Mis on hüdrauliline šokk? Torude hüdraulilise šoki põhjused

Torujuhtmete hüdrosüsteemne šokk on hetkeline rõhu hüppeline tõus. Lange on seotud veevoolu kiiruse järsu muutumisega. Lisaks sellele õpime üksikasjalikumalt, kuidas torujuhtmetes tekib hüdrauliline šokk.

Peamine viga

Ebaotstarbekas peetakse hüdraulilist mõju, mis tuleneb vedeliku täitumisest vastava konfiguratsiooni (kolbiga) mootoris super-kolbiga. Selle tulemusena ei jõua kolbeni surnud keskkonda ja hakkab veega pigistama. See omakorda toob kaasa mootoririke. Eriti tuleb varda või ühendusvarda purunemine, silindripea naastude purunemine, tihendite purunemine.

Klassifikatsioon

Vastavalt survejõu suundale võib hüdrauliline šokk olla:

• Positiivne. Sellisel juhul toimub surve tõus tänu pumba järsule sisselülitamisele või toru väljalülitamisele.
• Negatiivne. Sellisel juhul räägime rätiku langusest klapi või pumba väljalülitamise tõttu.

Vastavalt laine levikule ja värava ventiili (või muude sulgeklapi) kattumise perioodile, mille käigus torude käigus tekkis hüdrauliline šokk, jaguneb see:

• Otse (täis).
• Kaudne (mittetäielik).

Esimesel juhul liigub moodustunud laine esiosa suunas, mis on vastupidine vee voolu algsele suunas. Edasine liikumine sõltub torujuhtme elementidest, mis asuvad suletud ventiili ees. On tõenäoline, et laine esiosa läbib korduvalt otsest ja vastupidist suunda. Mittetäieliku hüdraulilise löögi korral võib vool mitte ainult hakata liigutama teisele poolele, vaid ka osaliselt edasi läbi ventiili, kui see ei ole otsaga suletud.

Tagajärjed

Kõige ohtlikum on küttesüsteemi või veevarustuse positiivne hüdrauliline šokk. Kui rõhu langus on liiga kõrge, võib joon kahjustuda. Eelkõige ilmuvad torudesse pikisuunalised praod, mis põhjustab hiljem lõhestamist, kinnitusklapist kinni pidurdus. Nende tõrgete tõttu hakkavad veevarustusseadmed ebaõnnestuma: soojusvahetid, pumbad. Seoses sellega tuleb hoida ära hüdrauliline šokk või vähendada selle tugevust. Kui kogu kineetiline energia viiakse põhi seinte venitamiseks ja vedeliku kolonni kokku surudes, muutub veesurve maksimaalseks.

Teadusuuringud

Eksperimentaalselt ja teoreetiliselt uuriti nähtust 1899. aastal. Nikolai Žukovski. Uurija tuvastas hüdraulilise šoki põhjused. See nähtus on tingitud asjaolust, et vedeliku voolu pealmise sulgemise ajal või kui see on kiiresti suletud (kui ajutine kanal on ühendatud hüdroenergia allikaga), tekib vee rõhu ja kiiruse järsk muutus. See pole samaaegselt kogu torujuhtme suunas. Kui antud juhul tehakse teatud mõõtmistulemusi, saab kindlaks teha, et kiiruse muutus toimub suuna ja ulatuse ning rõhu suhtes - nii algseadise suhtes kui ka languse suunas. Kõik see tähendab, et võistlev protsess toimub põhiliinil. Seda iseloomustab perioodiline vähenemine ja rõhu suurenemine. Seda kogu protsessi iseloomustab aeglusus ja see tuleneb vedeliku enda ja toru seinte elastsest deformatsioonist . Zhukovsky tõestas, et kiirus, millega laine levib, on otseselt proportsionaalne vee tihendatavusega. Toru seinte deformatsiooni väärtus on samuti oluline. See määratakse kindlaks materjali elastsuse moduliga. Laine kiirus sõltub gaasijuhtme läbimõõdust. Gaasiga täidetud liinil ei teki terava surve hüpet, sest see on üsna lihtsalt pressitud.

