Univerza v Ljubljani

Fakulteta za matematiko in �ziko

Oddelek za �ziko

Hidravli£ni oven

Seminar

Avtor: Marko KozincMentor: doc. dr. Daniel Sven²ek

Ljubljana, marec 2014

Povzetek

V seminarju sta predstavljena zgradba in osnovni princip delovanja hidravli£nega ovna. Po-drobneje je opisan hidravli£ni udar. Osnovna ena£ba, ki opisuje delovanje hidravli£negaovna, pove, da je sprememba tlaka ∆p sorazmerna s spremembo hitrosti toka ∆v, gostototeko£ine ρ in hitrostjo ²irjenja tla£nega vala c. Podani sta zvezi za hitrost ²irjenja tla£negavala pri togih in proºnih ceveh. Obravnavana sta primera hitrega in postopnega zapiranjazasuna. Na koncu je nakazano, kako poi²£emo razvoj tlaka in hitrosti ob poljubnem £asuin za poljuben presek cevi preko dinami£ne in kontinuitetne ena£be, ki predstavljata sis-tem nelinearnih parcialnih diferencialnih ena£b hiperboli£nega tipa, ki jih re²imo z metodokarakteristik.

Kazalo

1 Uvod 2

2 Hidravli£ni oven 2

2.1 Zgradba hidravli£nega ovna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.2 Princip delovanja hidravli£nega ovna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Hidravli£ni udar 3

3.1 Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.2 Opis vodnega udara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Osnovne ena£be . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.3.1 Nadtlak in sprememba hitrosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.3.2 Hitrost propagacije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.3.3 Hitro in postopno zapiranje zasuna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.4 Diferencialne ena£be . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4 Zaklju£ek 11

1 Uvod

�e se vrnemo nekoliko let nazaj in si sku²amo predstavljati, kako je bilo pred ve£ desetletij prinas ali pa je ²e danes v nerazvitem svetu, si teºko predstavljamo razmere pri oskrbi z vodo.Ljude, ki so ºiveli ob rekah in potokih ali pa so imeli doma vodnjake, so bili v neprimernobolj²em poloºaju kot tisti, ki so ºiveli v gorskih in hribovskih vaseh. Takrat so morali vodoiz dolin prinesti z vedri in brentami, kar je bilo zamudno in zelo naporno. V tistih £asih ²eniso poznali elektrike, ki dandanes uspe²no ºene elektri£ne £rpalke, te pa potiskajo vodo dovseh ²e tako zakotnih vasi. Namesto £rpalk je ljudem prisko£il na pomo£ hidravli£ni oven,ki ima podobno vlogo kot £rpalka, le da ne potrebuje elektrike. V hidravli£ni oven dotekavoda, sam pa manj²o koli£ino vode potisne v vi²je leºe£i predel. Seveda oven ne pre£rpa vsevode, ampak je gre nekaj v izgubo [1].

2 Hidravli£ni oven

2.1 Zgradba hidravli£nega ovna

Poenostavljen sistem, v katerega je vgrajen hidravli£ni oven, je prikazan na sliki 1. Sestava-vljen je iz naslednih delov: A - spodnji zbiralnik (izvir), B - dovodna cev, C - udarni ventil,zasun, D - nepovratni ventil, E - ekspanzijska posoda, F - odto£na cev, G - zgornji zbiralnik(rezervoar), K - varnostni ventil. Razdalja H je vi²inska razlika med hidravli£nim ovnom inzgornjim zbiralnikom, razdalja h pa vi²inska razlika med hidravli£nim ovnom in spodnjimzbiralnikom.

2

Slika 1: Preprosta zgradba hidravli£nega ovna [5].

