой. Структура вихря в вихревой камере сложнее, чем у одномерной модели. Пограничные слои скорости практически развиваются на верхней и нижней дисковых стенках вихревой камеры, а между ними возникает невязкое закрученное течение.Поскольку вязкость уменьшает тангенциальную скорость, центробежная сила настолько мала, что радиальная составляющая скорости становится больше в пограничных слоях, чем в невязком вихре. Это причина того, почему показатель степени n изменяется от 1 до 1. Вихревой поток фактически ускоряет свою тангенциальную составляющую скорости по мере того, как он движется внутрь камеры. Ускоряющийся поток и высокое число Рейнольдса обычно сдерживают и подавляют развитие толщины пограничных слоев. Следовательно, если высота вихревой камеры значительно больше, чем толщина пограничных слоев, вязкость будет незначительно влиять на поток, создавая сильный вихрь в камере.ro

22 5 T. Коэффициент падения давления по Шираиси ζ s = Δp / (ρV /) Показатель n Свободный вихрь Принудительный вихрь Свободный вихрь Принудительный вихрь Радиус R / r 0 Рис. 1 Коэффициент падения давления Dp показан здесь с помощью относительно отношения радиусов вихря, R / r o. Чем больше коэффициент радиуса вихря, тем больше коэффициент падения давления вихревого демпфера. Свободный вихрь дает наибольший перепад давления Рис. Это оценочная структура вихря в вихревой камере.На стенках верхнего и нижнего диска будут вязкие пограничные слои. В центре камеры будет вязкое ядро ​​вихря. Если вязкие пограничные слои сильно влияют на поток, скорость невязкого потока может быть уменьшена. Расчетная структура вихря в камере показана на рис. … В центре вихря образуется ядро ​​вязкого вихря. Поток в пограничном слое на стенке нижнего диска пойдет в вязкое ядро, а поток в пограничном слое на стенке верхнего диска пойдет.

23 Advanced Accumulator: новый пассивный компонент ECCS APWR 53. вдоль стенки редуктора до горловины.Невязкий поток образует вихревой поток между ними. Если влиянием вязкости в пограничных слоях нельзя пренебречь, картина течения в камере будет более сложной. Высокие завихрения с небольшой скоростью общего потока могут вызвать обратный поток в невязком вихре и образовать так называемый кольцевой узор возле выпускного отверстия. Эта картина может появиться, когда скорость потока в пограничных слоях из-за большого падения давления, вызванного сильными завихрениями, превышает скорость потока, подаваемого в камеру. Даже если в вихревой камере образуется идеальный невязкий вихрь с незначительными пограничными слоями, пренебрегать ядром вихря нельзя.Чтобы исследовать это влияние вязкости, рассматривается комбинированная модель нерастянутого вихря с растянутым вихрем, как показано на рис. 3 [11]. Приняты цилиндрические координаты. Радиусы вихревой камеры и выпускного отверстия равны r 1 и r 0 соответственно. Высота вихревой камеры равна H. Тангенциальная и радиальная составляющие скорости равны v y и v r соответственно. r — радиус, p — давление. Достаточные 0 и 1 обозначают величины при r 0 и r 1 соответственно. Используются следующие предположения.1. Течение осесимметрично и зависит только от радиуса r. Течение — ламинарное несжимаемое стационарное вязкое течение. 3. Течение представляет собой растянутый вихрь в центральной области с r

24 54 Тл.Сираиси 4. Скорость и градиент скорости на границе этих областей при r ¼ r 0 непрерывны сами по себе. Граничные условия: v r ¼ v y ¼ 0 для r ¼ 0, v y ¼ v y0; p ¼ p 0 для r ¼ r 0 и v y ¼ v y1 для r ¼ r 1. Мы позволяем расходу быть Q. Уравнение неразрывности дает характеристический расход q как q Q ph ¼ rv r; для r 0 r r 1; (.8) и градиент компоненты скорости в z-направлении ¼ 1 rv r Þ q r 0 ¼ cons tan t; для r r 0 (.9) Уравнение (.9) представляет собой растянутый вихрь, а (.8) представляет собой нерастянутый вихрь. Эти уравнения дают r-компоненту скорости для нерастянутых и растянутых вихрей. Уравнение движения r r v v y r þ r ¼; (.10) и v r 1 rv yþ 1 rv yþ: (.11) Уравнение (.11) не имеет члена давления и может быть решено при граничных условиях, чтобы получить распределения y-компоненты скорости в вихревой камере. Уравнение (.10) затем дает распределение давления, используя в нем распределения скорости. Определим безразмерные параметры как: r r r 0; г 1 г 1 г 0; q q n; v y v y v y1; p p p 0 rv y1; и v y0 v y0 v y1: Безразмерный расход q * является разновидностью числа Рейнольдса, а безразмерное давление p * — разновидностью числа Эйлера.v y0 * — внутреннее граничное условие, которое плавно связывает распределения скоростей растянутого и нерастянутого вихрей. Уравнение (.11) дает решение касательной составляющей скорости следующим образом: Если q 6¼ 0; ;

25 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 55 v y ¼ r 1 r v y ¼ r 1 r Если q ¼; v y ¼ r 1 r v y ¼ r 1 r И, если q ¼ 0; q q r q exp ð q = Þ q ð q r q 1 Þexpð q = Þ для 1r r 1; (.1a) q Þ 1 ехр q r = q ð q r q 1 Þexpð q = Þ; для r 1: (.1б) 1 ð1 lnr Þ exp ð 1Þ 1 ð1 lnr 1 Þ exp ð 1Þ; для 1р г 1; (.13a) 1 exp r 1 ð1 lnr 1 Þexpð 1Þ; для r 1: (.13b) v y ¼ r r 1; для 0r r 1: (.14) Эти уравнения непрерывны друг для друга как для q * ¼, так и для 0. Кроме того, эти уравнения показывают, что безразмерное физическое число, используемое для определения тангенциальной скорости, vy, представляет собой только число Рейнольдса, q *. Вынужденный вихрь задается формулой (.14) для q * ¼ 0, а свободный вихрь — (.1) при q! 1. Другими словами, вынужденный вихрь дается только для вихря с нулевым расходом, а свободный вихрь дается только для невязкого потока.Эти решения более сложны, чем одномерный вихрь, заданный формулой (.5), но в них нет необходимости принимать показатель степени n. Некоторые примеры решений этих уравнений показаны на рис. 4. Условия расчета: r 1 * ¼ 1 для растянутых вихрей и r 1 * ¼ 10 для комбинированных вихрей. На графиках сравниваются распределения тангенциальной скорости растянутых вихрей, или r 0 / r 1 1, и комбинированных вихрей с отношением радиусов, r 0 / r 1 ¼ 0,1. Тангенциальная скорость в области r * ¼ приближается к свободному вихрю, когда q * ¼ 500 для растянутого вихря, а q * ¼ 7 для комбинированного вихря.Таким образом, у нерастянутого вихря есть преимущество, заключающееся в создании сильного вихря. Это потому, что растянутый вихрь быстро теряет свой угловой момент, а нерастянутый вихрь сохраняет свой угловой момент лучше, чем растянутый вихрь. Видно, что максимальная тангенциальная скорость комбинированного вихря формируется в растянутом вихре. Это означает, что нерастянутый вихрь хорошо сохраняет свой угловой момент и формирует максимальную тангенциальную скорость в самом внутреннем месте, так что растянутый вихрь может создавать максимальную тангенциальную скорость внутри себя.Далее рассматриваются уравнения, представляющие распределения давления. Внутреннее граничное условие v y0 задается при r * ¼ 1 формулами (.1), (.13) и (.14). Уравнение (.10) дает решение для давления следующим образом: Если q 6¼ 0; 1;

26 56 Т. Сираиси a Безразмерная тангенциальная скорость vθ * b Безразмерная тангенциальная скорость vθ * Свободный вихрь q * = 500. q * = Растянутый вихрь q * = Принудительный 5. Вихрь Безразмерный Raidus r * Свободный вихрь Условие расчета комбинированного вихря: Отношение радиусов: r0 / r1 = 0.1 q * = 1. Принудительный вихрь безразмерный Raidus r * Рис..4 Распределение тангенциальных скоростей растянутого и комбинированного вихрей. Вытянутый вихрь дает распределение тангенциальной скорости, близкое к распределению скорости свободного вихря при безразмерном расходе q * ¼ 500, в то время как комбинированный вихрь дает распределение тангенциальной скорости, сжатое по отношению к распределению свободного вихря при безразмерном расходе q * ¼ 15 p ¼ r 1 ð v y0 Þ rq 1 1 ð q Þðr q 1 1Þ r 1 ð v y0 Þ qnrv y0 r 1 v y0 ð 1 q 1Þ rq 1 1 «rq 1 1 v y0 r 1 v # y0 q þ rq 1 1 r 0 v y1 1 r 1; для 1r r 1; (.15a)

27 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS APWR 57 n ð q Þ r 1 q P1 1 q ð1 nn! n Þ rn 1 p n¼1 ¼ ½ q þ ðq rq 1 Þexpð q = ÞŠ () ð q Þ r 1 1 exp qr 1 exp pq 1 r ½ q þ ðq rq 1 Þexpð q = ÞŠ 1 «q 1 v y1 r 0 r 1 þ H # 1 zgr 0 H v y1 ðz HÞ; для 0

28 58 T. Shiraishi r 1 p ¼ P1 n¼1 1 ð 1Þ n ð nn! N 1Þþ½expð 1Þ 1Š 1þ ½ lnr 1 1Þexpð 1ÞŠ 1 «q 1 þ H # 1 zv y1 r 0 r 0 H gv y1 ðz H Þ; для r ¼ 0: (.16c) Если q 1; p ¼ r 1 ð v y0 Þ ðr 1 1Þ ln rr 1 ð v y0 Þ v y0 r 1 v y0 ðr 1Þ 1 r 1 1 v y1 r 1 1 «v y0 r 1 v # y0 q 1 þ r 1 1 r 0 v y1 r 1; для 1r r 1; (.17a) r P1 1 1 nn! 1 n 1 n ð Þ rn 1 p n¼1 ¼ 1þ ½ ðr q 1 Þexpð 1 = ÞŠ hihir 1 1 exp r 1 exp 1 1 r 1þ ½ ðr q 1 expð 1 = ÞŠ 1 «q 1 v y1 r 0 r 1 þ H # 1 zgr 0 H v y1 ðz HÞ; для 0

