Явление гидравлического удара


Явление гидравлического удара возникает при резком изменении скорости движения жидкости в трубопроводе (вплоть до его мгновенного закрытия). В таких случаях происходит переход кинетической энергии движущейся жидкости в потенциальную энергию покоящейся жидкости. Однако такой переход не мгновенный, а протекает с определённой скоростью, зависящей от свойств жидкости и материала трубопровода. Кроме того, этот процесс носит волновой характер. Покажем на простом примере, что гидравлический удар - процесс колебательный, т.е. волновой.

Резервуар А соединён с трубопроводом длиной /, на конце трубопровода установлена задвижка. Размеры резервуара таковы, что при отборе жидкости из него уровень жидкости в резервуаре практически не понижается. Также для упрощения модели пока будем считать саму трубу недеформируемой. Примем за начало отсчёта точку О, расположенную на оси трубы в плоскости задвижки. Если потерями напора на трение при движении жидкости пренебречь, то пьезометрическая линия будет горизонтальной .

Явление гидравлического удара

 Если бы жидкость была несжимаемой, то при резком закрытии задвижки мгновенно остановилась бы вся масса жидкости находящаяся в трубе, что вызвало бы мгновенный рост давления во всей жидкости. На самом деле в упругой жидкости процесс будет развиваться иначе. В момент резкого закрытия задвижки остановится только тонкий слой жидкости, непосредственно примыкающий к задвижке, остальная масса жидкости

будет продолжать движение За бесконечно малый промежуток времени (длительность процесса остановки) остановится масса жидкости в объеме первого тонкого слоя.

Явление гидравлического удара

где: - Явление гидравлического удара- толщина тонкого слоя жидкости,

S     - площадь внутреннего сечения трубы.

Если обозначить давление в точке О до закрытия затвора черезЯвление гидравлического удара, а черезЯвление гидравлического ударадав-

ление после мгновенного закрытия задвижки, то по теореме об изменении количества движения можно вычислитьЯвление гидравлического удара

или:Явление гидравлического удара где:Явление гидравлического удара

Или;Явление гидравлического удара

Затем в следующий момент времени остановится следующий слой жидкости, потом третий и т.д. Так постепенно увеличенное давление у задвижки распространится по всему

трубопроводу в направлении против течения жидкости Тогда величинаЯвление гидравлического ударапредставляет собой скорость распространения упругой (ударной) волны. По истечении времениЯвление гидравлического удара

вся жидкость в трубопроводе станет находиться в сжатом состоянии. Но теперь возник перепад давления между жидкостью в резервуаре и жидкостью в трубе, в результате чего начнётся движение упругой жидкости из трубопровода обратно в резервуар. По истечении

такого же временного интервалаЯвление гидравлического удара, давление жидкости у задвижки понизится на величинуЯвление гидравлического удара, т.е достигнет первоначального значения. При этом процесс движения жидкости в резервуар будет продолжаться, пока пониженное давление не распространится до конца трубопровода (до резервуара). Таким образом, давление у задвижки буде сохраняться на

постоянном уровне в течение времениЯвление гидравлического удара, а продолжительность всего цикла гидравлического удара будет равнаЯвление гидравлического удара. За это время давление у задвижки в течение половины этого

времени будет максимальным Явление гидравлического удара, в течение другой половины времени - минимальнымЯвление гидравлического удара

Предыдущие материалы: Следующие материалы: