Гидравлический удар в трубах.


Гидравлический удар в трубах.Гидравлический удар в напорном трубопроводе называют резкое изменение давления в жидкости, вызванное (также резким) изменением скорости ее течения (например, при быстром перекрытии трубопровода запорным устройством). Этот процесс является очень быстротечным и характеризуется чередованием повышений и понижений давлений. Теоретическое и экспериментальное исследование гидравлического удара было произведено впервые Н.Е. Жуковским, который в 1899 г. Решил эту задачу с учетом упругих свойств жидкости и материала стенок трубопровода. гидравлический удар - процесс колебательный, т.е. волновой. Рассмотрим простой трубопровод, начинающийся у бассейна А и имеющий на некотором расстоянии от входа задвижку В. Если задвижка открыта и движение жидкости в трубе установившееся, то пьезометрическая линия на участке до задвижки будет, с учетом потери напора на входе, представляться отрезком прямой а-а, при полностью закрытой задвижке – это горизонтальная линия в-в.

Пусть в некоторый момент времени ранее открытую задвижку быстро закрывают. Отток жидкости через сечение у задвижки прекращается и в такой же короткий срок останавливается слой жидкости, непосредственно прилегающий к задвижке. Масса прилегающего к задвижке слоя жидкости возрастает за счет ее уплотнения и за счет расширения сечения трубы. Граница между потоком с установившимся течением и уплотненной областью перемещается в сторону входа в трубу со скоростью, называемой скоростью фронта ударной волны; в сечениях пробегаемых фронтом происходит резкое изменение скорости течения и соответственно резко меняется давление. Когда прямая волна достигает входа в трубу, начинается, в следствие превышения напора в трубе над напором в бассейне, истечение жидкости из трубы в бассейн. Возникает обратная или отраженная волна, которая распространяется в направлении к задвижке с такой же практически скоростью, с какой до этого перемещалась прямая. В трубе происходит в этом периоде времени течение в направлении к входу в трубу на участке до фронта отраженной волны и к задвижке на участке от фронта до задвижки.

Формула Жуковского – повышения давления при гидравлическом ударе. Гидравлический удар в трубах.

Скорость распространения фронта волны - Гидравлический удар в трубах.

D – дополнительное от повышения давления напряжение в материале трубопровода;

Гидравлический удар в трубах.- толщина стенки трубопровода;

Гидравлический удар в трубах.- модуль упругости материала трубопровода;

К – модуль упругости жидкости.

Время, в течение которого ударная волна, возникшая у задвижки, достигнет напорного резервуара, отразится от него и вернется к задвижке - Гидравлический удар в трубах.- фаза удара, время двойного пробега волной повышения давления на расстояние L.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: