Tháp nước: nguyên lý hoạt động, mục đích, đặc điểm

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Tháp nước là thiết kế đơn giản nhất được thiết kế để tự điều chỉnh lưu lượng và áp suất nước trong hệ thống đường ống dẫn nước. Nguyên lý hoạt động đơn giản của tháp nước đã quyết định việc sử dụng rộng rãi của nó.

Các loại tháp nước

Những thiết kế như vậy đã được nhân loại sử dụng trong vài thế kỷ. Đỉnh cao của sự nổi tiếng của họ rơi vào cuối thế kỷ 19 - nửa đầu thế kỷ 20. Vào thời điểm đó, chúng được sử dụng trong các kho và nhà ga để bảo dưỡng đầu máy hơi nước. Kể từ đó, chúng không còn ý nghĩa, nhưng vẫn được sử dụng, chẳng hạn như để cung cấp nước tự chủ cho các khu vực ngoại ô hoặc các xí nghiệp công nghiệp.

Những tháp nước đầu tiên được xây dựng chủ yếu bằng gạch đỏ, ít thường xuyên bằng gỗ hơn. Sau đó các kết cấu bê tông cốt thép xuất hiện. Vào nửa sau của thế kỷ 20, nhà khoa học Rozhnovsky đã đề xuất thiết kế của mình từ các tấm thép.

Tòa tháp củaRozhnovsky trông rất giống với một quả lựu đạn có tay cầm. Đường kính của chân tháp nước nhỏ hơn đường kính của bồn từ 1,5-2 lần. Ưu điểm của thiết kế này là tốc độ lắp ráp cao (các hình trụ rỗng được hàn từ các tấm thép) và dễ dàng lắp đặt tại chỗ, cũng như trọng lượng tương đối thấp.

Hiện nay để cấp nước, các bể riêng lẻ ở dạng bể kim loại thể tích thường được lắp đặt nhiều nhất. Cột thép hoặc bê tông cốt thép được sử dụng làm giá đỡ.

Nguyên tắc của tháp nước

Hoạt động của tháp nước sẽ không thể xảy ra nếu không có hiện tượng cân bằng áp suất trong các bình thông nhau, hay còn gọi là cân bằng thủy tĩnh. Dưới tác dụng của trọng lực, nước trong bể dịch chuyển chất lỏng khỏi các đường ống cho đến khi áp suất trong bể bằng áp suất trong hệ thống đường ống. Đây là cơ sở cho hoạt động của các tháp nước trước khi máy bơm điện ra đời.

Với sự ra đời của máy bơm điện, sơ đồ công việc của họ đã phần nào thay đổi. Nếu trước đây chúng là nguồn cung cấp nước chính trong hệ thống thì bây giờ chúng bắt đầu đóng vai trò là nguồn dự trữ. Trạm bơm đóng vai trò là "nhà cung cấp" nước, cung cấp áp lực qua hệ thống ống trực tiếp đến người tiêu dùng.

Đồng thời, máy bơm bơm nước vào bể chứa của tháp cho đến khi đầy hoàn toàn hoặc chế độ tự động hoạt động. Tại thời điểm phụ tải cao điểm, khi lượng nước tiêu thụ tối đa và trạm bơm không thể ứng phó với công việc, van bồn chứa mở ra và nước bắt đầu chảy vào hệ thống từ nguồn dự trữ. Điều này xảy ra cho đến khi trạm cấp nước trở lại bắt đầu thực hiện nhiệm vụ của mình. Sautoàn bộ chu kỳ lặp lại.

Yếu tố tháp nước

Bất kể loại nào và nguyên lý hoạt động, thủy đài gồm có 5-6 chiếc. Số lượng các yếu tố có thể thay đổi đáng kể và được xác định bởi mục đích của cơ sở, vị trí của nó, sự xa xôi của nguồn chính, chất lượng nước và các tiêu chí khác.

Bằng cách này hay cách khác, mỗi tháp chứa:

1. Bồn - bồn bằng thép, bê tông cốt thép hoặc nhựa có dung tích từ vài chục đến vài nghìn mét khối.
2. Hỗ trợ - một khung hoặc kết cấu nguyên khối bằng bê tông cốt thép, dầm thép hoặc gạch đỏ có chiều cao không quá 25-30 mét. Nó phải giữ cho bể chứa cao hơn mức của mỗi người tiêu dùng.
3. Cấp nước thẳng đứng - đường ống cấp từ nguồn và đầu ra, có đường kính 200 m, được đặt vào hệ thống cấp nước.
4. Cửa thông gió - trong ảnh của tháp nước, nó được hiển thị với một mũi tên. Cần phải duy trì thể tích không khí trong bể và chống đọng nước.
5. Trạm bơm với hệ thống điều khiển là một cấu trúc riêng biệt, thường nằm phía trên nguồn.

Một hệ thống lọc với nhiều mức độ lọc nước khác nhau có thể được đưa vào thiết kế của tháp nước, cũng như một bộ phận tự động hóa để kiểm soát mức chất lỏng và ngăn nó giảm xuống giá trị tới hạn.

Chức năng chính của tháp nước

Từ nguyên lý hoạt động của tháp nước theo chức năng chính của nó -căn chỉnh lịch làm việc của trạm bơm. Hãy tưởng tượng tình huống máy bơm cung cấp nước trực tiếp, không có liên kết trung gian dưới dạng tháp nước.

