Большая Советская Энциклопедия (ГИ)

Рис. 2. Гидравлический пресс, развивающий усилие 735 Мн (~ 75000 тс).

Гидравлический прыжок

Гидравли'ческий прыжо'к, явление резкого, скачкообразного повышения уровня воды в открытом русле при переходе потока из т. н. бурного состояния в спокойное. Г. п. сопровождается образованием поверхностного «вальца», внутри которого сильно насыщенная воздухом жидкость находится в сложном вращательном движении.

  Г. п. обычно имеет место при пропуске потока через отверстия гидротехнические сооружений (водосливы, водоспуски и т.п.). Вследствие больших донных скоростей в зоне Г. п. могут появляться размывы русла. Теория Г. п. рассматривается в гидравлике.

Гидравлический радиус

Гидравли'ческий ра'диус, гидравлическая характеристика поперечного сечения потока жидкости, выражаемая отношением площади этого сечения к его т. н. смоченному периметру (т. е. к той части периметра, по которой происходит соприкосновение потока с твёрдыми стенками). Величина Г. р. изменяется в зависимости от размеров и формы поперечного сечения русла. Для заполненной трубы круглого сечения Г. р. равен четверти диаметра, для открытых русел большой ширины принимается равным средней глубине потока. Г. р. широко используется в гидравлических расчётах.

Гидравлический разрыв пласта

Гидравли'ческий разры'в пласта', создание трещин в горных породах, прилегающих к буровой скважине, за счёт давления на забое скважины в результате закачки в породы вязкой жидкости. Г. р. п. применяется для увеличения продуктивности нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, образования непроницаемых экранов в горных породах, улучшения условий дегазации угольных пластов и т.д. Оборудование для Г. р. п. состоит из насосных агрегатов, развивающих давление до 50—70 Мн/м2, производительностью около 10 л/сек, насосно-компрессорных труб, пакеров, позволяющих изолировать забой скважины от затрубного пространства, пескосмесительных агрегатов, ёмкостей для жидкостей, твёрдого материала, измерительной аппаратуры.

  При Г. р. п. в скважину закачивается вязкая жидкость с таким расходом, который обеспечивает создание на забое скважины давления, достаточного для образования трещин. Трещины, образующиеся при Г. р. п., имеют вертикальную и горизонтальную ориентацию. Протяжённость трещин достигает нескольких десятков м, ширина несколько мм или см. После трещинообразования в скважину закачивают смесь вязкой жидкости с твёрдыми частичками (обычно крупно- и среднезернистым песком, с диаметром зёрен около 0,5—1,0 мм) для предотвращения смыкания трещин под действием горного давления. Применяемая при Г. р. п. концентрация песка в жидкости 100—200 г/л, количество песка до несколько десятков т (имеются примеры Г. р. п. с закачкой в трещины сотен т песка). Выбор жидкости зависит от типа пласта: в пластах, насыщенных нефтью, используются главным образом углеводородные жидкости (минеральные масла, высоковязкие нефти, нефти с добавкой асфальтита и т.д.); в водонасыщенных пластах — жидкости на водной основе (продукты целлюлозной промышленности, эмульсии и т.д.). Для увеличения протяжённости трещин применяются добавки к рабочей жидкости, снижающие её фильтруемость. Используется сочетание Г. р. п. с обработкой скважин соляной и плавиковой кислотами. Если пласт, подвергаемый гидравлическому разрыву, состоит из нескольких пропластков, применяются способы поинтервального Г. р. п., позволяющие образовать трещины в каждом из них. Метод Г. р. п. в СССР заметно повысил продуктивность нефтяных скважин (в отдельных случаях в несколько раз) и приёмистость нагнетательных скважин, используемых при заводнении нефтяных пластов.

  Лит.: Максимович Г. К., Гидравлический разрыв нефтяных пластов, М., 1957; Желтов Ю. П., Деформации горных пород, М., 1966.

  Ю. П. Желтов.

Гидравлический распределитель

Гидравли'ческий распредели'тель, устройство для открытия, перекрытия или изменения направления потока рабочей жидкости в устройствах гидравлических систем. Применяется для распределения потока жидкости, подаваемой от насоса к приёмнику, например к гидродвигателю, при пуске, останове или реверсировании последнего. Различают крановые, золотниковые и клапанные Г. р. Управление Г. р. может быть непосредственным (ручным) и дистанционным (гидравлическим, пневматическим или электрическим).

