Гидравлический удар и устройства для защиты от его действия
Резкое изменение давления в напорном трубопроводе, вызванное внезапным изменением скорости движения жидкости по времени называется гидравлическим ударом.
Предположим, что в напорном трубопроводе движется жидкость.
Движение равномерное.
Представим себе, что в момент времени t=0 внезапно прекратилось движение, посредством мгновенного закрытия крана (затвора).
В результате произойдет резкое повышение давления в трубе вследствие перехода кинетической энергии остановившихся слоев жидкости в потенциальную энергию давления сжатой жидкости. При закрытии крана скорость движения воды уменьшается, т.е. движение из равномерного превращается в замедленное. Вследствие этого появляются силы инерции, которые будут иметь направление, противоположное ускорению и будут повышать давление у крана.
Повышение давления, распространяясь по трубопроводу с большой скоростью с, будет вызывать сжатие жидкости и расширение стенок трубы. Скорость сназывается скоростью распространения ударной волны.
После того как остановиться последний слой жидкости у резервуара, из которого начинается трубопровод, давление у задвижки достигает своего максимума. Таким образом, после остановки последнего слоя вся жидкость в трубопроводе будет сжата. Но так как в этот момент давление в резервуаре будет меньше давления в трубопроводе, то жидкость придет в движение и начнет выталкиваться из трубопровода в резервуар. В начале трубопровода произойдет резкое понижение давления. Это понижение давления передающееся от слоя к слою и распространяющееся по направлению от резервуара к крану называется обратной ударной волной.
Описанный процесс происходит быстро, так как скорости распространения ударных волн велики. Потери энергии приводят к постепенному затуханию процесса.
В действительности кран, затвор или задвижка, установленные в конце трубопровода, не могут закрываться мгновенно. В связи с этим различают полный гидравлический удар, когда время закрытия tз задвижки меньше длительности фазы Тф гидравлического удара tз<Тф, и неполный гидравлический удар, когда tз>Тф .
Для уменьшения мощности крепления в НБ и снижения его стоимости необходимо на наиболее малой длине за плотиной:
а)преобразовать часть получившейся в НБ избыточной кинетической энергии
в потенциальную, доведя hсдо величины hн;
б)погасить оставшуюся часть избыточной кинетической энергии, т.е. рассеять ее (преобразовав в тепло за счет сил трения).
Специальные устройства, сооружаемые в НБ с целью гашения энергии, называются гасителями энергии.
Различают следующие типы гасителей энергии:
1) Водобойный колодец.() Суть установки ВК заключается в искусственном увеличении глубины НБ за счет опускания дна русла НБ за плотиной на некоторую величину d.
2) Водобойная стенка.() Здесь затопляющая глубина h 'н больше глубины hн на величину подпора z', вызываемого специальной водобойной стенкой, устроенной в НБ.
3) Водобойный колодец комбинированного типа - глубина увеличивается и за счет опускания дна русла и за счет подпора (водобойная стенка)
4) Специальные гасители энергии. На пути потока устанавливаются различные препятствия, которые заставляют его соответствующим образом деформироваться. В результате деформации потока происходит диссипация энергии (рассеивание). – пирсы или шашки.
Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 1205;