Водният чук в тръбопроводите е мигновен скок на налягането. Разликата е свързана с рязка промяна в скоростта на водния поток. След това ще научим повече за това как възниква хидравличен удар в тръбопроводите.
Основна заблуда
Резултатът от запълване с течност на пространството над буталото в двигателя със съответната конфигурация (бутало) погрешно се счита за хидравличен удар. В резултат на това буталото не достига мъртвата точка и започва да компресира водата. Това от своя страна води до повреда на двигателя. По-специално, до счупване на пръта или биела, счупване на шпилки в главата на цилиндъра, разкъсване на уплътненията.
Класификация
Според посоката на скока на налягането, водният чук може да бъде:
- Положително. В този случай повишаването на налягането се дължи на рязък старт на помпата или блокиране на тръбата.
- Отрицателно. В този случай говорим за спад на налягането в резултат на отваряне на амортисьора или изключване на помпата.
Според времеторазпространението на вълната и периода на затваряне на вентила (или други спирателни вентили), през който се образува воден чук в тръбите, той се разделя на:
- Прав (пълен).
- Непряко (непълно).
В първия случай предната част на образуваната вълна се движи в посока, противоположна на първоначалната посока на водния поток. По-нататъшното движение ще зависи от елементите на тръбопровода, които са разположени преди затворения клапан. Вероятно е фронтът на вълната да преминава многократно напред и назад. При непълен воден чук потокът може не само да започне да се движи в другата посока, но и частично да премине през клапана, ако не е напълно затворен.
Последствия
Най-опасен се счита за положителен воден чук в отоплителната или водоснабдителната система. Ако скокът на налягането е твърде висок, линията може да се повреди. По-специално, на тръбите се появяват надлъжни пукнатини, което впоследствие води до разцепване, нарушение на херметичността на клапаните. Поради тези неизправности, водопроводното оборудване започва да се проваля: топлообменници, помпи. В тази връзка хидравличният удар трябва да бъде предотвратен или намален. Налягането на водата става максимално в процеса на забавяне на потока, когато цялата кинетична енергия се прехвърля към работата по разтягане на стените на главния и компресиране на течния стълб.
Изследване
Експериментално и теоретично изследва явлението през 1899 г. Николай Жуковски. Изследователят е идентифициралпричини за хидравличен удар. Явлението се дължи на факта, че в процеса на затваряне на линията, през която тече течността, или когато тя се затваря бързо (когато канал в задънена улица е свързан към източник на хидравлична енергия), рязка промяна в налягането и се образува скорост на водата. Не е навсякъде по тръбопровода едновременно. Ако в този случай се направят определени измервания, тогава може да се разкрие, че промяната в скоростта настъпва в посока и величина, а налягането - както в посока на намаляване, така и на увеличение спрямо първоначалната. Всичко това означава, че в линията протича колебателен процес. Характеризира се с периодично намаляване и повишаване на налягането. Целият този процес се характеризира с преходност и се причинява от еластични деформации на самата течност и стените на тръбата. Жуковски доказа, че скоростта, с която се разпространява вълната, е право пропорционална на свиваемостта на водата. От значение е и степента на деформация на стените на тръбата. Определя се от модула на еластичност на материала. Скоростта на вълната също зависи от диаметъра на тръбопровода. Внезапен скок на налягането не може да възникне в линия, пълна с газ, тъй като тя се компресира доста лесно.
Прогрес на процеса
В автономна система за водоснабдяване, като селска къща, може да се използва сондажна помпа за създаване на налягане в линията. Водният чук възниква, когато консумацията на течности внезапно спре - когато се изключи кран. Поток от вода, който се движимагистрала, неспособен да спре незабавно. Колона течност по инерция се разбива във водопроводната "задънена улица", която се образува при затваряне на крана. В този случай релето не спасява от воден чук. Той реагира само на пренапрежение, изключвайки помпата след затваряне на клапана и налягането надвишава максималната стойност. Изключването, като спиране на водния поток, не е незабавно.
Примери
Може да се разгледа тръбопровод с постоянно налягане и движение на флуида с постоянен характер, в който клапан е бил внезапно затворен или внезапно затворен вентил. В система за водоснабдяване на долната сонда, водният чук обикновено се появява, когато възвратният клапан е по-висок от статичното водно ниво (9 метра или повече) или изтича, докато следващият клапан отгоре поддържа налягане. И в двата случая се получава частично изпускане. Следващият път, когато помпата бъде стартирана, водата с висока скорост ще запълни вакуума. Течността попада върху затворения възвратен клапан и потока над него, причинявайки скок на налягането. Резултатът е воден чук. Той допринася не само за образуването на пукнатини и разрушаването на ставите. Когато възникне скок на налягането, помпата или електродвигателят (а понякога и двата елемента наведнъж) се повреждат. Това явление може да възникне при хидравлични задвижващи системи с положителен обем, когато се използва макара. Когато един от изпускателните канали е блокиран от макаратечни възникват процеси, описани по-горе.
Защита срещу воден чук
Силната на скока ще зависи от скоростта на потока преди и след блокирането на магистралата. Колкото по-интензивно е движението, толкова по-силен е ударът при внезапно спиране. Скоростта на самия поток ще зависи от диаметъра на линията. Колкото по-голямо е напречното сечение, толкова по-слабо е движението на течността. От това може да се заключи, че използването на големи тръбопроводи намалява вероятността от воден чук или го отслабва. Друг начин е да увеличите продължителността на спиране на водоснабдяването или включване на помпата. Спирателни елементи от клапанен тип се използват за постепенно затваряне на тръбата. Специално за помпи се използват комплекти за мек старт. Те позволяват не само да се избегне воден чук по време на включване, но и значително удължават експлоатационния живот на помпата.
Компенсатори
Третата опция за защита включва използването на амортисьор. Това е мембранен разширителен резервоар, който е в състояние да "гаси" получените скокове на налягането. Компенсаторите за воден удар работят на определен принцип. Той се крие във факта, че в процеса на увеличаване на налягането буталото се движи с течност и еластичният елемент (пружина или въздух) се компресира. В резултат на това ударният процес се трансформира в осцилаторен. Поради разсейването на енергията, последната се разпада доста бързо без значително повишаване на налягането. Компенсаторът се използва в линията за пълнене. То се таксувасгъстен въздух при налягане 0,8-1,0 MPa. Изчислението е направено приблизително, в съответствие с условията за поглъщане на енергията на задвижващата колона вода от резервоара за пълнене или акумулатора към компенсатора.
