Как уменьшить динамическое давление поступающей в кран воды?

[useronforum]

Здравствуйте.

Есть практическая задача.

Есть обычный водопроводный кран, подключенный к системе холодного или горячего водоснабжения.

Задача практически:
Как уменьшить давление воды, поступающей в открытый кран (динамическое давление)
при условии, что давление воды в системе холодного и горячего водоснабжения меняется во времени?
Давление воды при закрытом кране (статическое давление) не важно.

Задача физически:
Как ограничить объём протекающей в трубе жидкости в единицу времени какой-то величиной,
не зависимо от входного давления жидкости?

Нужно предложить несколько экономически целесообразных решений
на участке между краном и входной трубой.

===
Попытки решения:
1) Использовать известное решение - редуктор понижения давления воды (пружинный).

Недостатки:
Редуктор понижает давление на N атмосфер,
и если давление на входе меньше N, то вода не идёт.
Высокая стоимость редуктора (X тысяч рублей).

Редукторы с автоматически регулируемым N стоят XX тысяч рублей.

2) Уменьшить диаметр трубы на участке между краном и входной трубой,
чтобы увеличить сопротивление движению воды из-за трения о стенки трубы.

Недостатки:
Диаметр трубы или шланга должен быть меньше 0,3 см.
Данная труба будет не долговечна и может засориться для ржавой воды.

3) В трубу встроить мелкоячеистый сетчатый фильтр на участке между краном и входной трубой, чтобы увеличить сопротивление движению воды.

Недостатки:
Данный фильтр будет не долговечен и может засориться для ржавой воды.

4) Наиболее близкий по параметрам к нужному результату.
Добавить регулируемый кран-вентиль-клапан на участке между краном и входной трубой,
закрыв который на >90%, можно заметно уменьшить количество протекаемой
через него воды в единицу времени.
(Нужно чтобы площадь сечения в клапане была меньше площади сечения в кране).

Недостатки:
Закрыть клапан на очень большой процент сложно,
так как для клапанов с резиновой прокладкой при заметном понижении давления
происходит полное закрывание (схлопывание),
а кран с шаровым запорным механизмом
не возможно точно и надёжно зафиксировать в частично закрытом состоянии
(для них не предусмотрен режим постоянного использования при частичном закрывании,
так как он вскоре может выйти из строя в том числе и из-за ржавой воды).

Графики:


Типовая схема подключения:

[Toucan]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Механика и Техника»

[amon]

А чем Вас стандартный (чуть усовершенствованный) балластный гидробак не устраивает? Для взаимопонимания. Это балластная емкость с подвижной стенкой. Стенка сдвигается, если давление превышает заданное. При заполнении отключается впускной трубопровод. Реализация - чистая механика.

[useronforum]

amon в сообщении #968373 писал(а):

А чем Вас стандартный (чуть усовершенствованный) балластный гидробак не устраивает? Для взаимопонимания. Это балластная емкость с подвижной стенкой.

Очень интересно. Но не совсем понятно.

Цитата:

Стенка сдвигается, если давление превышает заданное.

Давление в баке? Или не давление, а перепад давлений на входе и в баке?

Цитата:

При заполнении отключается впускной трубопровод. Реализация - чистая механика.

Что значит при заполнении?
Если система подразумевает герметичность (без воздуха), то это как?

А если подразумевается попадание воздуха,
то наверно вода в баке будет портиться,
если не пользоваться краном больше суток.

[Xey]

amon в сообщении #968373 писал(а):

При заполнении отключается впускной трубопровод. Реализация - чистая механика.

Похоже на сливной бачок, вода израсходовалась, приоткрылся клапан и снова бачок полный. Собственно редуктор такой же бачок, только объем промежуточной емкости маленький.

Кроме регулировки путем уменьшения сечения (кран, или тонкая трубка) применяют клапаны постоянно открывающиеся и закрывающиеся. В них регулируется скважность состояния "открыто". Это сложнее, чем бачок, и мало чего дает полезного

Вы useronforum преувеличили недостаток крана- схлопывание отверстия при малом сечении. Сделайте чтоб не схлопывался и пользуйтесь

[amon]

useronforum в сообщении #968638 писал(а):

Очень интересно. Но не совсем понятно.

Представьте себе цилиндр, стоящий вертикально, верхнее дно которого может двигаться (уплотнение - вещь легко решаемая). Цилиндр заполнен водой, а на верхнем подвижном дне лежат два кирпича. Тогда давление воды в цилиндре - вес кирпичей, деленный на площадь дна. При выливании-добавлении воды давление не меняется, только дно едет вниз-вверх. В самом верху дно давит на клапан и перекрывает подачу воды. Как тут правильно заметили, хороший редуктор так и устроен. При наличии минимального оборудования и навыков, все делается на коленке из стандартных деталей от сливного бачка и соответствующих уплотнений.

[ratay]

Если вы уменьшаете где-то диаметр трубы, то добавляете в трубопровод еще одно местное сопротивление. Расход воды, конечно, уменьшается, но зависимость от входного давления остается.

[useronforum]

amon в сообщении #968730 писал(а):

useronforum в сообщении #968638 писал(а):

Очень интересно. Но не совсем понятно.

Представьте себе цилиндр, стоящий вертикально, верхнее дно которого может двигаться.
... Как тут правильно заметили, хороший редуктор так и устроен. При наличии минимального оборудования и навыков, все делается на коленке из стандартных деталей от сливного бачка и соответствующих уплотнений.

Да, это и есть редуктор, только возможно со сглаживающим эффектом перепадов давления.

ratay в сообщении #968868 писал(а):

Если вы уменьшаете где-то диаметр трубы, то добавляете в трубопровод еще одно местное сопротивление. Расход воды, конечно, уменьшается, но зависимость от входного давления остается.

Зависимость остаётся, но она экспоненциальная.
Начиная с какого-то давления при увеличении входного давления,
количество воды в единицу времени будет расти не значительно.

Как насосы в пожарной машине.
Если увеличить мощность насоса в 4 раза,
то струя воды, не то что в 4 раза, но даже в 2 раза выше не полетит.

[useronforum]

В общем правильный ответ оказался - редуктор давления.

Я просто не правильный график его работы нарисовал в первом сообщении.

Всем спасибо.

[Xey]

useronforum в сообщении #968356 писал(а):

Задача физически:
Как ограничить объём протекающей в трубе жидкости в единицу времени какой-то величиной,
не зависимо от входного давления жидкости?

Вспомнмл , что
Радикальным будет применение поршневого насоса, который на стабильных оборотах будет выдавать определенные литры за минуту, независимо от того, что вы к нему подсоедините на выходе.

[ratay]

Ну, падение давления хоть на местном, хоть на линейном сопротивлении пропорционально квадрату скорости, поэтому экспонента тут ни при чем.