Protsessi voog

Autonoomses veevarustussüsteemis, näiteks maamajas, võib survejõu tekitamiseks torujuhtmes kasutada rõhu all olevat pumpa. Hüdrauliline šokk tekib siis, kui vedeliku tarbimise järsk pidurdus - kraana sulgemisel. Vesi, mis tegi maanteel liiklust, ei suuda koheselt peatada. Inertsi all olev vedeliku sillus lõikab kraana sulgemisel veekogust "otsa". Hüdraulilise šoki puhul ei salvesta relee antud juhul. See lihtsalt reageerib hüppele pumba sulgemisega pärast seda, kui kraan on suletud ja rõhk ületab maksimaalse väärtuse. Sulgemine, aga ka veevoolu peatamine ei ole hetkeline.

Näited

Võimalik on arvestada konstantse peaga torujuhet ja konstantse vedeliku liikumist, kus klapp oli äkki suletud või klapp äkitselt suletud. Veevarustusseadmes, kus reduktori elemendi asukoht on kõrgem kui staatiline veetaseme tase (9 meetrit või rohkem), lekib harilikult veevarustussüsteem reeglina hüdraulilist šokki, samas kui järgmine kõrgem surveventiil hoiab survet. Mõlemal juhul toimub osaline tühjenemine. Järgmise pumba käivitamisel täidetakse vaakum kiirveega. Vedelik puutub kokku suletud kontrollklapiga ja selle kohal oleva vooluga, mis põhjustab survet. Selle tulemusel tekib hüdrostaatiline šokk. See aitab kaasa mitte ainult pragude tekkimisele ja ühendite hävitamisele. Kui tekib surve survest, on pump või mootor (või mõlemad) kahjustatud. See nähtus võib ilmneda mahumõõturseadme süsteemides, kui kasutatakse spoolventiili. Kui ühel vedeliku sissevoolukanalis sulgeb spool, ilmnevad ülalkirjeldatud protsessid.

Kaitse hüdrauliliste šokkide eest

Löögi jõud sõltub voolukiirusest enne ja pärast põhiliini sulgemist. Mida intensiivsem liikumine, seda tugevam on järsku peatumise mõju. Voolu kiirus sõltub rea läbimõõdust. Mida suurem on ristlõige, seda väiksem on vedeliku liikumine. Selle põhjal võib järeldada, et suurte torujuhtmete kasutamine vähendab veemärgi tõenäosust või nõrgestab seda. Teine võimalus on suurendada veetoru või pumba kattumist. Toru järkjärgulise kattumise läbiviimiseks kasutatakse klapitüüpi sulgemisteid. Spetsiaalselt pumpade jaoks kasutatakse komplekte sileda käivitamiseks. Need võimaldavad mitte ainult vältida veeharami sisselülitamise ajal, vaid ka märkimisväärselt pikendada pumba kasutusiga.

Kompensaatorid

Kolmas võimalus hõlmab summutusseadme kasutamist. See on membraani paisupaak, mis suudab "summutada" tekkivaid rõhu- hüppeid. Hüdrohaami kompensaatorid töötavad vastavalt teatud põhimõttele. See seisneb selles, et rõhu suurendamise ajal liigub kolb vedelikku ja surub elastse elemendi (vedru või õhk). Selle tulemusena muudetakse šoki protsess ostsillatsiooniprotsessiks. Energia hajumise tõttu laguneb viimane kiiresti piisavalt ilma rõhu märkimisväärse suurenemiseta. Kompensaatorit kasutatakse täitmisjoonis. See laetakse suruõhuga rõhul 0,8-1,0 MPa. Arvutus tehakse ligikaudu vastavalt tingimustele, mis võimaldavad liikuva veesamba energia neelamist täitepaagist või aku kompensaatorist.