Гидравлический регулятор

Гидравли'ческий регуля'тор, регулятор, в котором энергия давления жидкости, подводимой от постороннего источника, воздействует на регулирующий орган. Г. р. обычно реализуют только интегральный, пропорциональный и интегрально-пропорциональный законы регулирования. Воспринимающим (чувствительным) элементом Г. р. служат мембранные, сильфонные и др. устройства, преобразующие измеряемую величину в пропорциональное усилие (реже — перемещение). В Г. р. чаще всего применяют гидравлические исполнительные механизмы, построенные на базе гидроцилиндров двустороннего действия. В относительно простых Г. р. используют мембранные исполнительные механизмы одностороннего действия. Достоинства Г. р. — надёжность, простота конструкции и обслуживания, незначительная масса и габариты. Основной недостаток— необходимость постоянного контроля утечки рабочей жидкости.

Гидравлический таран

Гидравли'ческий тара'н, водоподъёмное устройство, в котором для подачи воды используется повышение в ней давления при периодически создаваемых гидравлических ударах. Г. т. был известен ещё в 18 в. Теория Г. т. была разработана Н. Е. Жуковским (1907). Одну из совершенных конструкций Г. т. предложил советский инженер Д. И. Трембовельский (1927).

  В период разгона (рис.) при кратковременном открытии клапана 4 (вручную) в подводящей трубе 6 под действием подпора создаётся поток воды со средним расходом Q, который сбрасывается через этот клапан. Когда силовое воздействие воды уравновесит вес клапана, он поднимается. Быстрое закрытие клапана 4, а следовательно внезапная остановка воды, вызывает гидравлический удар. Резкое повышение давления открывает клапан 5, через который выходит некоторое количество воды со средним расходом q < Q. В рабочем периоде вода по трубопроводу 2 поступает в верхний бак 1, преодолев напор H > h. Сжатый воздух, находящийся в напорном колпаке 3, выравнивает подачу воды по трубопроводу. В конце второго периода давление в клапанной коробке становится немного меньше, поэтому клапан 5 закрывается, а клапан 4 открывается, что обеспечивает автоматическое повторение цикла. Кпд Г. т. зависит от напора и для соотношения

 

  (рис.) равен 0,92, а для

 

  составляет 0,26.

  Г. т. применим там, где имеется запас воды, значительно превышающий потребное количество, и где есть возможность расположить установку ниже уровня источника. Получил распространение в сельском хозяйстве, для водоснабжения небольших строек и т.п.

  Лит.: Чистопольский С. Д., Гидравлические тараны, М. — Л., 1936; Овсепян В. М., Гидравлический таран и таранные установки, М., 1968.

Схема гидравлического тарана: 1 — верхний бак; 2, 6 — трубопроводы; 3 — напорный колпак; 4, 5 — клапаны; 7 — резервуар; р — усилие, необходимое для открытия клапана; h — высота падения воды; Н — высота подъёма воды.

Гидравлический тормоз

Гидравли'ческий то'рмоз, 1) тормоз, в котором усилие на тормозной механизм передаётся гидравлическим приводом. 2) Опытный стенд для испытания двигателей (внутреннего сгорания, паровых и др.) с целью определения их мощности. См. Тормоз.

Гидравлический транспорт

Гидравли'ческий тра'нспорт, способ перемещения твёрдых материалов потоком воды. Г. т. применяется при гидромеханизации земляных и горных работ, возведении земляных сооружений (плотин, дамб и др.), для удаления шлаков и золы из крупных котельных, для транспортировки полезных ископаемых и удаления отходов их обогащения, для перемещения различных материалов (щепы и бумажной массы, сырья сахарной и спиртовых заводов и т.д.).

