28) Гидравлический удар при мгновенном закрытии затвора

Гидравлический удар представляет собой кратковременное, но резкое и сильное повышение давления в трубопроводе при внезапном торможении двигавшегося по нему потока жидкости

Пусть имеем открытый резервуар, от которого отводится гидравлическая прямолинейная труба; на некотором расстоянии от резервуара труба имеет затвор. Что произойдет при его мгновенном закрытии?

Во-первых, пусть:

1) резервуар настолько велик, что процессы, происходящие в трубопроводе, в жидкости (в резервуаре) не отражаются;

2) потери напора до закрытия затвора ничтожны, следовательно, пьезометрическая и горизонтальная линии совпадают

3) давление жидкости в трубопроводе происходит только с одной координатой, две другие проекции местных скоростей равны нулю; движение определяется только продольной координатой.

Воовторых, теперь внезапно закроем затвор – в момент времени t; могут произойти два случая:

1) если стенки трубопровода абсолютно неупругие, и жидкость несжимаема , то движение жидкости также внезапно останавливается, что приводит к резкому росту давления у затвора, последствия могут быть разрушительны.

Приращение давления при гидравлическом ударе по формуле Жуковского:

Δp = ρСυ+ ρυ².

29)

30) Причины возникновения гидравлического удара и способы защиты.

Гидравлический удар — это скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный крайне быстрым изменением скорости потока этой жидкости за очень малый промежуток времени. Гидравлический удар способен вызывать образование продольных трещин в трубах, что может привести к их расколу, или повреждать другие элементы трубопровода. Явление гидравлического удара открыл в 1869 г. Н.Е. Жуковский.

В зависимости от времени распространения ударной волны и времени перекрытия задвижки (заслонки, клапана, иного местного сопротивления), в результате которого возник гидроудар, можно выделить 2 вида ударов:

•    Полный гидроудар при котором фронт возникшей ударной волны движется в направлении, обратном первоначальному направлению движения жидкости в трубопроводе. Его дальнейшее направление движения зависит от элементов трубопровода, расположенных до закрытой задвижки. Возможно и повторное неоднократное прохождения фронта волны в прямом и обратном направлениях.

•    Неполный гидроудар при котором фронт ударной волны не только меняет направление своего движения на противоположное, но и частично проходит далее сквозь не до конца закрытую задвижку.

Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов:

•    Уменьшение скорости движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр.

•    Установка перед участками, где возможно возникновение гидроудара разнообразных аккумуляторов, воздушных колпаков, предохранительных клапанов и т. д.

•    Увеличение времени срабатывания клапана (закрытия задвижки).

•    Повышение прочности слабых элементов гидравлической системы.

Наиболее простым примером возникновения гидравлического удара является трубопровод с постоянным напором и установившимся движением жидкости, в котором была резко перекрыта задвижка или закрыт клапан.