Гидравлический удар в трубопроводах. Профессор Жуковский Н.Е., исследуя аварии московского трубопровода, пришел к выводу, что они происходят при резком закрытии задвижек
Профессор Жуковский Н.Е., исследуя аварии московского трубопровода, пришел к выводу, что они происходят при резком закрытии задвижек. Комплекс явлений, возникающий в трубопроводе в связи с резким изменением скорости течения жидкости и сопровождающийся резким изменением давления - гидроудар.
Если труба перекрывается полностью за время (время перекрытия), то явление представляет собой гидравлический удар с фазами развития:
- остановка движения жидкости «→»; давление: ; с «←» - скорость ударной волны в сторону противоположную движению жидкости;
- расширение трубы; давление ; изменение направления движения жидкости «←»;
- частичное сужение трубы до начальных размеров; давление ; изменение направления ударной волны «→»; направление движения жидкости «←»;
- полное сужение трубы до начальных размеров; давление: ; направление движения жидкости «←»;
- частичное сужение трубы; давление ;
- полное сужение трубы; давление ;
- расширение трубы до начальных размеров; давление ; скорость жидкости равна нулю.
Фаза удара
При прямом гидроударе вся кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную энергию сжатия жидкости и расширения стенок трубопровода. Продолжительность гидроудара определяется из выражения:
(151)
где - длина участка трубопровода;
с - скорость ударной волны.
При непрямом гидроударе справедливо соотношение
(152)
В течение этого времени давление жидкости на участке гидроудара возрастает на величину .
Для определения величины воспользуемся теоремой импульсов: импульс силы равен изменению количества движения массы жидкости, протекающей через объем возмущения ( )
Для нашего случая:
(153)
так как , то
, (154)
а повышение напора:
(155)
где - плотность, ;
- скорость жидкости до гидроудара, ;
- скорость ударной волны, .
Скорость ударной волны - определяется по формуле Жуковского:
(156)
где | - модуль упругости материала, ; | |
- модуль упругости жидкости, ; | ||
- внутренний диаметр трубы, ; | ||
- толщина стенок трубы, . |
Для того, чтобы избежать явления гидроудара, необходимо:
1. уменьшить фазы удара ;
2. увеличить продолжительность гидроудара;
3. устанавливать компенсационные емкости;
4. применять гидроаккумуляторы для гашения ударной волны;
5. устанавливать предохранительные клапаны;
6. испытывать материал труб на прочность (таб. 6)
Значение модулей упругости для материалов
Таблица 6
Вид материала | , |
Вода | 0,207 |
Трубы стальные | 20,0 |
Трубы чугунные | 10,0 |
Трубы бетонные | 2,0 |
Трубы деревянные | 1,0 |
Трубы свинцовые | 0,5:0,02 |
Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 1229;