29 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR 59 Если q ¼ 0; p ¼ r 1 ð v y0 Þ r 1 ðr 1 1Þ r 1 ð v y0 Þ r v y0 r 1 v y0 1 1 r ln r v y0 r 1 v y0 1 r 1 1 r 1; для 1р г 1; (.18а) p ¼ 1 r 1 r g 1 v y1 ðz HÞ; для 0r 1: (.18b) Эти уравнения непрерывны друг для друга для q * ¼, 1 и 0. Перепад давления является функцией не только числа Рейнольдса, но также радиальной входной скорости v r1 и силы тяжести. На рис.5 показаны некоторые распределения давления растянутых и комбинированных вихрей для q * ¼ от 1 до 15. Условия расчета: r 1 * ¼ 1 для растянутых вихрей и r 1 * ¼ 10 для комбинированных вихрей, такие же, как для тангенциальные скорости на рис..4. Радиальная скорость на входе задается как v r1 / v y1 ¼ 1 для обоих вихрей и z ¼ 0 вместе.Падение давления комбинированного вихря для q * 15 примерно в 100 раз больше, чем у растянутого вихря для q * ¼ 15. Это причина, по которой нам необходимо выбрать форму вихревой камеры. 5.5 Переход уровня воды в стояка важная роль стояка заключается в предотвращении утечки газа при переключении скорости потока и при инжекции небольшого потока в дополнении к обнаружению уровня воды в накопительном резервуаре. Размер стояка определяется предотвращением утечки газа при переналадке.Поведение уровня воды при переключении потока показано на рис. 6. После формирования уровня воды в стояке существуют три следующих шага: Шаг 0: Вода в стояке все еще течет в конце закачки большого потока. Затем уровень воды в резервуаре падает аккумулятор через входное отверстие стояка, и вода перестает течь. Это образует уровень воды в стояке. Шаг 1: Уровень воды продолжает снижаться из-за инерции водяного столба в стояке.Затем уровень воды должен остановиться, чтобы сформировать стационарный уровень воды, чтобы предотвратить утечку газа. Статическое давление на выходе из большой подающей трубы меньше, чем давление в накопительном баке на величину динамического давления в малой подающей трубе. Уровень воды опускается один раз ниже сбалансированного уровня, соответствующего статическому давлению, чтобы остановить свое движение из-за своей инерции. Шаг: Затем статическое давление на выходе из стояка подталкивает уровень воды обратно к сбалансированному уровню.

30 60 T. Shiraishi a 0 Безразмерное давление p * b Безразмерное давление p * q * = Условия расчета растянутого вихря без вихрей: r0 / r1 = 1.0, vr1 / vq1 = Безразмерный радиус r * q * = Условия расчета комбинированных вариаций r0 / r1 = 0,1, vr1 / vq1 = Безразмерный радиус r * Рис. 5 Распределение давления растянутого и комбинированного вихрей показано для q * ¼ от 1 до 15. Комбинированный вихрь дает гораздо больший перепад давления, чем растянутый вихрь. Шаг 3 : После этого он останавливается на сбалансированном уровне и постепенно падает вместе с уровнем воды в гидроаккумуляторе.Схематическая диаграмма на рис.7 показывает поведение уровня воды в стояке с течением времени. При закачке большого потока входное отверстие стояка находится под водой. Когда уровень воды в резервуаре падает аккумулятор к входному порту стояка и переключение потока инициируется, уровень воды в напорной трубе появляется и падает из-за инерции в толще воды и вызывает недолет. Этот недолёт создает силу, останавливающую движение воды.

31 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR 61 Рис..6 При переключении потока уровень воды появляется в стояке и претерпевает переход. Переход уровня воды контролируется балансом количества движения столба воды и восстанавливает уровень воды до сбалансированного уровня со статическим давлением на выходе из стояка, которое эквивалентно давлению в большой подающей трубе. Затем уровень воды постепенно снижается по мере того, как уровень воды в гидроаккумуляторе понижается для закачки небольшого потока. Переход водной толщи контролируется балансом количества движения.На рис.8 представлена ​​одномерная модель водяного столба в стояке. Одномерное уравнение импульса, применяемое к водной толще, выражается следующим образом: d dt ðhvþ ¼ v þ gh z 1 jjv v gh 1 vs: (.19)

32 6 T. Входной порт Сираиси на водозаборной трубе резко упал из-за инерции Уровень воды в водной колонке Недостаточное восстановление до сбалансированного уровня Медленно Достаточно из-за небольшого расхода времени впрыска Рис..7 Схематическая диаграмма, показывающая изменение уровня воды в стояке.Когда уровень воды в баке аккумулятора падает ниже впускного отверстия стояка, уровень воды также появляется в стояке, и грузила из-за своей инерции, чтобы остановить на уровне недолет. Затем он восстанавливается до сбалансированного уровня со статическим давлением на выходе из большой подающей трубы. Уровень воды сохраняет равновесие со статическим давлением на выходе из большой проточной трубы во время закачки небольшого потока Рис..8 Одномерная импульсная модель может объяснить переход водяного столба в стояке при переключении потока.Контрольный объем применяется к водяному столбу, чтобы получить баланс количества движения, чтобы получить одномерный импульс (0,19). Статическое давление на выходе из большой подающей трубы равно давлению в накопительном баке минус динамическое давление в малом потоке

33 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR 63 Обозначения показаны на рис. 8 h и v — длина и скорость водяного столба соответственно. t — время, а g — ускорение свободного падения.z — коэффициент потерь в стояке. H — уровень воды в гидроаккумуляторе. v s — скорость на малой подающей трубе. Член в левой части (.19) — это скорость изменения количества движения водяного столба. В правой части: первое слагаемое — исходящий импульс; второй член — сила тяжести; третий член является сопротивление стояка; четвертый член — статическое давление на выходе из стояка. Это уравнение решается пошагово с небольшим временным интервалом, чтобы обеспечить максимальное падение уровня воды.Уравновешенный уровень определяется выражением (.19) для v ¼ 0 как: h 1 H 1 gvs: (.0) Сравнение рассчитанных максимальных перепадов уровня воды в стояке по одномерному импульсу (0,19) с измеренные значения, полученные с помощью модели в масштабе 1 / полной высоты, показаны на рис. 9 для условий испытаний, показанных в таблице 1. Они хорошо согласуются друг с другом. Уровни воды поддерживаются в стояке, и они предотвращают утечку газа повсюду, даже в самом тяжелом случае 3. Начальная скорость водяного столба при переключении является основным фактором, определяющим максимальное падение уровня воды в стояке.Если начальная скорость мала, максимальное падение также будет небольшим и сохранит уровень воды в стояке, чтобы предотвратить утечку газа. В качестве альтернативы, если начальная скорость слишком велика, максимальное падение будет настолько большим, что может произойти утечка газа. Условия проверки 0,0 Вариант 3 Случай Случай 1 Случай 4 Вход Максимальное падение уровня воды (м) Расчет измерен 3,5 Рис. 9 Сравнение рассчитанных максимальных перепадов уровня воды в стояке с измеренными значениями показывает хорошее соответствие между ними

34 64 T .Таблица Сираиси 1 Условия испытаний впрыска под фактическим давлением с использованием полноразмерной модели аппарата в масштабе 1 / в Центре исследований и разработок Такасаго, MHI Тестовый пример Давление в испытательном резервуаре (МПа изб.) Давление в выпускном резервуаре (МПа изб.) Объективный случай Получить данные для оценки работы САОЗ во время большой LOCA Случай Получить данные для проекта высокого давления Случай Получить данные большого перепада давления Случай Получить данные малого перепада давления Следовательно, площадь поперечного сечения стояка должна быть определена с помощью этого расчета.Напорная труба может иметь форму круглого или квадратного цилиндра. На входе в стояк должен быть раструб для исправления потока в нем. Антиваяся крышка должна дать достаточный зазора на входном порт стояка, так что он не блокирует тесты flow..6 Подтверждения расширенного аккумуляторе Если большой перерыв LOCA происходит во время работы Advanced аккумулятора, давление в баке аккумулятора уменьшается с примерно 4 МПа до примерно 1 МПа для закачки большого потока. Газообразный азот может растворяться в борированной воде, хранящейся в резервуаре-накопителе в режиме ожидания.Такой растворенный газообразный азот может образовывать пузырьки в местах с низким давлением и влиять на характеристики расхода усовершенствованного аккумулятора. Кавитация также может возникать в горловине выпускного сопла демпфера потока из-за высокой скорости потока. Требуемая скорость потока должна быть удовлетворена. В конце закачки большого потока уровень воды опускается близко к входному отверстию стояка и может образовывать вихрь, и вода падает во входном отверстии. Колпачок Antivortex предотвратит образование этих явлений свободной поверхности, чтобы обеспечить быстрое и надежное начало переключения скорости потока.При переключении потока уровень воды в стояке резко падает до минимального уровня и возвращается к сбалансированному. В стояке должен поддерживаться минимальный уровень воды, чтобы предотвратить утечку газа. Переключение потока должно быть безопасным и быстрым, чтобы после этого в вихревой камере образовался устойчивый и сильный вихрь. Для закачки небольшого потока уровень воды в стояке ниже, чем в накопительном баке, в соответствии с динамическим давлением в малой подающей трубе. Требуемая скорость потока должна быть удовлетворена.В конце закачки небольшого потока усовершенствованный аккумулятор завершает свою работу и оставляет воду только в зоне мертвой воды на дне аккумуляторного бака.

35 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR 65 Характеристики усовершенствованного аккумулятора определяются следующими факторами: l l Для впрыска большого потока Кавитация в горловине выпускного сопла может повлиять на скорость потока. Коэффициенты кавитации и числа Рейнольдса будут ключевыми параметрами для определения расхода.Для переключения потока Закачка потока надежно переключается при определенном уровне воды в гидроаккумуляторе. Переход переключения потока предпочтительно завершается в короткие сроки. l При впрыске небольшого потока В вихревой камере образуется сильный и устойчивый вихрь. По радиусу вихревой камеры существует большой перепад давления. Подтверждающие испытания были проведены для проверки того, была ли достигнута ожидаемая производительность в соответствии с принципом работы усовершенствованного аккумулятора, и для обсуждения требований к производительности.Программа подтверждающих испытаний была проведена как совместное исследование между пятью японскими коммунальными предприятиями и MHI..6.1. Цель масштабных испытаний. Для разработки усовершенствованного гидроаккумулятора необходимо подтвердить следующие элементы: 1. Принцип демпфера потока. Характеристики демпфера потока во время закачки большого и малого потока 3. Влияние растворенного азота на производительность демпфера потока 4. Безразмерные числа (коэффициент кавитации и коэффициент потока) для представления характеристик потока 5.Независимость характеристик потока от масштабов потока заслонки 6. перехода уровня воды в стояке при переключении потока 7. уровня воды в баке на аккумуляторе переключении потока по отношению к входному отверстию стояка 8. предотвращение вихря образование колпачка антивихря в конце закачки большого потока Для подтверждения этих пунктов были сделаны четыре вида масштабных моделей. 1. Тесты визуализации в масштабе 1 / 8,4 были проведены для демонстрации принципа переключения потока для подтверждения пункта 1.. Тесты визуализации в масштабе 1 / 3,5 были выполнены для демонстрации быстрого перекрытия потока в напорную трубу для подтверждения позиции 8.

36 66 T. Shiraishi 3. Были проведены тесты визуализации в масштабе 1/5 при нагнетании низкого давления. для получения характеристик расхода демпфера потока для подтверждения Пунктов 4 и Испытания в масштабе 1 / полной высоты при фактическом нагнетании давления были проведены, чтобы продемонстрировать общие характеристики фактического усовершенствованного гидроаккумулятора для подтверждения пунктов Принцип Advanced Accumulator Общие функции Advanced Accumulator были продемонстрированы тестами визуализации потока с 1/8.4-х масштабная модель. Испытательная установка состояла из аккумуляторного бака, демпфера потока, выхлопного бака и впрыскивающей трубы, как показано на рис. 30. Масштаб демпфера потока составлял 1 / 8,4, который был выбран таким образом, чтобы его можно было перемещать куда угодно для испытаний. Вихревая камера находилась в вертикальном положении. Передняя панель была сделана из прозрачной акриловой смолы для наблюдения за уровнями воды в накопительном баке и стояке, а также за потоком в демпфере потока. Целями испытаний были: 1. Подтверждение принципа действия заслонки потока.Подтверждение поведения уровня воды в стояке при переключении потока и при закачке малого потока. Испытательное устройство может визуализировать потоки и уровни воды в накопительном баке, демпфере потока и стояке во время нагнетания большого потока, переключения с большого расхода на малый и нагнетания малого потока. Его также можно использовать для наблюдения за образованием вихря в вихревой камере. Наконец, можно наблюдать движение уровня воды в стояке при переключении потока. Так как особых требований к условиям испытаний не было, давление в усовершенствованном аккумуляторе было установлено чуть ниже 0.1 МПаГ, а выпускной бак был открыт в атмосферу. Компрессор подавал воздух для создания давления в резервуаре вместо газообразного азота. Помимо визуализации потока, скорость потока измерялась и отображалась на экране. Давление в гидроаккумуляторе контролировалось манометром. Базовая производительность аккумулятора подтверждена следующим образом. 1. Когда уровень воды был выше, чем верхняя часть стояка, или во время закачки большого потока: (a) Потоки из стояка и малой подающей трубы сталкивались друг с другом, и слияние непосредственно направлялось к выходному отверстию в вихревой камере. .б) вихревой камеры не образовывался вихрь. (c) Появился большой расход. (d) На впускном отверстии стояка не было вихря, улавливающего газ.

37 1100 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS манометра APWR 67 Воздушное пространство: сжатие воздуха Усовершенствованная модель гидроаккумулятора Впрыскивающий клапан Расходомер Расходомер Выхлопной бак P Рис. 30 Модель усовершенствованного гидроаккумулятора в масштабе 1 / 8.4 используется для демонстрации принципа.Демпфер потока был установлен в вертикальном положении, а передняя стенка была сделана из прозрачной акриловой смолы для наблюдения за уровнем воды и потоком в ней. Во время переключения потока: (а) Уровень воды, который появился в стояке, упал до минимального уровня и быстро восстановился до сбалансированного уровня. (б) Поток в стояке немедленно прекратился, и столб воды в нем поддерживался. (c) В вихревой камере быстро образовался вихрь. (d) Газ не поступал через стояк в вихревую камеру.3. Когда уровень воды был ниже, чем в верхней части стояка, или во время инъекции небольшого потока: (а) поток от стояка остановился, и только поток из трубы малого потока вошел в вихревой камере.

38 68 T. Shiraishi (b) В камере образовался сильный и устойчивый вихрь. (c) Появилась небольшая скорость потока. Таким образом, принцип усовершенствованного гидроаккумулятора был успешно подтвержден. 6.3 Подтверждение быстрого переключения Быстрое переключение потока и предотвращение уноса газа со свободной поверхности воды было проверено визуализацией поверхности воды с помощью 1/3.5-ти масштабная модель. Испытательное устройство состояло из антивихрь колпачка, в верхней части стояка, и средней части резервуара аккумулятора, как показано на Fig..31. Там Fig..31 1 / 3,5-Масштабная модель верхней части стояка и анти-вихревой крышкой в ​​накопительном баке используется для подтверждения быстрого отсечение потока в стояке

39 Усовершенствованный Аккумулятор: Новый пассивный САОР Компонента APWR 69 также были насосом и расходомером в трубе, которые не показаны на рисунке.Накопительный бак и крышка антивихря были изготовлены из прозрачной акриловой смолы для наблюдения за формой и поведением водных поверхностей как в баке, так и на крышке антивихря. Масштаб модели составлял 1 / 3,5, что было выбрано для удобства наблюдения за водными поверхностями. Цели испытаний заключались в сертификации быстрого переключения потока и предотвращения образования вихрей колпачком антивихря. Известно, что антивихревой колпачок предотвращает завихрение и падение воды, вызывающие унос газа во входном отверстии стояка.Предполагалось, что без колпачка антивихря унос газа из-за вихря и падения воды может повлиять на скорость потока. Поскольку испытания проводились для исследования явлений на поверхности воды, для определения условий испытаний было принято число Фруда. Изменение расхода при испытаниях моделировалось вручную как переход большого расхода в усовершенствованный аккумулятор. Таким образом, смоделирован переход уровня воды в гидроаккумуляторе. Скорость потока измерялась ультразвуковым расходомером в нагнетательной трубе.Уровень воды измерялся линейкой, прикрепленной к боковой стенке испытательного резервуара. Переход и явления уровней воды были записаны на видео. На рис.3 показаны примеры изменения расхода в стояке с противовихревым колпачком и без него. В случае без антивихревой шапки унос газа начинался через 6 с. Колебание скорости потока происходило в течение нескольких секунд из-за уноса газа. Это произошло в результате образования вихря и падения воды на входном отверстии стояка.Для снижения расхода до нуля потребовалось около 5 с. В случае с крышкой антивихря потребовалось около 1 с, чтобы расход стал нулевым через 5,5 с. На впускном отверстии стояка не образовывалось завихрений или водопадов. Таким образом, скорость потока переключалась быстрее, чем без противовихревой крышки. Следовательно, было подтверждено, что колпачок антивихря предотвращал образование вихря и падения воды, вызывающих унос газа, и гарантировал быстрое изменение скорости потока..6.4 Рабочие характеристики демпфера потока Получение характеристик расхода демпфера потока было осуществлено путем испытаний впрыска при низком давлении с использованием модели в масштабе 1/5. Испытательный стенд состоял из испытательного резервуара, модель потока заслонки с стояком, инъекционной трубой и выпускным резервуаром, как показан на Fig..33. Конфигурации демпфера потока и опускной были аналогичны фактическим аккумулятор для измерения количественных данных демпфера потока. Демпфер потока был размещен за пределами испытательной емкости.Стенка нижнего диска вихревой камеры была изготовлена ​​из прозрачной акриловой смолы для наблюдения и записи течения в вихревой камере на видео. Шкала 1/5 была выбрана таким образом, чтобы можно было установить и протестировать несколько демпферов потока для получения точных данных для оценки характеристик демпфера потока. В нагнетательный патрубок был установлен клапан регулирования сопротивления для имитации

40 70 T. Shiraishi Рис. 3 Примеры изменения расхода с и без колпачка антивихря показывают, что переключение расхода с колпачком антивихря было намного быстрее, чем это без антивихревой крышки гидравлическое сопротивление нагнетательной трубы реальных установок.На конце топливопровода был запорный клапан. Его быстро открыли, чтобы начать нагнетание потока. Выхлопной бачок соответствовал основной системе охлаждающей жидкости. Перед каждым испытанием в испытательный резервуар подавали газообразный азот и создавали его давление. Целями испытаний были: 1. Подтверждение принципа действия заслонки потока. Сбор данных о производительности при закачке большого и малого потока Безразмерными параметрами демпфера потока являются число Рейнольдса и коэффициент кавитации.Расход заслонки потока представлен коэффициентом расхода.