2.2 Princip delovanja hidravli£nega ovna

Naloga hidravli£nega ovna je, da pre£rpa vodo iz spodnjega zbiralnika v zgornji zbiralnik.Voda izteka iz spodnjega zbiralnika in doteka po dovodni cevi v hidravli£ni oven. Tlak priudarnem ventilu je pribliºno enak zra£nemu, saj je udarni vrntil na za£etku odprt. Zato sepotencialna energija, ki jo ima voda v spodnjem zbiralniku, pretvori v kineti£no energijo.Ko prite£e voda v hidravli£ni oven, se udarni ventil zapre, zato hitrost vode pade na ni£, tlakpa se pove£a. Temu pojavu pravimo hidravli£ni udar. V mirujo£i vodi se pojavi tla£ni val,ki se giblje stran od udarnega ventila. Tlak v hidravli£nem ovnu je tako velik, da se odprenepovratni ventil, voda pa vstopi v ekspanzijsko posodo in v odto£no cev ter te£e dalje protizgornjemu zbiralniku.

Tlak v dovodni cevi pade na za£etno vrednost, saj se voda za£ne ponovno gibati. Odprese tudi udarni ventil. Ko postane hidrostati£ni tlak v odto£ni cevi ve£ji od tlaka v dovodnicevi, se nepovratni ventil zapre. Voda v dovodni cevi postopoma ponovno doseºe dovoljveliko hitrost, zato se udarni ventil ponovno zapre in zgodba se ponovi.

Ekspanzijska posoda ²£iti celoten sistem pred po²kodbami, ki bi lahko nastale zaradimo£nih ta£nih sunkov. V ekspanzijski posodi je zrak, ki se, ko se odpre nepovratni ventil,skr£i. Ko se nepovratni ventil ponovno zapre, se zrak raz²iri in potisne vodo po odto£ni ceviproti zgornjemu zbiralniku.

3 Hidravli£ni udar

3.1 Uvod

V ceveh, kjer te£e voda pod tlakom, vsaka sprememba pretoka na za£etku ali koncu odsekacevi povzro£i tla£ne valove v teko£ini, ki se ²irijo v obe smeri. Ta pojav imenujemo hidra-

3

vli£ni udar oz. vodni udar v primeru, ko se po ceveh pretaka voda. Vodni udar nastanev tal£nih cevovodih elektratn, v vodovodnem omreºju, v namakalnih sistemih, zaradi spre-memb pretoka pri obratovnju £rpalk itd. Pri hidravli£nem ovnu nastane zaradi zapiranjaudarnega ventila.

Neºeleni vplivi vodnega udara lahko ustavijo obratovanje sistemov, npr. v hidroelektrar-nah, £rpalnih sistemih, in po²kodujejo elemente sistema, npr. po²kodba cevovoda. Obreme-nitve vodnega udara v dopustnih mejah lahko doseºemo z ustreznim krmiljenjem obratoval-nih reºimov, vgradnjo elementov za blaºitev vodnega udara ali prerazporeditvijo elementovcevnega sistema.

3.2 Opis vodnega udara

Pojav vodnega udara bomo analizirali na primeru vodoravne cevi dolºine l, ki povezujerezervoar na levi in ventil - zasun na desni strani. Cev ima konstanten presek in enakodebelino stene po celotni njeni dolºini. �e ob nekem £asu prekinemo odtekanje vode po cevitako, da zasun zapremo, se zaradi vztrajnosti dotekajo£e vode stisne cilinder vode, ki je tik obzasunu. Na tem mestu se cev zaradi pove£anega tlaka nekoliko raz²iri, odvisno od materiala,iz katerega je cev. Nadaljni dotok stiska nove cilindre vode in jih nabija drugega na drugega.Posledi£no se pove£uje presek cevi v nasprotni smeri, kot doteka voda. Raz²irjanje cevi in valnadtlakov se kot elasti£ni val ²iri s hitrostjo c. Hitrost je odvisna od premera cevi, debelinestene, na£ina vgraditve, materiala cevi in od lastnosti teko£ine v cevi.

Slika 2: Faze hidravli£nega udara.

Slika 2 prikazuje dest razli£nih stanj, ki jih opazimo, £e se zasun zapre ob £asu t = 0.�as µ = 2l

cimenujemo faza. To je £as, ki prete£e od rojstva elasti£nega vala pri zasunu do

povratka na isto mesto. Tlak pri odboju elasti£nega vala od mesta, kjer je tlak konstanten(rezervoar), vedno spremeni svoj predznak (nadtlak se odbije kot podtlak in obratno), odmesta, kjer so hitrosti v = 0 (zasun), pa se val odbije brez spremembe predznaka (nadtlakkot nadtlak, podtlak kot podtlak). To je podobno kot valovanje na vrvi, kjer se na prostemkoncu hrib odbije kot hrib in dolina kot dolina, na vpetem koncu ps se hrib odbije kot dolina

4

in dolina kot hrib. �e se zasun zapre v trenutku, se pri zasunu in vzdolº cevi pojavijomaksimalni podtlaki, ki ustrezajo polnemu vodnemu udaru.

Ob £asu t < 0 ima voda po celotni cevi enako hitrost v, tlak je enak p0. Ko ob £asut = 0 zapremo zasun, se pojavi nadtlak ∆p, ki se kot val ²iri proti rezervoarju. Meja medobmo£jem, kjer je voda ustavljena (v = 0) in obmo£jem, v katerem voda ²e te£e s hitrostjov, se pomika proti rezervoarju s hitrostjo c. To se dogaja v £asovnem intervalu 0 < t < l

c,

ob £asu t = lcpa je voda zaustavljena v celotni cevi in izpostavljena nadtlaku ∆p. Ob £asu

t = lc

+ dt stisnjena voda deluje kot vzmet in se za£ne raztezati in te£i s hitrostjo v protirezervoarju. Tlak pade na za£etno vrednost p0. Na odseku, ki ga val sprostitve tlaka ²e nidosegel, voda ²e vedno miruje pod nadtlakom ∆p. Ob £asu t = µ = 2l

cje po vsej cevi tlak p0,

voda pa se giblje s hitrostjo v proti rezervoarju. Ob £asu t = µ = 2lc

+ dt se voda, ki se gibljestran od ventila, v trenutku zaustavi. Pojavi se podtlak −∆p, ki se ²iri proti rezervoarju inzaustavlja tok vode. Voda ob £asu t = 3µ

2miruje po vsej cevi pri podtlaku −∆p. Vodni stolp

se obna²a kot raztegnjena vzmet, zato za£ne ob £asu t = 3µ2

+ dt voda te£i iz rezervoarjaproti ventilu. Zopet se za£ne gibati proti ventilu s hitrostjo v, proti zasunu se ²iri tudi tla£nival. V cevi je zopet tlak p0, voda pa se giblje s hitrostjo v proti zasunu tako kot na za£etkuob £asu t < 0.

�e se zasun ne zapre v trenutku, lo£imo dva primera. �e je £as zapiranja kraj²i od fazeµ = 2l

c, se pri zasunu in vzdolº dolo£enega odseka cevi ²e vedno pojavljajo maksimalni nad-

tlaki, ki ustrezajo polnemu vodnemu udaru. Dolºina odseka cevi, kjer se pojavijo maksimalninadtlaki, je odvisna od dolºine cevi l, od hitrosti zapiranja in od hitrosti potovanja tla£negavala c. �e je £as zapiranja dalj²i od faze µ = 2l

cin je zapiranje linearno, kar pomeni, da se

pretok skozi zasun zmanj²uje linearno, se maksimalni nadtlak zmanj²a tudi pri zasunu.

3.3 Osnovne ena£be

Ena£be, ki opisujejo vodni udar, se opirajo na naslednje predpostavke [2]:

a) spremembe prostornine zaradi vodnega udara oz. pove£anja tlaka so zelo majhne vprimerjavi z za£etno prostornino,

b) spremembe hitrosti so zelo hitre - trenutne (silo trenja lahko zanemarimo),

c) hitrost toka v je mnogo manj²a od hitrosti ²irjenja tla£nih valov c, kar pomeni, da jehitrost propagacije elasti£nega vala neodvisana od intenzitete in smeri toka teko£ine.

