ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гидравлический удар в трубах из "Гидравлика и гидропровод Издание 3 " Теоретические и экспеоиментальные исследования гидравлического удара в трубах впервые были выполнены профессором Н.Е.Жуковским, который в работе О гидоавлическом ударе в водопроводных трубах , вышедшей в свет в 1899 году, доказал, что гидравлический удар является быстропротекающим волновым процессом. Характер этого 1 цесса зависит от сжимаемости жидкости и упругости стенок трубопровода и состоит из колебаний давления. [c.78] Предположим, что вначале задвижка открыта и в трубопроводе имеет место установившееся течение жидкости со скоростью V. [c.78] Пусть за весьма малый промежуток времени задвижка закроется и частицы жидкости, находящиеся непосредственно у клапана задвижки, остановятся, а более отдаленные будут продолжать движение с прежней скоростью, из-за чего жидкость станет сжиматься, давление повысится, а стенки трубы начнут растягиваться. Кинетическая эн гия жидкости будет переходить в работу деформаций ее и стенок трубы. С течением времени будут останавливаться последующие сечения потока и по трубопроводу в сторону резервуара с некоторой скоростью а будет распространяться волна гидравлического удара. Схема волнового процесса при гидроударе представлена на рис. 5.4. [c.78] Когда ударная волна дойдет до резервуара, колонна жидкости в трубе остановится, а стенки ее растянутся на всей длине Ь. В этот момент давление жидкости в трубе будет больше чем в резервуаре на величину ЛРуа- Ввиду неравновесности состояния жидкости, ее частицы под действием перепада давления АРуд устремятся из трубы в резервуар. В связи с этим в сторону задвижки со скоростью а будет перемещаться волна выравненного давления ро (рис. 5.4,11). [c.79] Жидкость и стенки трубы предполагаются совершенно упругими, поэтому они возвращаются к прежнему состоянию, соответствующему давлению ро- Работа деформаций переходит обратно в кинетическую энергию жидкости и она приобретает первоначальную скорость V, но направленную в противоположную сторону. С этой скоростью колонна жидкости стремится оторваться от клапана, в связи с чем возникает отрицательная ударная волна с давлением -ЛРуб, движущаяся к резервуару со скоростью а (рис. 5.4,111). Кинетическая энергия жидкости вновь переходит в работу деформаций, но противоположного знака. Жидкость расширяется, а труба сжимается. [c.79] В момент подхода отрицательной ударной волны к резервуару давление в трубе станет меньшим, чем в резервуаре на величину hPyd- К задвижке вновь устремится волна выравнивания давления (рис. 5.4,IV). С подходом этой волны к клапану восстановится исходное состояние и процесс повторяется. Теоретически он может повторяться бесконечно долго. [c.80] На практике наблюдается лишь несколько полных циклов с уменьшающейся амплитудой колебания давления из-за потерь энергии, как показано на рис. 5.5. [c.80] Если задвижка установлена в середине трубопровода, соединяющего два резервуара, то гидравлический удар наблюдается как перед задвижкой, так и за нею. Перед задвижкой первый импульс ударного давления положительный, а за нею — отрицательный. В связи с этим первый тип гидравлического удара называют положительным, а второй — отрицательным. [c.80] Величину ударного давления можно найти из уравнения живых сил, согласно которому кинетическая энергия жидкости Ек переходит в сумму работ деформации жидкости Аж и стенок трубы Ат, т.е. [c.81] Отсюда следует, что одним из основных способов борьбы с гидравлическим ударом является медленное перекрытие трубопроводов. Если же это почему-либо невозможно, то вблизи задвижки устанавливают пневмоколпак. Воздушный объем пневмоколпака замедляет процесс торможения жидкости, что равносильно увеличению времени закрытия задвижки. [c.82] Еще одним способом борьбы с гидроударом является использование противоударных сбрасывающих клапанов вблизи задвижки, которые открываются при повышении давления в трубопроводе и сбрасывают часть жидкости, что позволяет снизить давление. [c.82] В технике находят применение устройства, позволяющие использовать энергию гидравлического удара, создаваемого искусственно. К таким устройствам относится гидравлический таран, позволяющий без подвода к потоку механической энергии извне поднимать жидкость на заданную высоту, а также гид импульсатор, позволяющий за счет искусственно создаваемых незатухающих гидравлических ударов (автоколебаний давления) импульсно повышать давление в стволе гидромонитора, обеспечивающего разрушение массивов горных пород при гидромониторном способе добычи полезных ископаемых. При этом получается пульсирующая струя воды. [c.83] Вернуться к основной статье