  Г. т. подразделяется на безнапорный и напорный. При безнапорном Г. т. гидросмесь, перемещаясь по наклонным желобам (лоткам) и частично заполненным трубам, имеет свободную поверхность, на которой давление равно атмосферному; при напорном Г. т. гидросмесь в трубопроводах находится под избыточным давлением. Это давление создаётся насосами (например, буровой насос, углесос и др.). Иногда для Г. т. достаточно давления, возникающего из-за разности отметок начала и конца трубопровода (например, при транспортировке породы в шахту для закладки выработанного пространства). Г. т. осуществляется только при скоростях движения гидросмеси не менее некоторой минимальной величины, называемой критической. В зависимости от плотности и размера транспортируемых частиц, концентрации гидросмеси и диаметра трубопровода величина критической скорости изменяется от 1,5—2 до 4—5 м/сек. При этих скоростях мелкие и лёгкие частицы транспортируются во взвешенном состоянии, средние — прерывистым взвешиванием, а наиболее крупные и тяжёлые — волочением и качением по нижней стенке трубопровода. Только для высококонцентрированных гидросмесей из мельчайших частиц глины, мела, торфа, угля и т.п. Г. т. осуществляется даже при весьма малых скоростях. Такие гидросмеси, подобно коллоидам, обладают особыми свойствами: частицы в них удерживаются во взвешенном состоянии даже в состоянии покоя. Напорный Г. т. позволяет перемещать грузы на большие расстояния (например, в США уголь этим способом транспортируется на 173 км, руда — на 115 км).

  Расчёт Г. т. обычно сводится к определению диаметра трубопровода (по заданной производительности и величине критической скорости), концентрации твёрдого в гидросмеси и гидравлических сопротивлений. Гидравлические сопротивления и гидроабразивный износ трубопровода резко снижаются при уменьшении размера транспортируемых частиц менее 1—3 мм, поэтому область применения Г. т. на значительные расстояния обычно ограничивается частицами этого размера.

  Достоинства Г. т. — высокая производительность, возможность транспортирования на большие расстояния и полной автоматизации, невысокие эксплуатационные расходы, возможность совмещения транспортирования с др. технологическими процессами (гидравлическим разрушением, обогащением и промывкой материала). К недостаткам Г. т. относятся значительный расход воды и электроэнергии, износ трубопроводов и насосов при транспортировке абразивных материалов, а в ряде случаев — измельчение и размокание транспортируемых материалов и необходимость их последующего обезвоживания.

  Лит.: Нурок Г. А., Технология и проектирование гидромеханизации горных работ, М., 1965.

  В. В. Трайнис.

Гидравлический удар

Гидравли'ческий уда'р, явление резкого изменения давления в жидкости, вызванное мгновенным изменением скорости её течения в напорном трубопроводе (например, при быстром перекрытии трубопровода запорным устройством).

  Увеличение давления при Г. определяется в соответствии с теорией Н. Е. Жуковского по формуле

  Dp = r(v₀ — v₁) c,

  где Dp — увеличение давления в н/м2, r — плотность жидкости в кг/м3, v₀ и v₁ — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки в м/сек, с — скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода. При абсолютно жёстких стенках с равна скорости звука в жидкости а (в воде а = 1400 м/сек). В трубах с упругими стенками

 

  где D и d — диаметр и толщина стенок трубы, Е и e — модули упругости материала стенок трубы и жидкости.

  Г. у. — сложный процесс образования упругих деформаций жидкости и их распространения по длине трубы. При очень большом увеличении давления Г. у. может вызывать аварии. Для их предупреждения на трубопроводе устанавливают предохранительные устройства (уравнительные резервуары, воздушные колпаки, вентили и др.).

  Теория Г. у., развитая Н. Е. Жуковским, способствовала техническому прогрессу в гидротехнике, машиностроении и др. отраслях.

  Лит.: Жуковский Н. Е., О гидравлическом ударе в водопроводных трубах, М. — Л., 1949; Мостков М. А., Башкирова А. А., Расчеты гидравлического удара, М. — Л., 1952.

  В. В. Ляшевич.

Гидравлический усилитель

Гидравли'ческий усили'тель, устройство для перемещения управляющих органов гидравлических исполнительных механизмов с одновременным усилением мощности управляющего воздействия. Применяют главным образом Г. у. с дроссельным и со струйным управлением. Наиболее распространены Г. у. первого типа, которые бывают без обратной связи, с обратной связью, с комбинированной системой управления. Они конструктивно просты, надёжны в эксплуатации, но не меняют основных характеристик гидравлических механизмов, совместно с которыми работают. Г. у. состоит из двух основных устройств: управляющего (переменные дроссели, например сопла с заслонками или золотниковые пары с начальным осевым зазором) и исполнительного (например, поршень исполнительного механизма или управляющий золотник).

  В Г. у. (рис.) рабочая жидкость из напорной магистрали поступает в систему управления через постоянные дроссели к переменным дросселям и рабочим камерам. Входной электрический сигнал через электромеханический преобразователь управляет положением заслонки. При её смещении изменяются соотношения проходных сечений рабочих окон Г. у. (зазоров между соплами и заслонкой), одновременно меняются давления в рабочих камерах, что приводит к перемещению золотника.

  Коэффициент усиления по мощности Г. у. часто превышает 100000. Г. у. с обратной связью по нагрузке или скорости, помимо усиления мощности управляющего воздействия, существенно улучшают статические и динамические характеристики гидравлических систем управления, повышают их кпд и снижают требования к точности и качеству изготовления основных узлов гидравлических двигателей. Преимущество современных Г. у. по сравнению с другими усилителями мощности, например электромашинными, — малая металлоёмкость, часто не превышающая 50 г на 1 квт выходной мощности.

  В. А. Хохлов.

Схема двухщелевого гидравлического усилителя без обратной связи: 1 — управляющая заслонка; 2 — сопла; 3 — постоянные гидравлические дроссели; 4 — золотник гидравлического исполнительного механизма; 5 — центрирующие пружины; 6 — рабочие камеры: 7 — электромеханический преобразователь; P_н — давление питания.

Гидравлическое сопротивление

Гидравли'ческое сопротивле'ние, сопротивление движению жидкостей (и газов) по трубам, каналам и т.д., обусловленное их вязкостью. Подробнее см. Гидродинамическое сопротивление.

Гидраденит

Гидрадени'т (от греч. hidros — пот и aden — железа), сучье вымя, гнойное воспаление потовых желёз. Вызывается стафилококком; развивается обычно в подмышечных впадинах, реже — вокруг грудных сосков, половых органов (у женщин), кожи мошонки, заднего прохода. К заболеванию предрасполагают ослабление организма, потливость, опрелость, нечистоплотность. Г. начинается с воспаления потовой железы, к которому присоединяется воспаление окружающей подкожножировой клетчатки. В глубине кожи появляются один или несколько плотных болезненных узелков, кожа над ними краснеет. Затем узелки размягчаются и вскрываются с образованием гнойных свищевых ходов. Гной попадает в соседние железы и заражает их. Течение Г. длительное, часто с рецидивами. Женщины болеют чаще. Лечение: антибиотики, физиотерапия, специфическая вакцинация и неспецифическая иммунотерапия; иногда — хирургическая операция.

  Лит.: Многотомное руководство по дермато-венерологии, под ред. С. Т. Павлова, т. 2, Л., 1961.

Гидразин

Гидрази'н, диамид, H₂N—NH₂, бесцветная, гигроскопичная, дымящая на воздухе жидкость; t_kип 113,5°С, t_пл 2°С, плотность 1,008 г/см3 (при 20°С). Г. неограниченно растворим в воде и низших спиртах. Нерастворим в углеводородах и др. органических растворителях. Водные растворы Г. обладают основными свойствами ( = 8,5 · 10-7). С кислотами образует соли гидразония, например N₂H₅Cl, N₂H₆Cl₂. Г. характеризуется высокой диэлектрической проницаемостью (52,9 при 20°С) и способен растворять многие неорганические соли. Г. — эндотермическое соединение; теплота образования DH°₂₉₈ (ж) = 50,24 кдж/моль (12,05 ккал/моль). При нагревании до 200—300° С Г. разлагается на N₂ и NH₃. В присутствии Fe₂O₃ воспламеняется при комнатной температуре. С воздухом пары Г. при содержании 4,67% по объёму и выше образуют взрывоопасные смеси. Жидкий Г. не чувствителен к удару, трению и детонации. Токсичен; предельно допустимая концентрация в воздухе 0,0001 мг/л. Получают Г. окислением NH₃ или мочевины гипохлоритом. Применяют в органическом синтезе, производстве пластмасс, резины, инсектицидов, взрывчатых веществ, как горючий компонент в жидких ракетных топливах. См. также Диметилгидразин.

  Лит.: Одрит Л. и Огг Б., Химия гидразина, пер. с англ., М., 1954.

  В. С. Лапик.

Гидразосоединения

Гидразосоедине'ния, органические соединения, содержащие гидразогруппу —NH—NH—, связанную с двумя углеводородными радикалами RNH—NHR.

  Практическое значение имеют ароматические Г. Ar—NH—NH—Ar — кристаллические бесцветные вещества с очень слабыми основными свойствами, нерастворимые в воде, растворимые в спирте, эфире, бензоле. При действии сильных восстановителей ароматические гидразосоединения образуют амины: Ar—NH—NH—Ar+2H ® 2ArNH₂; кислородом Г. окисляются до азосоединений: Ar—NH—NH—Ar ® ArN = NAr. Под действием минеральных кислот ароматические Г. изомеризуются в диаминодифенилы (см. Бензидиновая перегруппировка). Ароматические Г. получают восстановлением нитросоединений в щелочной среде (цинковой пылью, электролитически). Наиболее простое ароматическое Г. — гидразобензол, C₆H_sNH—NHC₆H₅, открыто Н. Н. Зининым (1845). Ароматические Г. получают в больших количествах как промежуточные продукты при производстве бензидина и его производных (толидина, дианизидина и др.), являющихся важными исходными веществами для получения азокрасителей.

Гидрангиевые

Гидра'нгиевые (Hydrangeaceae), семейство двудольных растений. Небольшие деревья или кустарники, лианы, полукустарники и травы. Цветки в цимозных соцветиях. Плод — коробочка, редко ягодовидный. Около 20 родов и более 250 видов в умеренных и субтропических областях Северного полушария, главным образом в Северной Америке и в Восточной Азии. В СССР 7 видов — представители родов гидрангия, дейция и чубушник. Многие Г., дикорастущие и интродуцированные, часто разводят в садах и парках как декоративные и медоносные. Отнесение Г. к камнеломковым устарело. Г. следует сближать с семейством Escalloniaceae. Иногда род чубушник и близкие к нему роды выделяют в особое семейство Philadelphaceae.

  Лит.: Заиконникова Т. И., О самостоятельности сем. Hydrangeaceae Dum., в сборнике: Новости систематики высших растений, М. — Л., 1964; Тахтаджян А. Л., Система и филогения цветковых растений, М. — Л., 1966.

Гидрангия

Гидра'нгия (Hydrangea), род растений семейства гидрангиевых. Главным образом листопадные кустарники, иногда древовидные лианы и небольшие деревья. Листья супротивные или расположенные мутовчато по 3, с зубчатыми краями. Цветки собраны в щитки или метёлки. Краевые, а иногда и все цветки соцветия бесплодны и имеют 4—5 крупных белых, голубых или розовых чашелистиков. Полноценные цветки обычно невзрачны. Плод — коробочка. Около 80 видов в Южной и Северной Америке, в Восточной и Юго-Восточной Азии; в СССР — 2. Некоторые виды Г. широко используются в цветоводстве под названием гортензии.

Гидрант

Гидра'нт, см. Пожарный гидрант.

Гидранты

Гидра'нты (зоологическое), многочисленные бокаловидные особи, сидящие на общем стволе и составляющие колонии бесполого поколения (полипы) водных кишечнополостных животных — гидроидов.

Гидраргиллит

Гидраргилли'т (от греч. hydor —вода и argillos — белая глина), гиббсит, минерал, химический состав — А1[ОН]₃. Содержит 65,4% глинозёма (Al₂O₃); известны примеси Fe3+ и Ga3+, замещающие в структуре A13+. Кристаллизуется в моноклинной системе; кристаллическая структура слоистая, сложена из двулистных пакетов (OH), в середине которых размещены ионы A13+. По слабым межпакетным связям проходит хорошая спайность. Г. образует мелкие тонкопластинчатые, обычно бесцветные с перламутровым блеском кристаллики, а также порошковатые массы и корочки с радиально-лучистой или чешуйчатой микроструктурой. Твёрдость по минералогической шкале 2,5—3,5; плотность 2300—2400 кг/м3. Г. обычно образуется при выветривании пород, богатых глинозёмом. Вместе с др. гидроокислами алюминия (диаспор, бёмит) и железа Г. входит в состав бокситовых руд. Гидраргиллитовые бокситы относятся к лучшим алюминиевым рудам.

Гидрастис

Гидра'стис (Hydrastis), род травянистых многолетних растений семейства лютиковых, иногда выделяемый в семейство гидрастиевых. 2 вида на востоке Северной Америки и в Восточной Азии. Г. канадский, или желтокорень, золотая печать (Н. canadensis), — лекарственное северо-американское растение, культивируемое в средней полосе Европейской части СССР и на Украине. Корневище на изломе золотисто-жёлтое, снаружи со следами отмерших стеблей, имеющих вид печати. Стебель высотой до 30 см. Цветки одиночные, с чашечковидным околоцветником из 3 зеленовато-белых листочков; тычинки и пестики многочисленные. Плод ягодообразный, красный.

  Корневище содержит алкалоиды гидрастин, берберин и др., применяемые как кровоостанавливающие средства.

  Лит.: Атлас лекарственных растений СССР, М., 1962.

  Т. В. Егорова.

Гидрастис канадский; а — цветок.

Гидратация

Гидрата'ция (от греч. hydor — вода), процессы связывания воды химическими веществами. Различают несколько видов Г.

  Г. окислов приводит к гидроокисям, представляющим собой щёлочи, кислоты или амфотерные соединения. Так, присоединение воды к окиси кальция даёт гидроокись кальция (в технике этот процесс называется «гашение извести»):

СаО + H₂O = Ca (OH)₂.

  Г. серного ангидрида в промышленности чают серную кислоту, а окислов азота — азотную кислоту:

SO₂ + H₂O = H₂SO₄,

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

  При Г. трёхокиси мышьяка образуется слабая мышьяковистая кислота, имеющая амфотерные свойства:

As₂O₃ + 3H₂O = 2H₃AsO₃.

  Г. органических соединений происходит по кратным связям; в случае циклических соединений Г. приводит к раскрытию циклов. Обычно эти реакции происходят в присутствии щелочей, кислот или гетерогенных катализаторов (каталитическая Г.). Г. этого типа играет огромную роль в препаративной органической химии и промышленности органического синтеза. Так, в результате прямой Г. олефинов получают спирты, например этиловый спирт из этилена:

CH₂ = CH₂ + H₂O ® CH₃CH₂OH.

  Г. ацетилена приводит к ацетальдегиду (реакция Кучерова) (промежуточный продукт — неустойчивый виниловый спирт):

CH º CH + H₂O ® [СН₂=СН—ОН] ® CH₃CHO.

  В результате Г. кетена образуется уксусная кислота, а окиси этилена — этиленгликоль:

  В перечисленных примерах вода реагирует таким образом, что происходит разрыв связи между атомом водорода и группой OH.

  Многие неорганические и некоторые органические вещества образуют с водой твёрдые кристаллогидраты, постоянного состава, которые ведут себя как индивидуальные химические соединения. Так, безводный сульфат меди CuSO₄ бесцветен; из его водных растворов кристаллизуется ярко-синий гидрат CuSO₄·5H₂O — медный купорос, при нагревании которого образуется сначала голубой CuSO₄·3H₂O, затем CuSO₄·H₂O белого цвета; при 258°С соль полностью обезвоживается. К этому же типу относится Г. молекул в растворах с образованием гидратов различного состава, находящихся в равновесии друг с другом и водой; например, при растворении спирта образуются гидраты с 3,4 и 8 молекулами H₂O. При растворении электролитов происходит Г. ионов, затрудняющая ассоциацию последних. Энергия Г. в значительной степени компенсирует энергию диссоциации электролита; т. о., Г. ионов является одной из главных причин электролитической диссоциации в водных растворах. Образование кристаллогидратов и Г. молекул и ионов в растворах являются частными случаями сольватации, т. е. присоединения молекул растворителя. К Г. относят также процессы, приводящие к связыванию воды за счёт адсорбционных сил (см. Адсорбция). См. также Вода.