41 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR 71 Рис. 33 Испытательная установка в масштабе 1/5 для определения характеристик демпфера потока. Демпфер потока был размещен вне испытательного резервуара для наблюдения и записи потока в вихревой камере на видео. Если влияние вязкости на характеристики демпфера потока пренебрежимо мало, число Рейнольдса можно исключить из рассмотрения.Это означает, что характеристики демпфера потока, полученные с помощью модели в масштабе 1/5, ухудшаются по сравнению с характеристиками модели в масштабе 1 /. Зависимость от числа Рейнольдса обсуждается далее в этой главе. С другой стороны, если кавитация возникает в демпфере потока и влияет на скорость потока, характеристики демпфера потока будут зависеть от коэффициента кавитации. Следовательно, коэффициент расхода демпфера потока следует исследовать с учетом коэффициента кавитации. Условия испытаний были выбраны таким образом, чтобы получить данные в самом широком диапазоне факторов кавитации, возможных в испытательном стенде.Чтобы получить характеристики расхода, давления в испытательном резервуаре, впрыскивающем трубопроводе и выхлопном баке были измерены с помощью датчиков давления. Уровни воды в испытательном резервуаре и стояке измерялись датчиком перепада давления и измерителем уровня электроемкости соответственно. Эти данные были записаны персональным компьютером. Расходы рассчитывались по уровню воды в испытательном резервуаре. Кроме того, по этим данным были рассчитаны коэффициенты расхода и коэффициенты кавитации.За течением в вихревой камере наблюдали через прозрачную нижнюю стенку диска и записывали на видео, чтобы изучить вихреобразование в ней при изменении расхода. На рис. 34 показан набор изображений потока, наблюдаемого через нижнюю стенку диска вихревой камеры. Чернила вводились в качестве индикатора из небольшой проточной трубы в правом нижнем углу, чтобы указать небольшой поток, и из небольшого отверстия в верхней стенке диска, чтобы указать большой поток. Большая подающая труба была расположена в правой верхней части каждой фотографии, а выпускное отверстие было в центре.

42 7 T. Shiraishi Рис..34 Показаны визуализированные течения в вихревой камере модели в масштабе 1/5. Белые линии добавлены как направляющие, чтобы указать наблюдаемые направления потока. При впрыске большого потока вихря не было, тогда как при впрыске малого потока образовывался сильный и устойчивый вихрь. Переключение потока с большого на малый впрыск было быстрым и непрерывным На левой фотографии для закачки большого потока показаны как потоки из больших, так и малых потоковых труб, сталкивающиеся друг с другом в вихревой камере, и результирующее слияние, идущее прямо к выпускному отверстию порт.Центральная фотография для переключения потока показывает переход потока от большого к малому нагнетанию потока, а также то, как быстро начал формироваться вихрь. На правой фотографии для впрыска небольшого потока показано, как поток из небольшой проточной трубы по касательной входит в вихревую камеру и формирует в ней сильный и устойчивый вихрь. Коэффициент расхода C v и коэффициент кавитации s v определяются как: и C v ¼ A d Q p ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi; (.1) ðp a p dt Þ = r s v ¼ p d p v p a p dt; (.) где Q — расход, A d — площадь нагнетательного патрубка, p a — давление в накопительном баке, p d и p dt — статическое и полное давление в нагнетательном патрубке соответственно. Наконец, r и p v — плотность и давление пара жидкости соответственно. Пример расходных характеристик демпфера потока, полученный с помощью модели в масштабе 1/5, показан на рис. 35. Данные были разделены на две группы для закачки большого и малого потока. Коэффициент расхода зависел от фактора кавитации для нагнетания большого потока, в то время как он не зависел от фактора кавитации для нагнетания малого потока.Данные для коэффициента кавитации около s v 9, полученные на последнем этапе закачки малого потока, имели относительно большие ошибки, чем другие данные. Отношение коэффициента расхода демпфера потока для впрыска большого и малого потока при коэффициенте кавитации, s v 4,5, составляло около 10. Было подтверждено, что демпфер потока может обеспечивать большое соотношение расходов. Расходные характеристики определялись потоком в горловине выходного сопла для впрыска большого потока. Если кавитация возникла в горловине, коэффициент расхода может быть уменьшен.

43 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS APWR 73 Рис. 35 Пример характеристик расхода демпфера потока, полученный с помощью модели в масштабе 1/5. Коэффициенты расхода были четко разделены на две группы для большого и малого впрыскивания потока. Чем меньше был коэффициент кавитации, тем больше снижение коэффициента расхода из-за большего возникновения кавитации. При впрыске небольшого потока расходные характеристики определялись сильным завихрением в вихревой камере.В горловине выходного сопла кавитации не было. Вот почему коэффициент расхода не зависел от фактора кавитации. В центре сильного вихря в вихревой камере может быть кавитация. Но редуктор на выпускном отверстии ограничивал кавитацию внутри вихревой камеры так, чтобы она не доходила до горловины. 6.5 Общая производительность усовершенствованного аккумулятора Сбор данных об общей производительности проводился с полноразмерным 1 / — Масштабная модель усовершенствованного гидроаккумулятора в условиях реального давления.Испытательный стенд состоял из модели аккумулятора, который был тест баком около 9 м в высоту, и содержит заслонку потока вместе с стояком, инъекционной трубой и выпускным резервуаром, как показано на Fig..36. Вспомогательные устройства состояли из резервуара с жидким азотом и испарителя для подачи газообразного азота в аккумуляторный резервуар и выхлопной резервуар. В выхлопном баке, соответствующем основной системе теплоносителя, поддерживалось произвольное давление от атмосферного до 0,5 МПа изб. В накопительный бак перед каждым испытанием сначала подавали воду, а затем газообразный азот до заданного давления.Поскольку давление в гидроаккумуляторе было таким же, как реальное, скорость потока в демпфере потока была такой же, как и в фактическом демпфере при соответствующих условиях. Демпфер потока и выпускной патрубок были уменьшены вдвое. Диаметры накопительным резервуаром и стояка также половину шкалы, но их высота была полномасштабная, так что переходы уровней воды были такими же, как Регулирующий

44 74 Т. Шираиши Глушитель Испаритель жидкого азота Резервуар Испытание бака сопротивления Клапан Запорный клапан Клапан выпускного бака Напорная труба Впрыскивающая заслонка Рис..36 Частичный вид испытательной установки полноразмерной модели усовершенствованного гидроаккумулятора в масштабе 1 / в реальных условиях давления. Демпфер потока был установлен на дне испытательной емкости. Он может моделировать все интегрированные функции усовершенствованного гидроаккумулятора с нагнетанием фактического потока в реальном времени в условиях фактического давления. Следовательно, и шкала времени была такой же, как и реальная. Целями испытаний были: 1. Подтверждение ожидаемых характеристик.Подтверждение расходных характеристик 3. Оценка уровня воды при переключении потока 4. Оценка влияния растворенного газообразного азота. Ожидалось, что принцип, подтвержденный моделью в масштабе 1 / 8,4, будет реализован без каких-либо неожиданных проблем в крупномасштабном гидроаккумуляторе в условиях фактического давления в последовательности закачки большого потока, переключения скоростей потока и малого потока. инъекция. Характеристики расхода, полученные с помощью полумасштабной модели в условиях фактического давления, следует сравнить с характеристиками, полученными с помощью модели в масштабе 1/5.Если они согласны друг с другом, можно сделать вывод, что числа Рейнольдса незначительно повлияют на характеристики демпфера потока.

45 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS в APWR 75 Затем характеристики полумасштабной модели усовершенствованного аккумулятора будут адаптированы для полномасштабного аккумулятора. Уровень воды при переключении потока важен для обеспечения общего объема и продолжительности закачки большого потока.Поскольку скорость опускания уровня воды в модельном баке гидроаккумулятора такая же, как и в реальном усовершенствованном гидроаккумуляторе, оценка точности уровня воды при переключении потока будет надежной. Для оценки влияния растворенного газообразного азота воду в испытательном резервуаре перед испытаниями насыщали газообразным азотом. Внизу резервуара для испытаний имелся кольцевой коллектор для выпуска пузырьков азота под водой и распылительное сопло в верхней части резервуара для разбрызгивания воды в газовое пространство.Вода для спрея закачивалась циркуляционным насосом, как показано на рис. 37. Давление в испытательном резервуаре контролировали во время барботажа газа и распыления воды. Давление сначала снизилось из-за растворения газообразного азота в воде, а затем приблизилось к постоянному значению, когда вода стала насыщенной азотом. Газообразный азот подавали в испытательный резервуар до тех пор, пока давление не стабилизировалось на заданном уровне. Для получения насыщения в этом испытательном резервуаре потребовалось около 3-4 часов. Убедившись, что давление стабилизировалось, выделение пузырьков и распыление прекратили.Следовательно, вода не только будет насыщена азотом, но также будет содержать множество ядер кавитации. При таком состоянии воды кавитация должна происходить намного легче, чем при наличии борированной воды в собственном накопительном баке. Давление в испытательном баке, впрыскивающем трубопроводе и выхлопном баке измерялось датчиками давления. Уровень воды в испытательном резервуаре и опускной были Т Р Тест Танк воздуха Испаритель L L 1 ПК ПК Глушитель жидкий азот бак P P N подачи газа Насос Насос Т коллекторной трубы потока Заслонка lsolation клапан Выпускной резервуар для воды Насос подачи Рис..37 Схема испытательной установки. Газообразный азот подавался из резервуара с жидким азотом через испаритель не только для создания давления в испытательной установке, но и для растворения газообразного азота в воде. Кольцевой коллектор обеспечивал образование пузырьков на дне испытательного резервуара, а распылительная насадка обеспечивала распыление воды от циркуляционного насоса. Величины, измеренные было давление в испытательном резервуаре, инъекции трубы и выпускной бак, уровень воды в испытательном резервуаре и стояка, и температура в испытательном резервуаре

46 76 Т.Сираиси измерял с помощью датчика дифференциального давления и измерителя уровня электроемкости соответственно. Расходы рассчитывались по уровню воды в испытательном резервуаре. Температуры в резервуаре для испытаний измерялись термопарами. На рис.38 показан пример результатов теста в случае 1, полученных с помощью модели в масштабе полной высоты 1. Figure.38a показывает переходы уровней воды в испытательном резервуаре и стояка, которые были идентичны таковым фактического аккумулятора. Уровень воды в испытательном резервуаре быстро снижался до верхней части стояка для нагнетания большого потока и затем медленно снижался для нагнетания малого потока.Когда уровень воды в испытательном резервуаре достигал верхней части стояка, уровень воды появлялся в стояке и резко падал, образуя недол. Затем уровень воды восстановился до сбалансированного уровня и медленно снижался по мере того, как уровень воды в испытательном резервуаре медленно снижался. На рис. 38b показаны переходы расхода при испытании, рассчитанные по градиенту перехода уровня воды в испытательном резервуаре. Фактический ожидаемый расход в четыре раза превышал этот расход. Было ясно видно быстрое изменение расхода.Уменьшение при закачке большого потока было вызвано падением давления в испытательном резервуаре из-за расширения газообразного азота. На рисунке 38c показаны изменения давлений в испытательном резервуаре и впрыскивающем трубопроводе, которые были идентичны таковым в реальном гидроаккумуляторе. После начала закачки давление быстро упало. Давление в нагнетательном трубопроводе быстро изменилось при изменении расхода и стало таким же, как в выхлопном баке. Расходные характеристики расходомера в Варианте 1 показаны на рис..39. Данные были разделены на две группы для закачки большого и малого потока. Коэффициент расхода зависел от фактора кавитации для нагнетания большого потока, в то время как он не зависел от фактора кавитации для нагнетания малого потока. Эти данные согласуются с данными, полученными с помощью модели демпфера потока в масштабе 1/5, показанной на рис. 35. Следовательно, можно сделать вывод, что характеристики расхода демпфера потока не зависят от чисел Рейнольдса, и эти данные, полученные с помощью модели в масштабе 1 / полной высоты, будут применимы к фактическому демпферу потока.Следует позаботиться о том, чтобы, если заслонка потока была небольшого размера и число Рейнольдса было небольшим, вязкость жидкости могла повлиять на ее характеристики. Мы рассмотрели пузырек азота в воде, насыщенной азотом, который испытывает резкое понижение от давления хранения до атмосферного в момент времени t ¼ 0s ступенчатым образом, чтобы исследовать рост пузыря. Пузырек сначала быстро расширяется из-за расширения газа, затем азот медленно проникает в воду из-за диффузии насыщенного азота.Динамика пузырьков из-за расширения газа в невязкой жидкости определяется выражением (.3) [1] «# PðtÞ ¼p 0 þ 1 rd ðr Þ dt þ dr dt; (.3) где R — радиус пузырька; pðtþ — давление на поверхность пузырька; t — время; r — плотность жидкости; p 0 — давление окружающей среды. Расширение сферического пузырька с начальным радиусом 0,05 мм за счет расширения газа показано на рис. 40 Поверхностное натяжение на пузыре было принято в

47 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент САОР APWR 77 Рис..38 Пример переходов уровней воды в испытательном резервуаре и стояке

48 78 T. Shiraishi Рис. 39 Пример характеристик расхода в случае 1, полученный с помощью модели в масштабе 1 / полной высоты. Коэффициент расхода был четко разделен на две группы для большой и малой закачки потока, как и для данных, полученных с помощью модели в масштабе 1/5 на рис. 35. Эти данные хорошо согласовывались друг с другом при расчете. Расширение пузыря из-за расширения газа было очень быстрым.Для адиабатического изменения, или коэффициента теплоемкости g 1,4, пузырек растягивался за s, а для изотермического изменения, или g 1.0, пузырек растягивался за s. Фактический пузырь резко расширился бы в промежутке времени между этими временами. Диффузия азота медленно влияет на рост пузыря. Для простоты решение одномерной диффузии азота в воде вокруг пузырька дается как: c c R þ ðc 1 c R x Þerf p ffiffiffiffiffi; (.4) Dt, где c — концентрация азота, c R и c 1 — концентрации при радиусах r ¼ R и r! 1 соответственно.x ¼ r R. D — коэффициент диффузии азота в воде, а функция ошибок — erf ¼ p ffiffiffi p Z 0 exp x dx: (.5) Растяжение сферического пузырька из-за диффузии азота после расширения газа равно показано на Рис..41. Закон Генри был применен для расчета баланса давления в пузырьке и плотности азота в воде вокруг пузырька. Было показано, что растяжение из-за диффузии азота было очень медленным, а рост пузырька был небольшим в течение примерно 0,15 с, что является временем для пузырька. Радиус (мм) Удельный теплоемкость γ = адиабатическое изменение изотермического изменения 0 0.E + 00.E-06 4.E-06 6.E-06 8.E-06 1.E-05 1.E-05 1.E-05.E-05.E-05 время (с) Рис. ..40 Примеры расширений пузырька азота из-за расширения газа показаны для соотношений теплоемкости g 1 и 1,4, а именно изотермических и адиабатических изменений, соответственно. Оба растяжения закончились за 10 5 с. Радиус расширения пузырька (мм) Растяжение из-за расширения газа за счет диффузии азота Начальный радиус (предположение) время (сек) Рис. 41 Пример расширения пузырька азота из-за диффузии после адиабатическое расширение газа.Это растяжение было порядка 1 с и намного медленнее, чем расширение газа, показанное на рис. 40, в воде, чтобы пройти через вихревую камеру и горловину. Диффузия вокруг пузырька зависит от его радиуса и носит нелинейный характер. Но диффузия азота в этом случае также была очень медленной.

50 80 T. Shiraishi Скорость диффузии азота для ядер кавитации на стенках была такой же, как и для пузырьков в воде. Первые сидели на стенках, и пузыри расширялись до определенного размера, при котором вышележащий поток уносил их.Скорость роста будет контролироваться медленной диффузией азота в воде. Следовательно, влияние азота проявлялось в резком расширении пузырьков или зародышей кавитации в виде расширения газа в резервуаре-накопителе, а диффузия азота в демпфере потока была незначительной. Это исследование влияния растворенного азота было подтверждено тестами в масштабе 1 / полной высоты. В результате испытаний в масштабе 1 / полной высоты мы увидели следующее: 1. Коэффициент расхода уменьшился по мере того, как коэффициент кавитации уменьшился для закачки большого потока.. Коэффициент расхода приближался к постоянному значению, поскольку коэффициент кавитации увеличивался при закачке большого потока. 3. Коэффициент расхода не зависел от коэффициента кавитации при закачке небольшого потока. Результат 1 был разумным, потому что кавитация была сильнее при меньшем коэффициенте кавитации. Вывод был разумным, потому что кавитация исчезла при большом факторе кавитации. Вывод 3 был разумным, потому что скорость потока была небольшой, а давление в горловине было почти таким же, как в выхлопном баке, которое было больше, чем давление пара.Следовательно, усовершенствованный аккумулятор был разработан и будет адаптирован для APWR..7 Структура потока в демпфере потока Чтобы понять структуру потока в демпфере потока, мы провели расчетный анализ с помощью коммерческого кода Fluent Ver (разработан Fluent Inc.) [13]. Наша задача состояла в том, чтобы исследовать характеристики потока в демпфере потока для закачки небольшого потока с использованием анализа стационарного потока несжимаемой однофазной вязкой жидкости. Кавитация в этом случае не учитывалась.В качестве модели турбулентности использовалась модель напряжения Рейнольдса. Функция стенки использовалась для решения потока вблизи границ твердых стенок. Для уравнения движения использовалась конечно-разностная схема второго порядка против ветра, а для остальных — конечно-разностная схема первого порядка. На рисунке 4 показан пример картины потока, визуализированной трассерами для закачки небольшого потока при номинальных условиях. Комбинированный вихрь свободного вихря с вынужденным вихрем в центре формировался в вихревой камере и быстро убывал в редукторе.Максимальная скорость в комбинированном вихре достигает 40 м / с. В стояке возник слабый циркуляционный поток. Вихрь превратился в завихрение в редукторе и попал в диффузор. Вихрь далее уменьшается в диффузоре. Поскольку вихрь протекал вдоль стенки диффузора, а на оси диффузора создавался обратный поток, он переносил давление от впрыска. впрыскивающая трубка.Вихрь в редукторе быстро уменьшается. Далее вихрь в диффузоре уменьшается. медленный В вихревой камере образуется комбинированный вихрь. Максимум. Скорость = 40 м / с Рис..4 Схема потока для закачки небольшого потока. Вихрь, образующийся в камере, быстро уменьшается в выходном сопле, и небольшой вихрь остается в трубе нагнетательного патрубка к горловине. Обратный поток поддерживал давление в горловине, близкое к давлению в нагнетательной трубе. В нагнетательной трубе преобладал осевой поток, а закрученный поток исчезал.Структура потока оказалась именно такой, как мы и ожидали. На рисунке 43 показан пример распределения полного давления для впрыска небольшого потока при номинальных условиях. Общее давление сохранялось в области свободного вихря, и 90% общего давления было потеряно из-за напряжения сдвига в ядре вихря в камере и редукторе. Остальное полное давление было потеряно турбулентным напряжением сдвига в диффузоре. Потеря давления в нагнетательной трубе была небольшой. Теперь мы смогли увидеть механизм заслонки потока.В вихревой камере статическое давление преобразовывалось в динамическое, чтобы образовался сильный вихрь с очень высокой скоростью. Но общее давление было сохранено. Высокая скорость завихрения вызвала высокое напряжение сдвига в центре завихрения, так что большая часть общего давления терялась в редукторе. Оставшееся слабое завихрение также было потеряно турбулентным напряжением сдвига в диффузоре, чтобы сформировать осевой поток в нагнетательной трубе. Следовательно, вихревая камера преобразовывала статическое давление в динамическое давление, и потери энергии возникали в центре вихревой камеры и в выходном сопле.На рисунке 44 показаны распределения полного давления и турбулентной энергии в вертикальном сечении демпфера потока. Рисунок 44а показывает, что в вихревой камере образовался свободный вихрь, в центре которого было минимальное полное давление. Пограничные слои на стенках верхнего и нижнего дисков вихревой камеры были очень тонкими, и в камере преобладал невязкий поток, за исключением ее центра около выходного отверстия. Это обеспечило двухмерность вихревого течения в камере и независимость расходных характеристик расходомера от чисел Рейнольдса.Местоположение минимального полного давления соответствовало местоположению минимального статического давления. Если скорость была очень высокой, могла возникнуть кавитация, которая ограничивалась редуктором. Общее давление упало на

52 8 T. Полное давление Shiraishi высокое Потеря давления была небольшой из-за трения. 90% общего давления было потеряно в ядре вихря из-за напряжения сдвига в редукторе. Остальная часть общего давления была потеряна из-за турбулентного напряжения сдвига в диффузоре.low Общее давление сохранялось в области свободного вихря. Рис..43 Распределение полного давления для впрыска небольшого потока. В вихревой камере образуется свободный вихрь, за исключением ядра вихря, и 90% общего давления теряется из-за напряжения сдвига в ядре вихря в камере и редукторе a high b Турбулентная энергия также генерируется в диффузоре. Общее давление резко падает. Минимальное полное давление в центре вихря. Свободный вихрь Преобладает турбулентная энергия. Низкое распределение полного давления Распределение турбулентной энергии Рис..44 Распределение полного давления и турбулентной энергии в вертикальном сечении демпфера потока. Было ясно, что полное давление сохраняется в вихревой камере, чтобы образовался свободный вихрь, за исключением ядра вихря. В вихревом ядре редуктора преобладала турбулентная энергия. Но обратный поток на оси диффузора восстановил давление в горловине, близкое к давлению в нагнетательной трубе. Рисунок 44b показывает, что турбулентная энергия преобладала в ядре завихрения на центральной линии вихревой камеры и в редукторе.Это было вызвано напряжением сдвига. Турбулентная энергия также генерировалась в диффузоре сразу после горловины из-за

53 Усовершенствованный аккумулятор: новый пассивный компонент ECCS APWR 83 для снижения скорости потока. Картина турбулентной энергии в диффузоре образовалась завихрением у стены и обратным потоком в центре … 8 Заключение Компания Mitsubishi разработала новый компонент пассивной безопасности для APWR, названный Advanced Accumulator, в котором используется жидкостное устройство, называемое демпфер потока.Он может контролировать скорость потока без каких-либо движущихся частей, поэтому надежность Advanced Accumulator очень высока. В этой главе объясняются предыстория разработки и особенности Advanced Accumulator. Характеристики демпфера потока подробно исследованы, и здесь представлены некоторые результаты. Также объясняется структура потока в демпфере потока. Благодарности Мы благодарим пять японских коммунальных предприятий: Hokkaido Electric Power Co., Kansai Electric Power Co., Shikoku Electric Power Co., Kyushu Electric Power Co. и Japan Atomic Power Company за их понимание и поддержку в разработке усовершенствованного аккумулятора. Мы благодарим многих сторонников и сотрудников, особенно г-на Хисато Ватакабэ за его отличные навыки в проведении всех экспериментов по разработке усовершенствованного аккумулятора и г-на Такаёси Сугизаки за его выдающееся руководство разработкой. Ссылки 1. Suzuki S и др. (008) Глобальная разработка стандарта Mitsubishi APWR в качестве эффективной меры противодействия глобальному потеплению.Технический обзор Mitsubishi Heavy Industries 45 (3). Макихара Й. и др. (1993) Исследование гибридной системы безопасности PWR. Nucl Eng Des 144: Shiraishi T (1994) Система аварийного водоснабжения для ядерного реактора. Патент Японии H Shiraishi T. и др. (1991) На гидроаккумулятор с регулируемым расходом для упрощенного PWR Mitsubishi (MS-300/600). Proc JSME B (на японском языке) 5. Сираиси Т. и др. (199) Разработка гидроаккумулятора с регулируемым потоком. ANP 9, Токио 6. Сугизаки Т. и др. (199) Исследования проектирования системы пассивных гарантий.NURETH-5 7. Shiraishi T. и др. (1994) Оценка производительности гидроаккумулятора с регулируемым потоком для PWR следующего поколения. Proc JSME B (на японском языке) 8. Сираиси Т. и др. (1994) Характеристики гидроаккумулятора с регулируемым потоком. Nucl Technol 108: Shiraishi T. и др. (1994) Разработка усовершенствованного аккумулятора для PWR следующего поколения. Therm Nucl Power Eng 45 (6): 43 49 (на японском) 10. Сираиси Т. и др. (1994) Разработка усовершенствованного аккумулятора. Технический обзор Mitsubishi Heavy Industries 31 (1) 11.Shiraishi T (1997) Управление потоком с помощью вихря (демпфера потока). Turbo Mach 5 (9): 54 61 (на японском) 1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. (1975) Механика жидкости. Pergamon Press, Oxford 13. Takata T. et al (009) CFD на закачку небольшого потока в усовершенствованный аккумулятор в APWR. Технический обзор Mitsubishi Heavy Industries, 46 ()

54

Управление балластными водами: что нам нужно знать и как соблюдать

Есть ли у кого-нибудь дежавю?

Каждый раз, когда вступает в силу новое постановление, компании и моряки неизбежно задаются вопросом, не является ли это последним крупным постановлением, о котором им следует беспокоиться.

Мы уже видели это раньше с Приложением VI Marpol, ECDIS, EU MRV и многими другими.

Однако это справедливый вопрос.

В конце концов, в наши дни все управляют правилами, а не судами.

Хотя мы можем или не можем критиковать новые правила каждый год, правда в том, что мы должны соблюдать эти правила.

И первый шаг к соблюдению правил — это понимание правил наизнанку.

Положение, которое мы обсудим сегодня, — «Управление балластными водами».

Начнем.

Конвенция об управлении балластными водами?

В 1988 году Канада и Австралия подняли вопрос об инвазивных видах, занесенных в их воды в результате сброса балластных вод с судов.

Кто может спросить, в чем может быть проблема с этими инвазивными видами или с водяным балластом.

Проблема освещена в видео ниже, предоставленном IMO.

Проблема была реальной, и ИМО начала работу по ее решению.

После более чем 14 лет сложных переговоров между государствами-членами ИМО 13 февраля 2004 года была принята Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими (Конвенция BWM).

И спустя еще 13 долгих лет, 8 сентября 2017 года, наконец, вступила в силу Конвенция BWM.

Применение конвенции об управлении балластными водами

Итак, первый вопрос: к каким судам применяется это соглашение?

Что ж, конвенция применяется ко всем судам государства, ратифицировавшего конвенцию и имеющих балласт.

Есть несколько логических исключений, таких как судно, несущее постоянный балласт в опломбированных танках на судах, которое не подлежит сбросу.

Конвенция о балластных водах не применяется к таким судам.

Стандарты балластных вод

Конвенция о балластных водах касается загрязнения водяным балластом из одного места, сбрасываемого в разную экологию.

Таким образом, очевидно, что конвенция об управлении балластными водами требует, чтобы мы обрабатывали балластные воды таким образом, чтобы они стали менее вредными или совсем не вредными.

Конвенция

об управлении балластными водами (BWM) предусматривает два способа сделать это.

Эти методы предусмотрены в разделе D конвенции по управлению балластными водами (BWM).

Стандарт замены балластных вод (Правило D1)

Первый стандарт заключается в замене водяного балласта в открытом море.

Этот метод основан на том факте, что виды-вселенцы из прибрежных вод не могут выжить в глубоких водах, а глубоководные виды не могут выжить в прибрежных водах.

При замене водяного балласта в глубоком море правило D1 конвенции BWM требует замены не менее 95% водяного балласта.

И есть два способа сделать это.

Первый метод состоит в том, чтобы выпустить из танка не менее 95% балластной воды и затем повторно заполнить ее. Это называется «Последовательный метод или просто метод закачки-откачки».

Например, предположим, что нам нужно заменить балластную воду из балластной цистерны, которая имеет 1000 м3 балласта.

В этом случае нам необходимо дебалластировать не менее 950 м3 балласта, а затем снова его заполнить.

На самом деле нам нужно как можно больше дебалласта. 5% разрешено только для ненакачиваемого балласта.

Второй метод — продолжать балластировать балластную цистерну и продолжать переливать балластную воду из балластной цистерны через воздуховод или другие отверстия балластной цистерны.

Для проточного метода стандартное правило BWM D1 требует перекачки балластного танка в 3 раза больше, чем требуется для достижения 95% объемного обмена.

Стандарт качества балластных вод (Правило D2)

Первый стандарт балластных вод является временным, и в конечном итоге все суда должны достичь стандарта характеристик балластных вод (правило D-2).

Этот второй стандарт балластных вод более научен на словах.

Он направлен на контроль количества реальных видов (проще говоря, микроорганизмов), которые могут быть выброшены.

Если вам интересно узнать числа, вот числа в соответствии с соглашениями BWM, правило D-2.2.

И, как вы, наверное, догадались, этого можно добиться только с помощью системы очистки балластных вод.

Эта система устанавливается перед балластом за борт и обрабатывает балластную воду в соответствии с необходимыми стандартами до того, как балластная вода уйдет за борт.

Критерии замены водяного балласта (Правило B-4)

Для достижения стандарта водяного балласта согласно правилу D-1 судно должно заменить балласт в середине моря.

Правило B-4 конвенции

BWM устанавливает критерии для глубокого моря, где должна производиться замена балласта.

И согласно правилу B-4, замена балластных вод должна производиться на

  • 200 морских миль от ближайшего берега при минимальной глубине воды 200 метров.
  • Если это невозможно, то, насколько это практически возможно, от ближайшего берега, но не менее чем в 50 морских милях от ближайшего берега и на минимальной глубине воды 200 метров.

Правило B-4.3 также разъясняет, что судну не обязательно отклоняться от намеченного маршрута для выполнения этого требования.

Итак, вот вопрос на миллион долларов, который задает каждый.

Что делать, если во время рейса не выполняются требования к расстоянию или глубине, особенно для короткого рейса между двумя странами?

Что ж, лучший способ — связаться с агентом, чтобы узнать местные требования от администрации порта.

Например, для рейса из бразильского порта в Аргентину: судно не будет соответствовать требованиям, если следовать общему маршруту.

Но у портовых властей Аргентины есть специальные инструкции, касающиеся замены водяного балласта для судов, прибывающих из бразильских портов.

