Гидразин

Гидразин, N2H4, или иначе диа-мид, H2N.NH2, получается при нагре-вании диазоуксусного эфира или триазо-уксусной кислоты с водою или мине-ральн. кислотами. Безводный Г. представляет безцветную жидкость, уд. в 1,01, кип. при 113,5°, застыв. около 0°Ц, слабое основание, обладающее сильными восстановительными свойствами; гидрат его (N2H4. Н20) представляет дымящуюся жидкость, застыв. при t° ниже—40°, кипящую при 118,5°, уд. в 1,03 при 21°, сильное основание, почти без запаха, с щелочным вкусом, в пустоте разлагается при 143°, под атмосф. давл. при 183°; стекло и каучук ей разъедаются; при действии окиси бария она выделяет свободный Г., который сильно дымит на воздухе. С кислотами Г. дает прочные соли, которые легко кристал-

Гидравлический тарань,

Для приведения в действие Г. т. не нужно никакого иного двигателя, кроме текущей воды, что и делает эту машину очень удобной там, где есть затруднения в уходе за двигателями или в расходах на их постановку, на по, в небольших сельских хозяйствах и тому подобное. Г. т. изобретен в 179 г. французом Монгольфье. Схема его устройства показана на рисунке. В А имеется источник, вода которого отводится трубою в место В с понижением уровня на высоту h4. Здесь в конце тр“бы стоит клапан В, прижимаемый давдв-нием волы к < воему седлу Это такь наз. ударный клапан; он нагружен грузом так, чтобы гидростатическое давление на него было почти уравновешено. Впереди него на трубе стоит другой клапан С, нагнф-таиельный, открывающийся на ужу и ведущий воду че-рез воздушный нагнетательный колпак D в напорный резервуар Е. В этом заключается все устройство. Иногда опо дополняется небольшим воздушным клапаном, который ставят на рабочей трубе АВ где-ниб. под клапан м С: он открывается внутрь трубы, и его назначение — в устить в трубу АВ, а оттуда через клапан С в колпак D немного воздуха в те периоды, когда в трубе имеется разрежение, и таким образом пополнить убыль его в колпаке D, неизбежную благои вода хлынет из трубы в резервуар, но опять не вся сразу, а постепенно, от слоя к слою, восстановляя попутно свое первоначальное давление, первоначальный объём, а также позволяя трубе восстановить свою первоначальную форму. Когда последний слой в трубе близ клапана В начнет также оттекать, то сзади него-должно образоваться разрежение (допустим пока, что клапан В не может открываться), которое должно, во-первых, сейчас же затормозить этот оттекающий слой, во-вторых, оно приведет воду в состояние разрежения, то есть увеличит ея удельный объём, и может даже вызвать ея разрыв; в-третьих, стенки трубы должны сжаться. Эти состояния опять побегут внерх по трубе, к резервуару А, -пока не прекратится вытекание из нея и пока вся оиа не окажется наполненной разреженной водой, а стенки ея не сожмутся по всей ея длине. Рядом с резервуаром А эти состояния опять не могут удержаться и вода устремится из А в трубу, последовательно возвратит в ней все в первоначальное состояние, имевшееся до удара, и если клапан В, как было предположено, оставался закрытым, то образуется новый гидравлический удар и все фазы будут повторяться до тех пор, пока вся начальная энергия не израсходуется на внутренния трения

даря растворепия воздуха в протекающей воде.— Вместо нагнетательного клапана О иногда ставят скалку С|, входящую в другой насосный цилиндр М, имеющий -вой клапаны всасывающий Р и нагнетательный Q: совершенно подобно игре клапана С первой схемы, здесь будет перемещаться вверх и вниз скалка C1 и ттм заставит клапаны Р и Q открываться поочередно как во всяком насосе. Это позволяет вполне разделить рабочей воду от подав иемой и, например, пуская под Си гря ную воду из прачечной, поднимать ей через таран PMQ чистую питьевую.

Действие прибора основано на так называемом гидравлическом ударе, то есть на явлениях, происходящих в длинной трубе при внезапной остановке про-текающ“й в ней воды. Вкратце, эти явления таковы. После внезапного закрывания выпускного клапана В вся колонн воды в трубе АВ не может остановиться сразу, а делаеть это лишь постепенно. Естественно, что запас энергии в этой движущ йся колонне, или, как говорят, ея живая сила не пропадает, а вызывает соответствующия деформации как стенок трубы (оне растягиваются), так и самой воды (она сжимается). Проявившись вгиерные у клапана В в момент его закрывания, эти деформации постепенно, от слоя к слою, передаются вверх по трубе от В к А Когда оне д «идут до конца трубы А — а это время можно подечи ать, так какь скорость распространения этих состояний по длине трубы те ретически определяется,— окажется, что кся труба заполнена остановившейся сжат и водой, имеет повышенное „ударное“ давление,.! стенки ея растянуты а рядом стоит открытый резервуар А: ясно, что равновесие не может удержаться, |

в материале трубы и па трения, внешпее и внутреннее жидкости. Теоретическое рассмотрение этого явления (смотрите ниже) показывает, что величина ударного повышения давления, сверх госпо игтвовавшего в трубе до удара, пропорциональна погашенной ударом скорости в трубе и упомянутой выше скорости распространения описанных упругих явлений вдоль трубы и совершенно не зависит от длины и размеров трубы; последние имеют лишь косвенное влияние на ударное давление, так как скорость распространения ударн и волны зависит как от материала, из которого сделана труба, так и от отношен я толщины стенки к ея диаметру. Для чугунных труб небольшого диаметра (до 150mm) можно считать, что давление в трубе поднимается на4 атмосферы (4 kgr cmеt на кажлый фуг (0,305 mtr) потерянной ск р-сти. В трубах бо ее тонкостенных, а также в трубах, сделанных аз м итериалов более легко растягиваемых, то есть с меньшим коэффициентом упругости, эта величина меньше

Описанная простая схема ги иравлического удара для тарана видоизменяется и отчас и осложняется Во-первых, вслед за закрытием клапана В, вместе с повышением давления б трубе наступает момент, к«>гиа клапан о открывается. Этим прекращается даль-нешн ф повышение давления в трубе, но в то же иремя с хранятся в ней некоторая скорость воды, очевидно меньшая той, которая имелась в трубе при открытом к апане В. ппаче не М“Гло бы с-Храниться никакого повышения давления. Значить, во-первых, напорь h« и ужно выбирать непременно и же того, который соответствует полному ударному повышению давления, а во-вто(.ых, полезная подача воды тараном может составлять лишьи

Гидравлический таранчдсть того расхода, который вытекает из нея и при том тем меньшую, чем больше h2. Повышенное давление под клапаном С сохраняется за все то время, пока ударная волна бежит по трубе от С до А и обратно от А до С; к этому моменту волна принесет к С от резервуара состояние первоначального давления, а значит клапан С закроется. Чем длиннее труба АС, тем больше времени открыт клапан С, тем больше он подаст воды. И наоборот, так как на движение клапана С нужно время, то можно себе представить, что, при слишком короткой трубе, промежуток времени от достаточного повышения давления до начвла его понижения окажется настолько мал, что клапан С нс успеет открыться и подача окажется слишком мала. Старинное правило ЭИтельвейна, данное почти 100 лет назад, требует, чтобы длина I подводящей трубы была, не менее 10—15 mtr и удовлетворяла бы соотно

шению: l=h.-f 0,3 ;

Слишком длинная подводящаятруба, конечно, тоже нежелательна во избежание излишних потерь напора при протекании.

Второе отступление в таране от рассмотренной охемы состоит в наличности клапана В, который открывается, как только под ним наступает стремление к разрежению. Тут могут оказаться два случая: >пошшение давления в трубе таково, что в ней должно установиться давление или большее атмосферного, или меньшее; в первом случае, который имеет место при небольших ho, при открывшемся клапапе В вода сейчас же должна начать выливаться из-под него, своим течением подхватить его и закрыть себе выход. Но это легко может случиться еще тогда, когда состояние разрежения не успело еще распространиться >jio всей трубе; в таком случае течение установится более слабое, а потому вторичный удар, если и про-лзойдет, то тоже ослабленный, так что работа прибора будет парушена. Если же итожное давление после разрежения должно было бы оказаться меньше атмосферного, то, после открытия клапана В, оно не будет в состоянии упасть значительно ниже атмосфернаго; трубу поступит некоторое количество воздуха, вода в ней остановится под этим давлением, немного меньшим внешняго, и затем под влиянием напора hj вода устремится к клапану В, вытечет из негф, сейчас же подхватит его и закроет себе ход при полном течении во всей трубе АВ, то есть работа тарана при этом вполне обеспечена. Это вторая причина того, что напор h2 должен быть больше напора 1и4. Регулируя нагрузку клапана, можно заставить его открываться раньше или позже: легкий клапан откроется позднее, позволит достигнуть большого разрежевия, значит, позволить работать на большие напоры h2, зато оп удлшшит период разрежения, во время которого подача прерывается, значит, он уменьшит его производительность. Увеличивая нагрузку клапана (но, конечно, до известных пределов) можно увеличить подачу прибора,

уменьшая в то же время высоту подъема hs.

Для каждого прибора есть такие соотношения между подачей и полным расходом, между высотами ha и ht, которые приводят к наивыгоднейшему коэффициенту .полезного действия. По Эйтельвейпу последний (т)) зависит только от напоров и вычисляется так:

7) сг 1,12 —0,2 —Тараныустанавливаются дляработы и на очень небольших напорах ht; были случаи (лабораторного характера), когда рабочий напор достигал только 0,3 mtr и даже 30 тт Обычно хотят иметь ht больше 0,7 mtr и часто от 2 до 5 mtr. Строятся они на потребление рабочих расходов до 100 Jitrjsec, то есть до 8 ведер в секунду. Испытания даютиногда высокие значения коэффициентов полезного ден-ствия, доходящия до 0,9 для небольших моделей: часто эта величина получается около 0,75—0,8. Изготовлением таранов занимаются преимущественно французские фирмы, например, Durozoi, Decoeur и др., хотя, конечно, строят их везде; известны американские тараны Дуглас. См. Б. М. Бу Пекин, „Дешевое водоснабжение посредством тарана и водостолбовой машины“ ( 1912).

В дополнение к объясненной выше общей картине гидравлического удара, наблюдаемого всякий раз при быстрой остановке течения жидкости в длинной трубе, укажем, что повышение давления вследствие удара (Р kgrlmtr2) вычисляется по ур-ию:

Р _ Ив

7 ~ 9

Здесь есть вес единицы объёма жидкости (для воды и для mtr нужно считать у=1000); <е —ускорение тяжести; в — есть та скорость в трубе, которая погашена ударом, должна быть выражена в mtr I sec. Наконец×— тоже в mtr/sec — есть скорость распространения по длине трубы всех фаз удара. Эта скорость×вычисляется по ур-ию:

Здесь 7 и д имеют те же значения, что выше; D и & соответственно диаметр и толщипа стенки трубы; Е и К—модули упругости соответственно для материала стенки и для жидкости, наполняющей трубу; оба должны-быть выражены в кgr/mtr“. Обе формулы были получены проф. Н. Е. Жуковским теоретически и блестяще подтвердились на обширных опытах, произведепных им при содействии инж. Н. П. Зимина на Московском водопроводе в 1897 году. Те же ур-ия были получены позднее итальянским инженером Allievi (1901 год). Работу Жуковского см. на немецком языке в Трудах Спб. Академии наук за 1899 год, на русском языке в Бюллетенях Политехнического О-ва за 1899 г., № 5; кроме того опа подробно реферирована в журнале Annales des Ponts et Chaussdes за 1907 г., и цитируется во мног. учеб. гидравлики, рус. и иностр.

Кроме указанной выше простейшей схемы, явление. гидравлического удара может осложниться многими обсто-! ятельствами: теряемый на трение напор, освобождающийся при остановке воды, изменяет величину наибольшого давления; если на трубе, где проявляется удар, есть глухой отросток—тупик—, то в нем удар, проявляется с особой силой; всякое обстоятельство, обусловливающее некоторую величину давления—предохранительный клапан, отверстие, через которое может выливаться вода, открытая Пьезо метрическая труба, воздушные колпаки, водяные мешки (местные уширения натрубе)—все это влияет на величину ударного повышения давления. Состоя из ряда упругих колебательных движений, явление это может быть записано как Aiaj грамма изменения давления по времени во всякой данной точке трубы. Форма диаграммы вполне характерна. Если па трубе есть место, дающее утечку, то это отражается характерным изменением вида диаграммы, при том так, что можно найти но диаграмме расстояние места утечки от данной точки трубы. Отсылая за подробностями к указанным выше источникам, отметим, что в водопроводной практике явление Г. у. важно главным образом по отношению к определению прочных) размеров труб. В водопроводах же, ведущих воду-к гидравлическим установкам в целях утилизации, энергии, явление Г. у. имеет также большое влияние на» равномерность хода машин.

ЛлА Астровъелизуются, действуют, как сильные восстановители (так же, как и гидрат Г.), при накаливании дают ам-миачные соли, азот и водород, с азотистокислыми солями выделяют азот. В Г. атомы водорода могут быть замещены спиртовыми радикалами (СН3, С2Н5 и так далее). Если замещение происходит лишь в одной группе амида (NH2), то такие соединения носят название Г., например, CeH6NH— —NH2, есть фенилгидразин; при симметричном замещении двух атомов водорода в ди - амиде получаются гидразосоединения. Г. — жидкие или твердия тела, основного характера, легко окисляются. Наиболее важное соединение Г.—фенил-Т., C6H5NH.NH2, получается восстановлением ди-азониевых солей, например, хлористого диазобензола, представляет безцветную маслянистую жидкость, буреющую на воздухе, плавящуюся при 17,5°, кип. при 241°, трудно растворимую в воде, легко в спирте и эфире. Ф.-Г. действует, как восстановитель, и служит весьма важным и чувствительным реактивом на альдегиды и кетоны, и в особенности на углеводы. М. П.