Krzysztof Dziechciowski

gr 4 bud

Ćwiczenie 4. Lewar.

1. Teoria

Lewar - rurociąg wykorzystujący siłę grawitacji do przeprowadzenia cieczy z jednej strony przeszkody na drugą. Poziom wody po stronie opróżnianej musi być wyższy niż po drugiej.

warunkiem pracy lewara jest spełnienie 3 kryteriów:

• ruch musi zostać zapoczątkowany poprzez zassanie tzn. wypompowanie powietrza z rury, lub musi zostać zalany;

• maksymalny punk wzniesienia H nie może przekroczyć wartości
  gdzie
  to wysokość ciśnienia atmosferycznego,

v -prędkość przepływu w lewarze,
to strat na odcinku od wpływu do H. W praktyce H nie może być większe niż 8 m.

• wody płynąca w lewarze wydziela powietrze i inne gazy które mogą doprowadzić do przerwania jego pracy. Dlatego należy lewar odpowietrzać. Są na to dwa sposoby - odpowietrzenie samoczynne i wymuszone. Wymuszone polega na okresowym wypompowywaniu gazów z głowicy natomiast samoczynne przy pomocy głowicy samoodpowietrzającej (zwężka Venturiego, głowica samoodpowietrzająca Steinwendera).

2. Pomiary i obliczenia:

Lewar klasyczny:

Wymiary zbiornika: 116,7 x 29,3 x 24,3 = 0,083089233 m3

Czas opróżnienia zbiornika: 1 min 49,2 s = 109,2 s

Wysokość wody pozostałej w zbiorniku: 2,8 cm

Ilość przelanej wody: 116,7 x 29,3 x (24,3 - 2,8) = 0,073515165 m3

Wydajność lewara:

Lewar z głowicą Steinwendera:

Wymiary zbiornika: 116,7 x 29,3 x 24,3 = 0,083089233 m3

Czas opróżnienia zbiornika: 1 min 10,6 s = 70,6 s

Wysokość wody pozostałej w zbiorniku: 3,6 cm

Ilość przelanej wody: 116,7 x 29,3 x (24,3 - 3,6) = 0,070779717 m3

Wydajność lewara:

3. Wnioski

Porównując otrzymane wyniki z obu lewarów można zacząć się zastanawiać dlaczego lewar klasyczny ma wydajność prawie o połowę mniejszą niż drugi lewar. Na taki stan rzeczy ma wpływ kilka różnic w ich budowie: lewar z głowicą samoodpowietrzającą ma większą średnice i jest ułożony poziomo, poza tym posiada właśnie taką głowicę, która pozwala osiągnąć większy „ciąg” cieczy, tzn. pozwala na to, że ciecz która już minęła głowicę „cięgnie” za sobą resztę cieczy. Poziome ułożenie powoduje, że po zapowietrzeniu się lewara woda nie cofa się z powrotem do pierwszego zbiornika jak to ma miejsce przy lewarze klasycznym (rura wznosi się cały czas na odcinku od wlewu do głowicy) ale jest „ciągnięta” do zbiornika dolnego.

To wszystko wskazuje na to, że lewar z głowica samoodpowietrzającą ma większą wydajność od lewara klasycznego co zostało potwierdzone doświadczalnie.

Jak to działa?

Lewar klasyczny - najprostsza wersja urządzenia, nie posiada głowicy samoodpowietrzającej, w przypadku długiej pracy istnieje duże ryzyko zapowietrzenia. W tym typie lewara rura po całej długości ma jednakową średnice, nie posiada żadnych zwężek. Rura nie jest pozioma, wznosi się pod małym kątem aż do głowicy. Powoduje to, że po zapowietrzeniu woda która już znajdowała się w rurze spłynie z powrotem do zbiornika górnego. Lewar klasyczny ma małą wydajność i skuteczność.

Lewar z głowicą Steinwendera posiada dwie rury spadowe - główna i pomocniczą. W pomocniczej rurze jest zainstalowane wahadło, które ma za zadanie nie dopuścić do zapowietrzenia. Gdy woda osiągnie szczyt przelewu regulującego przepływ, wtedy woda zaczyna płynąć przez główną rurę spadową. W swojej budowie posiada ona zwężkę Venturiego, która powoduje występowania podciśnienia w tej części lewara. Prowadzi to do zasysania powietrza ze zbiornika i gwarantuje ciągłość przepływu. Na całej swojej długości rura jest pozioma i dzięki temu woda jak już dostanie sie do poziomej części lewara, spłynie do zbiornika dolnego. Dzięki temu lewar z głowicą samoodpowietrzającą ma o wiele większą wydajność i skuteczność.

---