Правило D-1 или D-2: какое из них применяется к каким судам?

Суда должны соответствовать либо правилу D-1 (замена балласта), либо правилу D-2 (система очистки балластных вод).

Эта информация представлена ​​в правиле B-3 конвенции

BWM.

Первоначальное положение B-3 было изменено циркуляром MEPC для изменения сроков соблюдения.

Ниже приводится измененный график для соответствия требованиям D-2.

Приведенный выше график может показаться сбивающим с толку, поскольку базисная дата принята как дата ратификации конвенции о балластных водах (8 сентября 2017 г.).

Но мы можем немного упростить его. Итак, простыми словами, в соответствии с пересмотренным регламентом B-3

  • Новые корабли (построенные 8 сентября 2017 г. или позже) должны соответствовать стандартам D-2.
  • Существующие суда (построенные до 8 сентября 2017 г.) должны соответствовать стандартам D-2 при первом освидетельствовании возобновления IOPP после 8 сентября 2019 г.
  • Все суда должны соответствовать стандартам D-2 до 8 сентября 2024 г.

План управления балластными водами

Конвенция BWM, правило B-1 требует, чтобы суда имели утвержденный план управления балластными водами.

План управления балластными водами является планом конкретного судна и содержит все детали, относящиеся к соблюдению конвенции BWM.

Например, в нем указано, применимо ли правило D-1 к судну или правило D-2.

В случае правила D-1, утвержденный процесс достижения 95% объемной замены балласта будет предусмотрен в плане BWM.

Он также будет содержать соображения безопасности при замене водяного балласта.

Например, информация о наборе балластных цистерн, которые можно обменивать вместе, а также об остойчивости судна во время этого процесса.

Если применимо правило D-2, то план УБВ должен содержать информацию о системе очистки балластных вод.

И план BWM предоставляет информацию об обращении с отложениями из цистерн балластной воды.

Журнал учета балластных вод

Да, еще одна зачетная книжка.

Правило B-2 конвенции BWM требует, чтобы суда имели на борту «Журнал учета балластных вод».

Запись должна быть сделана для каждого вида деятельности, связанной с водяным балластом.

Ниже приведены записи, которые необходимо внести

  • При приеме балластных вод на борт
  • Всякий раз, когда балластные воды циркулируют или обрабатываются для целей управления балластными водами
  • При сбросе балластных вод в море
  • При сбросе балластных вод в приемное сооружение
  • Случайный или иной исключительный забор или сброс балластных вод
  • дополнительный порядок работы и общие замечания

Коды, указанные на первых страницах Журнала учета балластных вод, необходимо использовать для внесения записей.

Это мало чем отличается от записей, которые мы делаем в журнале операций с нефтью или в журнале грузовых операций на танкерах.

Международный сертификат управления балластными водами

Правило E-2 конвенции BWM требует, чтобы судно, соответствующее требованиям конвенций, имело свидетельство.

Международный сертификат управления балластными водами выдается после успешного первоначального освидетельствования этого судна.

Первоначальное обследование проводится для подтверждения того, что

  • Судовой план управления балластными водами соответствует требованиям конвенции.
  • Оборудование и процедуры соответствуют требованиям конвенции.

Свидетельство об управлении балластными водами действительно 5 лет при ежегодных освидетельствованиях.

Ежегодное обследование проводится ежегодно в течение трех месяцев до или после каждой годовщины.

Кроме того, промежуточное освидетельствование проводится в течение трех месяцев до или после второй или третьей годовщины действия сертификата.

Соответствие конвенции BWM

Иногда нам не нужно знать всю условность.Мы просто хотим услышать то, что от нас требуется.

Итак, здесь я резюмирую, что требуется от моряков для соблюдения конвенции BWM.

Это также поможет во время проверок государственного портового контроля.

Во-первых, нам нужно иметь на борту

  • Действующий «Международный сертификат управления балластными водами»; и
  • Утвержденный «План управления балластными водами».

Убедитесь, что эти два документа есть на борту.

очистка воды | Описание, процессы и важность

Очистка воды , процесс, с помощью которого удаляются из воды нежелательные химические соединения, органические и неорганические материалы и биологические загрязнители.Этот процесс также включает в себя дистилляцию (преобразование жидкости в пар для ее конденсации обратно в жидкую форму) и деионизацию (удаление ионов путем экстракции растворенных солей). Одна из основных целей очистки воды — обеспечение чистой питьевой водой. Очистка воды также удовлетворяет потребности медицинских, фармакологических, химических и промышленных применений в чистой и питьевой воде. Процедура очистки снижает концентрацию загрязняющих веществ, таких как взвешенные частицы, паразиты, бактерии, водоросли, вирусы и грибки.Очистка воды происходит в масштабах от большого (например, для всего города) до малого (например, для отдельных домохозяйств).

Вода из входных отверстий, расположенных в системе водоснабжения, например в озере, направляется на смешивание, коагуляцию и флокуляцию, а затем направляется на водопроводные станции для очистки путем фильтрации и химической обработки. После обработки его перекачивают в водопровод для хранения или распределения.

Encyclopdia Britannica, Inc. Британника исследует

Список дел Земли

Действия человека вызвали обширный каскад экологических проблем, которые теперь угрожают продолжающейся способности как природных, так и человеческих систем процветать.Решение критических экологических проблем глобального потепления, нехватки воды, загрязнения и утраты биоразнообразия, возможно, является величайшей задачей 21 века. Мы встанем им навстречу?

Большинство сообществ полагаются на естественные водоемы в качестве источников водозабора для очистки воды и повседневного использования. В целом эти ресурсы можно классифицировать как грунтовые или поверхностные воды и обычно включают подземные водоносные горизонты, ручьи, ручьи, реки и озера.Благодаря последним технологическим достижениям океаны и морские соленые воды также стали использоваться в качестве альтернативных источников воды для питья и домашнего использования.

Определение качества воды

Исторические данные свидетельствуют о том, что очистка воды была признана и практиковалась древними цивилизациями. Основные способы очистки воды описаны в греческих и санскритских письменах, а египтяне использовали квасцы для выпадения осадков еще в 1500 году до нашей эры.

В наше время качество, до которого необходимо очищать воду, обычно устанавливается государственными органами.Независимо от того, установлены ли они на местном, национальном или международном уровне, государственные стандарты обычно устанавливают максимальные концентрации вредных загрязнителей, которые могут быть допущены в безопасной воде. Поскольку практически невозможно исследовать воду просто по внешнему виду, для проверки уровней загрязнения были разработаны многочисленные методы, такие как физический, химический или биологический анализ. Уровни органических и неорганических химических веществ, таких как хлорид, медь, марганец, сульфаты и цинк, патогенные микроорганизмы, радиоактивные материалы, растворенные и взвешенные твердые вещества, а также pH, запах, цвет и вкус являются одними из общих параметров. проанализированы для оценки качества воды и уровней загрязнения.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Обычные бытовые методы, такие как кипячение воды или использование фильтра с активированным углем, могут удалить некоторые загрязнения воды. Хотя эти методы популярны, потому что их можно широко и недорого использовать, они часто не удаляют более опасные загрязнители. Например, природная родниковая вода из артезианских колодцев исторически считалась чистой для всех практических целей, но в течение первого десятилетия 21-го века она подверглась тщательной проверке из-за опасений по поводу пестицидов, удобрений и других химикатов с поверхности, поступающей в колодцы.В результате артезианские скважины прошли обработку и серию испытаний, в том числе на паразит Cryptosporidium .

Не все люди имеют доступ к безопасной питьевой воде. Согласно отчету Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) Организации Объединенных Наций (ООН) за 2017 год, 2,1 миллиарда человек не имеют доступа к безопасной и надежной питьевой воде дома. Восемьдесят восемь процентов из четырех миллиардов ежегодных случаев диареи, регистрируемых во всем мире, объясняются нехваткой санитарной питьевой воды.Ежегодно примерно 525 000 детей в возрасте до пяти лет умирают от диареи, второй по значимости причины смерти, и 1,7 миллиона заболевают диарейными заболеваниями, вызванными небезопасной водой в сочетании с ненадлежащими санитарией и гигиеной.

Процесс

Большая часть воды, используемой в промышленно развитых странах, обрабатывается на водоочистных сооружениях. Хотя методы предварительной обработки, применяемые на этих предприятиях, зависят от их размера и серьезности загрязнения, эти методы стандартизированы для обеспечения общего соответствия национальным и международным нормам.Большая часть воды очищается после того, как ее перекачивают из естественного источника или направляют по трубопроводам в сборные резервуары. После того, как вода была доставлена ​​в центральное место, начинается процесс очистки.

Предварительная обработка

При предварительной обработке из воды удаляются биологические загрязнители, химические вещества и другие материалы. Первым шагом в этом процессе является просеивание, при котором из обрабатываемой воды удаляются крупный мусор, такой как палки и мусор. Фильтрация обычно используется при очистке поверхностных вод, например, из озер и рек.Поверхностные воды представляют больший риск загрязнения большим количеством загрязнителей. Предварительная обработка может включать добавление химикатов для контроля роста бактерий в трубах и резервуарах (предварительное хлорирование) и стадию, включающую фильтрацию через песок, которая помогает взвешенным твердым частицам оседать на дно резервуара для хранения.

Предварительное кондиционирование, при котором вода с высоким содержанием минералов (жесткая вода) обрабатывается карбонатом натрия (кальцинированной содой), также является частью процесса предварительной обработки.На этом этапе в воду добавляют карбонат натрия, чтобы вытеснить карбонат кальция, который является одним из основных компонентов раковин морских организмов и активным ингредиентом сельскохозяйственной извести. Предварительная подготовка гарантирует, что жесткая вода, оставляющая после себя минеральные отложения, которые могут забить трубы, будет изменена для достижения той же консистенции, что и мягкая вода.