Theo yêu cầu của mỗi người tiêu dùng, nó bật và tắt, tức là nó hoạt động hỗn loạn. Do đó, độ mòn của các cơ cấu của nó tăng lên, tiêu thụ năng lượng trở nên không đồng đều, làm tăng tải cho nhà máy điện.

Kết quả là các công ty dịch vụ buộc phải chi tiền cho việc sửa chữa tốn kém. Để ngăn chặn tất cả những điều này xảy ra, họ lắp đặt các tháp nước.

Chức năng thứ hai là duy trì áp suất trong đường ống. Nước nằm ở độ cao đáng kể, dưới tác dụng của trọng lực tự tạo ra áp suất cần thiết trong hệ thống. Do đó, tải được chuyển ra khỏi trạm bơm.

Mục đích bổ sung

Mục đích khác và nguyên lý hoạt động của tháp nước có quan hệ mật thiết với nhau. Nước trong nguồn rất hiếm khi đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh đã được thiết lập, vì vậy nếu nó được sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt hoặc để uống, tháp nước được sử dụng như một nhà máy lọc.

Bộ lọc thô được tích hợp trong hệ thống đường ống cung cấp, có tác dụng giữ lại các kim loại nặng, ôxít sắt và chì, cát và các chất ô nhiễm khác. Trong bể, lò sưởi lắng xuống và trở nên sạch hơn. Hệ thống làm sạch hộp mực được lắp đặt trên nguồn cấp nước cung cấp có thể làm sạch nước khỏi vi khuẩn gây bệnh, cung cấp chomang đến cho người tiêu dùng một sản phẩm hoàn toàn tinh khiết.

Tạo ra nguồn cung cấp nước khẩn cấp, có thể được sử dụng trong trường hợp mất nguồn nước chính hoặc hỏa hoạn, là một chức năng bổ sung khác của tháp nước.

Công việc của tháp với tính năng tự động phát sáng

Nguyên lý hoạt động của tháp nước với máy bơm tự động thực tế không khác gì sơ đồ hoạt động đã được chúng tôi mô tả trước đó. Ngoại lệ duy nhất là thực tế là trong một hệ thống như vậy không có trạm bơm như vậy. Chức năng của nó được thực hiện bởi một máy bơm điện nhỏ gọn.

Khi mực nước trong bể giảm xuống dưới giá trị ngưỡng, hệ thống tự động hóa sẽ gửi tín hiệu và máy bơm bắt đầu bơm nước vào bể. Sau khi bình đầy, hãy đợi cho đến khi mực chất lỏng giảm xuống một lần nữa.

Hệ thống như vậy được sử dụng thường xuyên nhất ở các khu vực tư nhân và ngoại ô. Phao hoạt động như một chỉ báo về mức chất lỏng, khi rơi gần đến đáy, đóng các tiếp điểm và đưa ra tín hiệu cho rơ le, nếu không nó đã điều khiển hoạt động của máy bơm.

Định nghĩa các đặc điểm

Để hệ thống thực hiện đúng nhiệm vụ của mình, điều cần thiết là chiều cao của tháp nước phải lớn hơn chiều cao của bất kỳ cấu trúc được bảo dưỡng nào khác. Đó là lý do tại sao người ta thường thấy bể nước trên nóc các tòa nhà nhiều tầng (đặc biệt là trong các bộ phim Mỹ). Nếu điều kiện này không được đáp ứng, thì việc đọng nước trong bể là có thể xảy ra.

Một thông số quan trọng khác của tháp nước là thể tích của bể làm việc. Chỉ số này được xác định bởi lưu đồnước của người tiêu dùng. Thông thường, kích thước của vật chứa được lựa chọn để chất lỏng tích lũy đủ để sử dụng trong cả ngày. Trong trường hợp này, máy bơm sẽ chỉ hoạt động vào ban đêm, điều này sẽ giúp giảm tải cho lưới điện.

Đặc điểm thiết kế kem nền

Chiều cao của tháp và thể tích của bể ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành của tháp. Và chúng ta không nói nhiều về chi phí của kết cấu hỗ trợ và hồ chứa, mà là về giá của nền móng. Trước khi chọn loại và độ sâu của móng, một tính toán được thực hiện không chỉ đối với tải trọng tĩnh mà còn đối với tải trọng động - trong quá trình lấp đầy bể, các rung động có thể xảy ra làm mất cân bằng kết cấu.

Độ ổn định cũng được tính toán có tính đến ảnh hưởng của tải trọng gió. Tháp càng cao, nó sẽ càng lệch khỏi mặt phẳng thẳng đứng khi có gió mạnh và gió giật mạnh. Đung đưa, tháp sẽ bắt đầu “xáo trộn” nước, sóng xuất hiện làm tăng áp suất cho phép của tháp nước lên chân tháp nhiều lần. Kết quả là cấu trúc sẽ sụp đổ.

Vì vậy, khi lắp đặt ngay cả một ngôi nhà ở nông thôn, đừng bỏ qua sự giúp đỡ của các chuyên gia. Bằng cách chi tiền ngay bây giờ, bạn có thể yên tâm về độ tin cậy và hiệu suất của tháp nước của bạn trong tương lai.