3.3.1 Nadtlak in sprememba hitrosti

Slika 3 prikazuje tla£ni val ob £asu t, ki je oddaljen od zasuna za razdaljo s. V £asu dt se£elo vala premakne za ds. Dinami£na ena£ba za del£ek teko£ine se glasi

dv

dt=∑

f − 1

ρ

∂p

∂x, (1)

kjer drugi £len predstavlja gostoto sil, ki delujejo na del£ek teko£ine.

5

Slika 3: Poloºaj £ela tla£nega vala ob £asu t in t+ dt.

Ko upo²tevamo zgornje predpostavke, dobimo za del£ek teko£ine z maso dm = ρSds,kjer je S presek cevi

−δpSdt = ρdsSδv,

ter osnovno diferencialno ena£bo hidravli£nega udara

δp = −ρcδv, (2)

kjer je c = dsdt

hitrost ²irjenja vala. Zveza med spremembo hitrosti in spremembo tlakaje linearna, zato nam omogo£a uporabo superpozicije. Nadtlaki in podtlaki, ki so posledicapremikanja zasuna, se algebersko se²tevajo. Prirastek tlaka je neodvisen od za£etnega stanja.Iz ena£be (2) opazimo, da se pri hidravli£nem udaru tlak v cevi pove£a, ko se zasun zapre,zato se hitrost zmanj²a. Ker je pove£anje tlaka v hidrodinamiki pomembnej²e, se smatrata primer kot normalen. Hidravli£ni udar se nana²a na tak²en pojav, pri katerem se zasunzapre oz. odpre tako, da povzro£i zmanj²anje hitrosti in pove£anje tlaka.

Ena£bo (2) integriramo od nekega za£etnega stanja p0, v0 do stanja p, v in dobimo

∆p = p− p0 = ρc(v0 − v) = ρc∆v. (3)

3.3.2 Hitrost propagacije

I²£emo analiti£ni izraz za hitrost propagacije motnje pri spremembi hitrosti ∆v v diferenci-alno kratkem £asu dt [2].

Stene cevi so toge

Kontiniutetna ena£ba se glasi

− ∂(ρSv)

∂xδx =

∂(ρS)

∂tδx. (4)

Sprememba mase v prostornini Sds = Scdt je enaka masi vode, ki prite£e skozi presek S. Zuporabo kontinuitetne ena£be in dejstva, da je v � c, dobimo, da je

∆ρ

ρ=

∆v

c= ∆pχ,

6

kjer je χ stisljivost vode. Uporabimo ena£bo (3) in dobimo zvezo

c =

√1

ρχ.

To je ena£ba za hitrost zvoka v vodi, ki zna²a pribliºno c ≈ 1400ms.

�e nimamo toge cevi, ampak elasti£no cev s polmerom D, debelino sten δ in elasti£nostjoE, dobimo za hitrost tla£nega vala izraz [3]

c =

√K

ρ

1√1 + KD

Eδ

.

Za jeklene cevi zna²a drugi faktor v gornjem izrazu pribliºno 1√2, kar pomeni, da hitrost

tla£nih valov v proºnih ceveh zna²a c ≈ c0√2≈ 1000m

s. Hitrost tla£nih valov je tudi v proºnih

ceveh dovolj velika v primerjavi s hitrostjo teko£ine v, da ²e vedno velja v � c.

