Використання гідроудару

Гідроудар - стрибок тиску у будь-якій системі, яка заповнена рідиною, викликаний вкрай швидкою зміною швидкості потоку цієї рідини за дуже малий проміжок часу. Гідравлічний удар здатний викликати утворення поздовжніх тріщин у трубах, що може призвести до їх розколу, або пошкоджувати інші елементи трубопроводу. Також гідроудари надзвичайно небезпечні і для іншого обладнання, такого як теплообмінники, насоси і посудини, що працюють під тиском. Для запобігання гідроударів, викликаних різкою зміною напрямку потоку робочого середовища, на трубопроводах встановлюються зворотні клапани.

Загальні знання

---

Явище гідроудару відкрив Н. Е. Жуковский у 1897—1899

Збільшення тиску при гідравлічному ударі визначається за формулою: [math]D_p = \rho(v_0 - v_1) c\!\,[/math],

де [math]D_p[/math] — збілшення тиску в Н/м³

[math]\rho[/math] — щільність рідини у кг/м³,

[math]v_0[/math] та [math]v_1[/math] — середні швидкості в трубопроводі до та після закриття

средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запірного клапана) в м/с,

с — швидкість поширення ударної хвилі вздовж трубопроводу.

Жуковський довів, що швидкість поширення ударної хвилі "c" знаходиться в прямо пропорційній залежності від стисливості рідини, величини деформації стінок трубопроводу, визначається модулем пружності матеріалу E, з якого він виконаний, а також від діаметру трубопроводу. Отже, гідравлічний удар не може виникнути в трубопроводі, що містить газ, тому що газ легко стискаємо.

Приклади гідроударів

---

Найбільш простим прикладом виникнення гідравлічного удару є приклад трубопроводу з постійним натиском і сталим рухом рідини, в якому була різко перекрита засувка або закритий клапан. У свердловинних системах водопостачання гідроудар, як правило, виникає, коли найближчий до насоса зворотний клапан розташований вище статичного рівня води більше, ніж на 9 метрів, або найближчий до насоса зворотний клапан має витік, в той час як розташований вище наступний зворотний клапан тримає тиск. В обох випадках в стояку виникає часткове розрідження. При наступному пуску насоса вода, що протікає з дуже великою швидкістю, заповнює вакуум і соударяются в трубопроводі з закритим зворотним клапаном і стовпом рідини над ним, викликаючи стрибок тиску і гідравлічний удар. Такий гідравлічний удар здатний викликати утворення тріщин у трубах, зруйнувати трубні з'єднання і пошкодити насос і / або електродвигун. Гідроудар може виникати в системах об'ємного гідроприводу, в яких використовується золотниковий гідророзподільник. У момент перекриття золотником одного з каналів, по яких нагнітається рідина, цей канал на короткий час виявляється перекритим, що тягне за собою виникнення явищ, описаних вище.

Види гідравлічних ударів

У залежності від часу поширення ударної хвилі τ і часу перекриття засувки (або інший запірної арматури) t, в результаті якого виник гідроудар, можна виділити 2 види ударів: Повний (прямий) гідравлічний удар, якщо t <τ Неповний (непрямий) гідравлічний удар, якщо t> τ

При повному гідроударі фронт виникла ударної хвилі рухається в напрямку, протилежному первісному напрямку руху рідини в трубопроводі. Його подальший напрямок руху залежить від елементів трубопроводу, розташованих до закритої засувки. Можливо і повторне неодноразове проходження фронту хвилі в прямому і зворотному напрямках.

При неповному гідроударі фронт ударної хвилі не тільки змінює напрямок свого руху на протилежний, а й частково проходить далі крізь не до кінця закриту засувку.