Гідравлічний удар у трубах. Три закони Жуковського

При раптовому відкритті засувки або зупинці насоса у водяних системах виникє гідравлячний удар. При гальмування рідини від швидкості V до 0 виникає ударна хвиля, і гальмування поширюється зі швидкістю удару від засувки до резервуару. Гідравлічний удар має 4 фази і 2 напівперіода. Період прямого удару буде складати:

L – довжина трубопроводу від засувки до резервуару

4 фази: перша фаза – рідина зупиниться і ударна хвиля

М.Є. Жуковський дослідив явище гідравлічного удару на московському трубопроводі у 1890 р.

I закон Жуковського дозволяє обчислити підвищення тиску при прямому ударі:

У II законі Жуковський визначив швидкість розповсюдження ударної хвилі у трубопроводах

Е, Е_т – модуль пружності Юнга для рідини та матеріалу труб відповідно,

D – діаметр труби,

δ_т – товщина стінок труби

Ударна хвиля поширюється зі швидкістю більше ніж швидкість звуку у воді

Особливості:

1.Швидкість ударної хвилі буде зростати і наближатись до С_Н2О у випадку, коли Е_т зростає (труби дуже пружні) і δ_т зростає.

2. Швидкість розповсюдження удару зменшується якщо Е_т↓ , D↑ , δ_т↓.

Гідравлічний удар має велику інтенсивність у сталевих трубах малого діаметра. Зі збільшенням діаметра труби і зменшенням товщини стінки інтенсивність гідравлічного удару зменшується. Суттєво зменшується сила удару у трубах зі зменшенням пружності (металопластикові, свинцеві, гумові).

Для сталевих труб формула II закону має вигляд:

Обчислення проектної максимально-допустимої швидкості руху рідини у трубах

Водяні трубопроводи експлуатуються при робочому тиску Р_р

Р_max= Р_р+ ΔР_у=1,8*10⁶Па

На основі I закону Жуковського можна визначити допустимий тиск гідравлічного удару

ΔР_у=Р_max-Р_р

Із I закона Жуковського отримуємо:

ρVС_у = Р_max - Р_р

Допустима швидкість транспортуємої рідини:

Для водопровідної мережі у більшості випадків Р_р складає 6*10⁵ Па, Р_max=18*10⁵Па.

Швидкість розповсюдження удару:

С_у (Fe)≈1200 м/с

У такому випадку V_проек (6*10⁵)= (18-6)*10⁵/(10³*12*10²)= 1 м/с

Отже, водопровідні мережі проектуються на швидкість руху води у інтервалі 1,0-1,3 м/с.

III закон Жуковського дозволяє знизити інтенсивність гідравлічного удару. Цей закон має наступний аналітичний вигляд:

Т – період гідравлічного удару,

t_3.3. - час закриття засувки, при умові, що t_3.3. >Т

Згідно III закону Жуковського для зменшення інтенсивності гідравлічного удару необхідно замість засувки з миттєвим закриттям використовувати засувки з уповільненим перекриттям живого перерізу трубопроводу.

Основні засоби боротьби з гідравлічним ударом

Приймаємо наступні засоби для боротьби з гідравлічним ударом:

У проектах передбачити, щоб V руху рідини при заданій витраті не перевищувала 1 м/с;

Використовувати вентилі та засувки шпиндельного приводу замість пробкових та кулькових кранів;

На трубопроводах у місцях ймовірного виникнення удару облаштовувати зворотні клапани;

По шляху трубопроводу встановлювати повітряні ковпаки, які виконують роль амортизатора гідравлічного удару.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Безнапірний режим руху	\|	Гідравлічний прес

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.