Прехлорирование, которое часто является заключительным этапом предварительной обработки и является стандартной практикой во многих частях мира, было подвергнуто сомнению учеными.В процессе предварительного хлорирования хлор применяется к неочищенной воде, которая может содержать высокие концентрации природных органических веществ. Это органическое вещество вступает в реакцию с хлором во время процесса дезинфекции и может привести к образованию побочных продуктов дезинфекции (ППД), таких как тригалометаны, галогенуксусная кислота, хлорит и бромат. Воздействие DBP с питьевой водой может привести к проблемам со здоровьем. Беспокойство вызвано возможной связью этой практики с раком желудка и мочевого пузыря и опасностями выброса хлора в окружающую среду.

очистка сточных вод | Процесс, история, важность, системы и технологии

Очистка сточных вод , также называемая очистка сточных вод , удаление примесей из сточных вод или сточных вод до того, как они достигнут водоносных горизонтов или естественных водоемов, таких как реки, озера, устья рек и океаны. Поскольку чистая вода не встречается в природе (то есть вне химических лабораторий), любое различие между чистой водой и загрязненной водой зависит от типа и концентрации примесей, обнаруженных в воде, а также от ее предполагаемого использования.В общих чертах, вода считается загрязненной, если в ней содержится достаточно примесей, делающих ее непригодной для определенного использования, например для питья, плавания или рыбалки. Хотя на качество воды влияют природные условия, слово загрязнение обычно подразумевает деятельность человека как источник загрязнения. Загрязнение воды, таким образом, вызывается в первую очередь сливом загрязненных сточных вод в поверхностные или грунтовые воды, а очистка сточных вод является основным элементом борьбы с загрязнением воды.

Популярные вопросы

Что такое сточные воды?

Сточные воды — это загрязненная форма воды, образующаяся в результате дождевых стоков и деятельности человека. Еще ее называют канализацией. Обычно их классифицируют по способу образования — в частности, бытовые сточные воды, промышленные сточные воды или ливневые сточные воды (ливневые сточные воды).

Как образуются сточные воды?

  • Бытовые сточные воды образуются в результате использования воды в жилых домах, на предприятиях и в ресторанах.
  • Промышленные сточные воды образуются в результате сброса промышленных и химических предприятий.
  • Дождевая вода в городских и сельскохозяйственных районах собирает мусор, песок, питательные вещества и различные химические вещества, загрязняя поверхностные сточные воды.

Какие обычные загрязнители присутствуют в сточных водах?

Сточные воды содержат широкий спектр загрязняющих веществ. Количество и концентрация этих веществ зависит от их источника. Загрязняющие вещества обычно подразделяются на физические, химические и биологические. Общие загрязнители включают сложные органические вещества, соединения, богатые азотом и фосфором, и патогенные организмы (бактерии, вирусы и простейшие).Синтетические органические химические вещества, неорганические химические вещества, микропластики, отложения, радиоактивные вещества, масло, тепло и многие другие загрязнители также могут присутствовать в сточных водах.

Как обрабатываются сточные воды на очистных сооружениях?

Очистные сооружения используют физические, химические и биологические процессы для очистки воды. Процессы, используемые на этих объектах, также подразделяются на предварительные, первичные, вторичные и третичные. На предварительном и первичном этапах удаляются ветошь и твердые частицы.Вторичные процессы в основном удаляют взвешенные и растворенные органические вещества. Третичные методы обеспечивают удаление питательных веществ и дальнейшую очистку сточных вод. Дезинфекция, заключительный этап, уничтожает оставшиеся патогены. Отходы, образующиеся в процессе обработки, отдельно стабилизируются, обезвоживаются и отправляются на свалки или используются на земле.

Почему важно восстановление ресурсов сточных вод?

Сточные воды представляют собой сложную смесь металлов, питательных веществ и специальных химикатов. Восстановление этих ценных материалов может помочь удовлетворить растущие потребности общества в природных ресурсах.Концепции восстановления ресурсов развиваются, и исследователи исследуют и разрабатывают многочисленные технологии. Рекультивация и повторное использование очищенной воды для орошения, пополнения запасов подземных вод или рекреационных целей — это особые области.

Историческая справка

Прямой сброс сточных вод

Во многих древних городах были дренажные системы, но они в первую очередь предназначались для отвода дождевой воды с крыш и тротуаров. Ярким примером является дренажная система Древнего Рима.Он включал в себя множество поверхностных водоводов, которые были связаны с большим сводчатым каналом, называемым Cloaca Maxima («Великая канализация»), по которому дренажные воды поступали в реку Тибр. Построенная из камня и грандиозная, Cloaca Maxima является одним из старейших существующих памятников римской инженерии.

Cloaca Maxima

Выход из Cloaca Maxima в реку Тибр, Рим, Италия.

Lalupa

В средние века в области городской канализации и дренажа не было большого прогресса.Использовались тайные хранилища и выгребные ямы, но большинство отходов просто сбрасывались в сточные канавы, чтобы их смыло через канализацию во время наводнения. Туалеты (унитазы) были установлены в домах в начале 19 века, но их обычно подключали к выгребным ямам, а не к канализации. В густонаселенных районах местные условия вскоре стали невыносимыми, поскольку выгребные ямы редко опорожнялись и часто переполнялись. Угроза общественному здоровью стала очевидной. В Англии в середине XIX века вспышки холеры были связаны непосредственно с источниками колодезной воды, загрязненной человеческими отходами из тайных хранилищ и выгребных ям.Вскоре возникла необходимость в том, чтобы все туалеты в крупных городах были подключены непосредственно к ливневой канализации. В результате сточные воды с земли возле домов переместились в близлежащие водоемы. Таким образом, возникла новая проблема: загрязнение поверхностных вод.

Раньше говорили, что «решение проблемы загрязнения — разбавление». Когда небольшие объемы сточных вод сбрасываются в проточный водоем, происходит естественный процесс самоочищения струи. Однако в густонаселенных общинах образуются такие большие объемы сточных вод, что одно лишь их разбавление не предотвращает загрязнения.Это требует определенной обработки или очистки сточных вод перед их утилизацией.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Строительство централизованных очистных сооружений началось в конце 19-го и начале 20-го веков, главным образом в Великобритании и США. Вместо того, чтобы сбрасывать сточные воды непосредственно в ближайший водоем, их сначала пропускали через комбинацию физических, биологических и химических процессов, которые удаляли некоторые или большинство загрязнителей.Также, начиная с 1900-х годов, были разработаны новые системы сбора сточных вод для отделения ливневой воды от бытовых сточных вод, чтобы очистные сооружения не перегружались в периоды влажной погоды.

После середины 20 века растущая озабоченность общества качеством окружающей среды привела к более широкому и более строгому регулированию методов удаления сточных вод. Требовались более высокие уровни лечения. Например, предварительная очистка промышленных сточных вод с целью предотвращения воздействия токсичных химикатов на биологические процессы, используемые на очистных сооружениях, часто становилась необходимостью.Фактически, технология очистки сточных вод продвинулась до такой степени, что стало возможным удалять практически все загрязнители из сточных вод. Однако это было настолько дорого, что такие высокие уровни лечения обычно не были оправданы.

Станции очистки сточных вод превратились в крупные сложные объекты, для работы которых требовалось значительное количество энергии. После роста цен на нефть в 1970-х годах забота об энергосбережении стала более важным фактором при разработке новых систем контроля загрязнения.Следовательно, землеотвод и подземный сброс сточных вод стали получать повышенное внимание там, где это возможно. Такие «низкотехнологичные» методы борьбы с загрязнением могут не только способствовать экономии энергии, но также могут служить для повторного использования питательных веществ и пополнения запасов грунтовых вод.

гидроаккумулятор — Boomle.com

Гидравлический аккумулятор . Совершенно та же Википедия. Просто лучше. Гидравлический аккумулятор . Из Википедии, бесплатной энциклопедии. Резервуар для хранения и стабилизации давления жидкости.

wiki2.org> Гидравлический аккумулятор — переиздано в Википедии

Аккумуляторы | Холодная Вода Хранение в Pump World

Нет, аккумуляторы не увеличивают давление воды . Они просто позволяют системе вода работать с оптимальным давлением, дополняя поток воды , когда система имеет открытые выпускные отверстия (т. Е. …

pumpworld.co.uk> Аккумуляторы | Накопитель холодной воды на насосе

вода аккумулятор — Перевод на русский язык… | Reverso Context

Перевод в контексте « вода, , , аккумулятор » на английский-русский из Reverso Context: Нагревательный вода, , , аккумулятор использовался для максимального увеличения часов работы котлов базовой нагрузки, что позволило избежать ..

context.reverso.net> гидроаккумулятор — Перевод на русский … |

вода аккумулятор по договорной цене в Киеве, Украина.. | Banggood.com

Купите лучший и новейший аккумулятор для воды на banggood.com предлагает качественный аккумулятор для воды в продаже с бесплатной доставкой по всему миру.

banggood.com> водяной аккумулятор по договорной цене в Киеве, Украина

Что такое аккумулятор ? (с рисунком)

Гидравлический аккумулятор работает аналогично гидроаккумулятору .Основное отличие состоит в том, что баллонные аккумуляторы лучше подходят для систем water , поскольку они могут противостоять коррозии лучше, чем …

wisegeek.com> Что такое аккумулятор? (с участием

Китай Вода Аккумуляторы , Вода Аккумуляторы Производители …

Китай Вода Аккумуляторы производителей — Выберите 2020 высокое качество Вода Аккумуляторы продуктов по лучшей цене от сертифицированных китайских Вода Производители машин, Машины для Поставщики воды

Made-in-China.com> Аккумуляторы для воды, Китай

Водный Аккумулятор — Feed The Beast Wiki

ftbwiki.org> Водный аккумулятор — накормить зверя

Лодка Вода Аккумулятор Танк Морской жилой дом Бак под давлением … | eBay

«Накопительный бак вмещает резервуар с воздухом и водой ниже по потоку от насоса. Воздух действует как подушка, поглощая колебания давления, создавая более плавный поток и сокращая цикличность насоса…

ebay.com.au> Бак гидроаккумулятора для лодки Marine RV под давлением

вода аккумулятор — русский перевод — Linguee

Много переведенных примеров предложений, содержащих « вода аккумулятор » — русско-английский словарь и поисковик для русских переводов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *