מגדל מים: עקרון הפעולה, מטרה, מאפיינים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מגדל המים הוא העיצוב הפשוט ביותר שנועד לוויסות אוטונומי של זרימת מים ולחץ במערכת האינסטלציה. עקרון הפעולה הפשוט של מגדל המים קבע את השימוש הנרחב בו.

סוגי מגדלי מים

עיצובים כאלה שימשו את האנושות במשך כמה מאות שנים. שיא הפופולריות שלהם נופל בסוף המאה ה-19 - המחצית הראשונה של המאה ה-20. באותה תקופה הם שימשו במחסנים ובתחנות לשירות קטרי קיטור. מאז, הם איבדו את משמעותם, אבל עדיין משמשים, למשל, לאספקת מים אוטונומית לאזורים פרבריים או למפעלי תעשייה.

מגדלי המים הראשונים נבנו בעיקר מלבנים אדומות, לעתים רחוקות יותר מעץ. ואז הופיעו מבני בטון מזוין. במחצית השנייה של המאה ה-20, המדען רוז'נובסקי הציע את עיצובו מיריעות פלדה.

המגדל של רוז'נובסקי נראה מאוד דומה לרימון עם ידית. קוטר בסיס מגדל המים קטן פי 1.5-2 מקוטר המיכל.היתרונות של עיצוב זה הם מהירות הרכבה גבוהה (צילינדרים חלולים מרותכים מיריעות פלדה) והתקנה קלה באתר, כמו גם משקל נמוך יחסית.

כעת עבור אספקת מים, מותקנים לרוב מיכלים בודדים בצורה של מיכלי מתכת נפחיים. עמודי פלדה או בטון מזוין משמשים כתמיכה.

עקרון מגדל המים

הפעולה של מגדל המים הייתה בלתי אפשרית אלמלא תופעת השוויון הלחץ בכלים מתקשרים, או שיווי משקל הידרוסטטי. בהשפעת כוח המשיכה, המים במיכל עוקרים את הנוזל מהצינורות עד שהלחץ במיכל הופך שווה ללחץ במערכת הצנרת. זה היה הבסיס להפעלת מגדלי מים לפני הופעתן של משאבות חשמליות.

עם הופעתן של משאבות חשמליות, תכנית העבודה שלהן השתנתה במקצת. אם קודם לכן הם היו מקורות המים העיקריים במערכת, כעת הם החלו למלא תפקיד של שמורה. תחנת שאיבה פועלת כ"ספק" של מים, המספקת לחץ דרך מערכת צינורות ישירות לצרכן.

במקביל, המשאבה שואבת מים למיכל המגדל עד שהוא מלא לגמרי או שהאוטומטיקה פועלת. ברגע של עומס שיא, כאשר צריכת המים היא מקסימלית, ותחנת השאיבה לא יכולה להתמודד עם העבודה, שסתום המיכל נפתח, ומים מתחילים לזרום למערכת מהעתודה. זה קורה עד שתחנת אספקת המים שוב מתחילה להתמודד עם חובותיה. לאחרכל המחזור חוזר על עצמו.

אלמנטים במגדל מים

ללא קשר לסוג ועיקרון הפעולה, מגדל המים מורכב מ-5-6 יחידות. מספר האלמנטים יכול להשתנות באופן משמעותי והוא נקבע על פי מטרת המתקן, מיקומו, ריחוק המקור הראשוני, איכות המים וקריטריונים נוספים.

בצורה כזו או אחרת, כל מגדל מכיל:

1. טנק - מיכל פלדה, בטון מזוין או פלסטיק בנפח של כמה עשרות עד כמה אלפי מטרים מעוקבים.
2. תמיכה - מסגרת או מבנה מונוליטי עשוי בטון מזוין, קורות פלדה או לבנים אדומות בגובה של לא יותר מ-25-30 מטר. זה חייב לשמור על המיכל מעל הרמה של כל צרכן.
3. אספקת מים אנכית - צינור אספקה המגיע מהמקור והיציאה, בקוטר 200 מ', המונח למערכת אספקת המים.
4. פתח אוורור - בתמונה של מגדל המים הוא מוצג עם חץ. יש צורך לשמור על נפח האוויר במיכל ולמנוע קיפאון מים.
5. תחנת שאיבה עם מערכות בקרה היא מבנה נפרד, הממוקם בדרך כלל מעל המקור.

ניתן להכניס לעיצוב מגדל המים מערכת סינון בדרגות שונות של טיהור מים וכן יחידת אוטומציה לשליטה במפלס הנוזל ולמנוע ירידתה לערך קריטי.

פונקציות עיקריות של מגדל המים

מעקרון הפעולה של מגדל המים נובע מהפונקציה העיקרית שלו -יישור לוח הזמנים של תחנת השאיבה. תארו לעצמכם מצב בו המשאבה מספקת מים ישירות, ללא חוליית ביניים בצורת מגדל מים.

לבקשת כל צרכן הוא נדלק ומכבה, כלומר עובד בצורה כאוטי. כתוצאה מכך, הבלאי של המנגנונים שלה גובר, צריכת האנרגיה הופכת לא אחידה, מה שמגביר את העומס על תחנת הכוח.

כתוצאה מכך, חברות שירות נאלצות להוציא כסף על תיקונים יקרים. כדי למנוע מכל זה לקרות, הם מתקינים מגדלי מים.

הפונקציה השנייה היא לשמור על לחץ בצנרת. מים הממוקמים בגובה ניכר, בהשפעת כוח הכבידה עצמם יוצרים את הלחץ הנדרש במערכת. כתוצאה מכך, העומס מוסר מתחנת השאיבה.

מטרה נוספת

מטרה אחרת ועקרון הפעולה של מגדל המים קשורים קשר הדוק. המים במקור עומדים לעתים רחוקות מאוד בתקנים הסניטריים שנקבעו, כך שאם הם משמשים לצרכים ביתיים או לשתייה, מגדל המים משמש כמפעל סינון.

מסננים גסים מובנים במערכת צינורות האספקה, אשר לוכדים מתכות כבדות, תחמוצות ברזל ועופרת, חול ומזהמים אחרים. במיכל, האח מתמקם והופך נקי עוד יותר. מערכת מחסניות הניקוי המותקנות על אספקת המים יכולה לטהר מים מחיידקים פתוגניים, לספק ללצרכן מוצר טהור לחלוטין.

יצירת אספקת מים לשעת חירום, שניתן להשתמש בה במקרה של תקלה במערכת המים או שריפה, היא פונקציה נוספת של מגדל המים.

עבודת המגדל עם משאבה אוטומטית

עקרון הפעולה של מגדל מים עם משאבה אוטומטית כמעט ואינו שונה מתכנית העבודה שתוארה על ידינו קודם לכן. היוצא מן הכלל היחיד הוא העובדה שבמערכת כזו אין תחנת שאיבה ככזו. תפקידו מבוצע על ידי משאבה חשמלית קומפקטית.

כאשר מפלס המים במיכל יורד מתחת לערך הסף, מערכת האוטומציה שולחת אות, והמשאבה מתחילה לשאוב מים לתוך המיכל. לאחר שהמיכל מלא, המתן עד שמפלס הנוזל יירד שוב.

מערכות כאלה משמשות לרוב באזורים פרטיים ופרבריים. מצוף פועל כאינדיקטור למפלס הנוזל, אשר נופל כמעט עד התחתית, סוגר את המגעים ונותן אות לממסר, אחרת הוא כבר שולט על פעולת המשאבה.

הגדרת מאפיינים

כדי שהמערכת תבצע את תפקידיה כראוי, יש צורך שגובה מגדל המים יהיה גדול מגובהו של כל מבנה אחר. לכן ניתן לראות לרוב מיכלי מים על גגות בניינים רב קומות (במיוחד בסרטים אמריקאים). אם תנאי זה לא מתקיים, אזי תיתכן קיפאון של מים במיכל.

פרמטר חשוב נוסף של מגדל מים הוא נפח מיכל העבודה. אינדיקטור זה נקבע על ידי תרשים הזרימהמים על ידי הצרכנים. בדרך כלל גודל המיכל נבחר כך שהנוזל המצטבר מספיק לשימוש לאורך היום. במקרה זה, המשאבה תפעל רק בלילה, מה שיפחית את העומס על רשת החשמל.

תכונות עיצוב הקרן

גובה המגדל ונפח המיכל משפיעים ישירות על עלות המגדל. ואנחנו מדברים לא כל כך על עלות המבנה התומך והמאגר, אלא על מחיר הקרן. לפני בחירת סוג ועומק התשתית, נעשה חישוב לא רק לעומס הסטטי, אלא גם לדינמי - במהלך מילוי המיכל עלולות להיווצר רעידות שיביאו לאיזון המבנה.

היציבות מחושבת גם תוך התחשבות בהשפעת עומס הרוח. ככל שהמגדל יהיה גבוה יותר, כך הוא יחרוג מהמישור האנכי ברוחות חזקות וערבות. מתנדנד, המגדל יתחיל "להפריע" למים, יופיעו גלים שיגבירו את הלחץ המותר של מגדל המים על הבסיס מספר פעמים. כתוצאה מכך, המבנה יקרוס.

לכן, כאשר מתקינים אפילו בית כפרי, אל תזניחו את עזרתם של אנשי מקצוע. על ידי הוצאת כסף עכשיו, אתה יכול להיות שקט נפשי לגבי האמינות והביצועים של מגדל המים שלך בעתיד.