3.3.3 Hitro in postopno zapiranje zasuna

Hitro zapiranje

O hitrem zapiranju govorimo takrat, kadar je £as zapiranja zasuna kraj²i od tz = 2lc. Naj bo

zapiranje linearno (pretok skozi zasun se zmanj²uje linearno), £as zapiranja pa tz < 2lc. Kako

se tlak ob zasunu spreminja s £asom, prikazuje slika 4. Ker se hitrost linearno zmanj²uje,tlak linearno nara²£a in ob £asu t = tz doseºe maksimalno vrednost ∆pmax = ρcv. Ob £asut = 2l

ctla£ni val spremeni predznak, zato se vrne kot podtlak. Za£etnemu valu nadtlaka

sledi ob £asu t = 2lcval podtlaka in ob £asu t = 4l

cponovno val nadtlaka. Slika 4 prikazuje

dajanski tlak pri zasunu, ki ga dobimo kot superpozicijo tla£nih valov [2].

Slika 4: Sprememba tlaka pri hitrem zapiranju zasuna.

Zvezo med tlakom in spremembo hitrosti, ki jo podaja ena£ba (3), smo izpeljali s pomo£joohranitvenega zakona za gibalno koli£ino. Do enake zveze pridemo tudi preko ohranitvenega

7

zakona za energijo. Obravnavajmo primer, ko smo v limiti trenutnega zapiranja ventila intoge cevi. Od ventila, kjer se teko£ina v trenutku ustavi, se v smeri nazaj ²iri zvo£ni val -valovno £elo. Ker se energija ohranja, lahko re£emo, da gre kineti£na energija teko£ine predustavitvijo v energijo akusti£nega vala po ustavljanju. Zapi²emo lahko

Wkin = Wakust,

kjer je akusti£na energija Wakust = wV = wSct, gostota energije zvoka w = jcin gostota

zvo£nega toka j = δp2

2ρc. Vse skupaj vstavimo v zgornjo ena£bo

m∆v2

2=δp2

2ρcSct,

upo²tevamo ²e, da je t = sc, V = Ss in zopet dobimo za amplitudo tla£nega vala ena£bo (3).

Postopno zapiranje

�e je £as zapiranja zasuna dalj²i od tz = 2lc, je zapiranje postopno. Tudi v tem primeru

naj bo zapiranje linearno, £as zapiranja pa tz > 2lc. S pomo£jo superpozicije pozitivnih in

negativnih valov opazimo, da nastane maksimalni nadtlak v £asu t = µ = 2lc. Iz podobnih

trikotnikov 4OAC in 4OA′C ′ na sliki 5 vidimo, da je tlak

∆pmax = ∆p0µ

tz= ρcv0

2l

ctz,

∆pmax = 2ρlv0tz, (5)

kar poznamo pod imenom Michaudova formula [2]. V tem primeru nadtlak ni odvisen odhitrosti raz²irjanja tla£nega vala c, ampak od hitrosti zapiranja zasuna tz. Potrebno se jezavedati, da ena£ba (5) velja samo takrat, kadar je £as zapiranja zasuna t > 2l

c, tako da

amplituda tlaka ne more v neskon£nost.

3.4 Diferencialne ena£be

Do sedaj smo se ukvarjali s posameznimi problemi vodnega udara. Sedaj pa ºelimo pokazatipot do re²itve splo²nega problema, ki bo podajala razvoj tlaka in hitrosti ob poljubnem£asu in za poljuben presek cevi, zajemala pa naj bi tudi vpliv upora pri toku po cevi.Spremenljivki, s katerima bomo popolnoma opisali tok teko£ine, sta hitrost teko£ine skozipresek cevi v in tlak p, oziroma ekvivalentna tla£na vi²ina H. Neodvisni spremenljivki bostakoordinata x in £as t. Izhajali bomo iz dinami£ne ena£be in kontinuitetne ena£be, ki ju bomozapisali za kratek teko£inski steber v cevi [3]. Koe�cient trenja med teko£ino in cevjo najbo sorazmeren s kvadratom hitrosti toka.

Dinami£no ena£bo (1) smo ºe zapisali. Za odsek cevi δx v smeri x jo ponovno zapi²emo

dv

dt=∑

fx −1

ρ

∂p

∂x. (6)

8

Slika 5: Sprememba tlaka pri postopnem zapiranju zasuna.

Slika 6: Prerez cevi v navpi£ni ravnini. Cev je nagnjene za kot θ glede na vodoravno ravnino,A in B sta preseka cevi na razdalji δx, H je ekvivalentna tla£na razlika, z pa navpi£nakoordinata.

Zadnji £len v zgornji ena£bi predstavlja ploskovno porazdeljene sile na enoto mase, to sopovr²inske sile stati£nega tlaka. �len

∑fx sestavljata gostota sila teºe na enoto mase fg =

g sin θ in gostota sila trenja na enoto mase ftr = −λ v2

2D, ki je produkt striºne napetosti τ0 in

povr²ine odseka cevi πDδx. Striºno napetost izrazimo po empiri£ni ena£bi τ0 = λρv2

8, kjer

je λ koe�cient trenja. Upo²tevamo ²e, da je p = γ(H − z), kjer je γ = ρg, sin θ = − ∂z∂x

in izena£be (6) dobimo

dv

dt+ g

∂H

∂x+λv2

2D= 0.

�e razpi²emo totalni diferencial hitrosti v parcialnega in advekcijskega ter upo²tevamo, damora tretji £len vedno obdrºati smer, ki je nasprotna hitrosti, dobimo dinami£no ena£bo vkon£ni obliki

∂v

∂t+ v

∂v

∂x+ g

∂H

∂x+λv|v|2D

= 0. (7)

9

Kontinuitetna ena£ba nam pove, da je £asovna sprememba mase v elementu volumnaSδx enaka neto masnemu pretoku skozi povr²ino elementa. Ena£bo (4) razvijemo, delimo zρS in vse £lene uredimo na levi strani ter dobimo

v

S

∂S

∂x+

1

S

∂S

∂t+v

ρ

∂ρ

∂x+

1

ρ

∂ρ

∂t+∂v

∂x= 0

1

S

dS

dt+

1

ρ

dρ

dt+∂v

∂x= 0.

V prej²nem poglavju smo omenili vpliv proºnosti cevi na hitrost ²irjenja tla£nega vala. Na-petost v steni cevi s polmerom D, debelino sten δ in tlakom v notranjosti p lahko zapi²emo

dσ

dt=D

2δ

dp

dt.

Ob upo²tevanju Hookovega zakona σ = εE, kjer je ε speci�£ni raztezek in E modul elasti£-nosti materiala cevi dobimo

dε

dt=

D

2δE

dp

dt,

kjer je speci�£ni raztezek oboda dr = dεD2. Pove£anje preseka je dS = πDdr = πDdp D

2δED2

in tako je1

S

dS

dt=

D

δE

dp

dt.

Stisljivost vode, izraºena z gostoto, je po de�niciji

χ =dρ/ρ

dp,

zato lahko napi²emo1

ρ

dρ

dt= χ

dp

dt.

Kontinuitetna ena£ba dobi obliko

D

δE

dp

dt+ χ

dp

dt+∂v

∂x= χ

dp

dt

(1 +

D

χδE

)+∂v

∂x= 0.

Vstavimo ²e1

χρ(1 + D

χδE

) = c2

in dobimo1

ρ

dp

dt+ c2

∂v

∂x= 0.

Ko upo²tevamo ²e, da je p = ρg(H − z) dobimo kontinuitetno ena£bo v kon£ni obliki

c2

g

∂v

∂x+ v

∂H

∂x+∂H

∂t+ v sin θ = 0. (8)

10

Dinami£na ena£ba in kontinuitetna ena£ba predstavljata sistem nelinearnih ena£b prvegareda hiperboli£nega tipa. Re²evanje diferencialnih ena£b takega tipa se lotimo z metodokarakteristik. Ker bomo obravnavali pojav s kratkim trajanjem in tudi v prizmati£nih ceveh,bo ta metoda dovolj natan£na in ne preve£ komplicirana. Na²a naloga je, da dolo£imo neznanifunkciji H(x, t) in v(x, t) iz sistema ena£b (7) in (8).

Ko se gibljemo s £elom tla£nega vala velja, da sa se hitrost in tlak ne spreminjata, zatovelja dH = 0 in dv = 0. Tako dobimo re²itev

dx

dt= v + c

dx

dt= v − c.

(9)

Za re²itev dobimo ²e dve ena£bi karakteristik [3]

dH

dt+c

g

dv

dt+ v sin θ +

cλv|v|2gD

= 0,

dH

dt− c

g

dv

dt+ v sin θ − cλv|v|

2gD= 0.

(10)

Dobili smo ²tiri enea£be karakteristik. Ena£bi (9) dolo£ata potovanje £ela elementarnih va-lov. Iz njih lahko dolo£imo mesto in £as sre£anja dveh elementarnih valov. Drugi dve ena£bi(10) pa dolo£ata tla£no vi²ino H in hitrost v, ki nastaneta na mestu sre£anja. Re²ujemojih numeri£no s pomo£jo ra£unalnikov [3], [4]. Ker je hitrost toka v zanemarljivo majhna vprimerjavi s hitrostjo ²irjenja elementarnih valov c, lahko v ena£bi (9) v zanemarimo in jenaklon karakteristik konstanten.

4 Zaklju£ek

Hidravli£ni oven je naprava, ki lahko pre£rpa vodo v vi²je leºe£e predele. Koli£ina pre£r-pane vode je odvisna od presekov cevi, tla£ne vi²ine in kon�guracije terena. Trºi²£e ponujarazli£no velike hidravli£ne ovne, ki imajo razli£ne kapacitete, preseke cevi in tla£ne vi²ine.Najzmoglivej²i ovni lahko pre£rpajo vodo ve£ kot 300m visoko. Hidravli£ni oven deluje naprincipu vodnega udara. Ker lahko v ekstremnih primerih nastanejo zaradi vodnega udaraogromni nadtlaki, ki lahko po²kodujejo vodni sistem, je potrebno paziti pri konstrukcijitak²nih sistemov.

Izkoristek ovna je odvisen od mnogih parametrov npr. od kon�guracije terena, materiala,naklona dovodne cevi, padca primarnega voda, velikosti cevi itd. Ko je razmerje vi²inskihrazlik h : H = 1 : 2, lahko izkoristek zna²a pribliºno 35%, pri razmerju h : H = 1 : 9 pa leokoli 1, 3%.

Hidravli£ni oven so izpodrinile elektri£ne £rpalke, ki imajo bolj²i izkoristek in so sedajrelativno poceni. Dandanes so se ohranili v nerazvitem svetu, pri nas pa se uporabljajopredvsem za oskrbo manj²ih porabnikov. Npr. v hribovitem svetu za oskrbo posameznih

11

hi² s pitno vodo, za oskrbo vikendov in zidanic, priljubljen pa je tudi med vrti£karji, ki gauporabljajo za zalivanje vrtnin. Izdelava hidravli£nega ovna je relativno preprosta, samovzdrºevanje pa je poceni.

Literatura

[1] Andrej Likar, Klepec, Presek, 1994, 22/2, 70�73.

[2] Mladen Boreli, Hidraulika, Gra�evinski fakultet univerziteta u Beogradu, Beograd, 1984.

[3] Rudi Rajar, Hidravlika nestalnega toka, Fakulteta za arhitekturo , gradbeni²tvo in geo-dezijo, Ljubljana, 1980.

[4] J. F. Douglas, J. M. Gasiorek in J. A. Swa�eld, Fluid Mechanics, 3rd edition, LongmanScienti�c & Tehnical, 1995.

[5] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ram_Pump.png?uselang=sl (30.12.2013).

[6] http://www.ung.si/~arcon/fizikawww/gradivo/zanimivosti/hidravlicni_oven.pdf (1.2.2014).

12