Основные сведения. Гидравлическим ударом называется колебательный процесс, при котором происходит периодическое изменение давления в трубопроводе

Гидравлическим ударом называется колебательный процесс, при котором происходит периодическое изменение давления в трубопроводе, возникающее вследствие изменения скорости движения жидкости.

Например, при закрытии задвижки в конце трубопровода примыкающие частицы жидкости затормаживаются, и в этой зоне повышается давление. Затем тормозятся соседние частицы жидкости. В результате зона повышенного давления быстро расширяется, занимая весь трубопровод. При этом создается неравновесное состояние, так как давление, возникшее в трубопроводе, превышает давление, создаваемое напорным резервуаром. Поэтому жидкость начнет вытекать из трубопровода, и давление в нем понизится. Из-за инерции жидкости давление станет меньше, чем давление в напорном баке, поэтому жидкость будет вновь вытекать в трубопровод и тормозиться у задвижки. То есть весь процесс повторяется. Таким образом, при гидравлическом ударе через трубопровод проходят волны повышенного давления.

Поверхность, разделяемая движущуюся и заторможенную жидкость, называется фронтом волны гидравлического удара. Для определения изменения давления в трубопроводе при гидравлическом ударе используются формулы Н.Е.Жуковского:

 

, (3.46)

 

, (3.47)

где r — плотность жидкости;

с — скорость распространения фронта волны гидравлического удара;

Dυ — изменение скорости, в результате которой возникает гидравлический удар;

— скорость распространения звука в безграничном объеме данной жидкости;

Е _Ж — модуль упругости жидкости;

Е — модуль упругости материала трубопровода;

d — диаметр трубопровода;

d — толщина стенок трубопровода.

Рисунок 3.14 — Схема гидравлического удара

 

Эти формулы справедливы для прямого удара, то есть такого, когда возникает при очень быстром закрытии задвижки. Практически считается, что данное условие выполняется, если

, (3.48)

где t _з — время закрытия задвижки;

Т — время возвращения к задвижке фронта волны гидравлического удара (при этом давление у задвижки понижается);

l — длина трубопровода.

Если время закрытия больше и условие (3.48) не выполняется, то удар называется непрямой. При непрямом ударе повышение давления может быть значительно меньше, чем при прямом. Изменение давления при непрямом ударе приближенно определяется по формуле:

 

. (3.49)