Ang Water hammer sa mga pipeline ay isang agarang pressure surge. Ang pagkakaiba ay nauugnay sa isang matalim na pagbabago sa bilis ng daloy ng tubig. Susunod, malalaman natin ang higit pa tungkol sa kung paano nangyayari ang hydraulic shock sa mga pipeline.
Pangunahing maling akala
Ang resulta ng likidong pagpuno ng over-piston space sa engine ng kaukulang configuration (piston) ay maling itinuturing na hydraulic shock. Bilang isang resulta, ang piston ay hindi umabot sa patay na sentro at nagsisimulang i-compress ang tubig. Ito naman ay humahantong sa pagkabigo ng makina. Sa partikular, sa pagkasira ng rod o connecting rod, pagkasira ng mga stud sa cylinder head, pagkasira ng mga gasket.
Pag-uuri
Ayon sa direksyon ng pressure surge, ang water hammer ay maaaring:
- Positibo. Sa kasong ito, ang pagtaas ng presyon ay nangyayari dahil sa mabilis na pagsisimula ng pump o sa pagbara ng pipe.
- Negatibo. Sa kasong ito, pinag-uusapan natin ang pagbaba ng presyon bilang resulta ng pagbubukas ng damper o pag-off ng pump.
Ayon sa oraspagpapalaganap ng alon at ang panahon ng pagsasara ng balbula (o iba pang mga shutoff valve), kung saan nabuo ang isang water hammer sa mga tubo, nahahati ito sa:
- Diretso (puno).
- Hindi direkta (hindi kumpleto).
Sa unang kaso, ang harap ng nabuong alon ay gumagalaw sa direksyon na kabaligtaran sa orihinal na direksyon ng daloy ng tubig. Ang karagdagang paggalaw ay depende sa mga elemento ng pipeline, na matatagpuan bago ang saradong balbula. Malamang na ang harap ng alon ay dadaan nang paulit-ulit pasulong at paatras na direksyon. Sa isang hindi kumpletong water hammer, ang daloy ay hindi lamang maaaring magsimulang lumipat sa kabilang direksyon, ngunit bahagyang dumaan pa sa balbula kung hindi ito ganap na nakasara.
Mga Bunga
Ang pinaka-mapanganib ay itinuturing na isang positibong water hammer sa heating o water supply system. Kung masyadong mataas ang pressure surge, maaaring masira ang linya. Sa partikular, lumilitaw ang mga paayon na bitak sa mga tubo, na kasunod na humahantong sa isang split, isang paglabag sa higpit sa mga balbula. Dahil sa mga pagkabigo na ito, ang mga kagamitan sa pagtutubero ay nagsisimulang mabigo: mga heat exchanger, mga bomba. Kaugnay nito, ang hydraulic shock ay dapat na pigilan o bawasan. Ang presyon ng tubig ay nagiging pinakamataas sa proseso ng pagbabawas ng bilis ng daloy kapag ang lahat ng kinetic energy ay inilipat sa gawain ng pag-stretch ng mga dingding ng pangunahing at pag-compress ng likidong column.
Pananaliksik
Eksperimental at theoretically pinag-aralan ang phenomenon noong 1899 Nikolai Zhukovsky. Natukoy ng mananaliksikmga sanhi ng hydraulic shock. Ang kababalaghan ay dahil sa ang katunayan na sa proseso ng pagsasara ng linya kung saan dumadaloy ang likido, o kapag ito ay mabilis na isinara (kapag ang isang dead-end na channel ay konektado sa isang mapagkukunan ng haydroliko na enerhiya), isang matalim na pagbabago sa presyon at nabuo ang bilis ng tubig. Hindi ito sabay-sabay sa pipeline. Kung sa kasong ito ang ilang mga sukat ay ginawa, maaari itong maihayag na ang pagbabago sa bilis ay nangyayari sa direksyon at magnitude, at presyon - pareho sa direksyon ng pagbaba at pagtaas na may kaugnayan sa paunang isa. Ang lahat ng ito ay nangangahulugan na ang isang oscillatory na proseso ay nagaganap sa linya. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang panaka-nakang pagbaba at pagtaas ng presyon. Ang buong prosesong ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng transience at sanhi ng nababanat na mga pagpapapangit ng likido mismo at ang mga dingding ng tubo. Pinatunayan ni Zhukovsky na ang bilis ng pagpapalaganap ng alon ay direktang proporsyonal sa compressibility ng tubig. Ang halaga ng pagpapapangit ng mga dingding ng tubo ay mahalaga din. Ito ay tinutukoy ng modulus ng pagkalastiko ng materyal. Ang bilis ng alon ay nakasalalay din sa diameter ng pipeline. Ang biglaang pagtaas ng presyon ay hindi maaaring mangyari sa isang linyang puno ng gas, dahil madali itong mag-compress.
Pag-usad ng proseso
Sa isang autonomous na sistema ng supply ng tubig, tulad ng isang country house, ang isang borehole pump ay maaaring gamitin upang lumikha ng presyon sa linya. Nagaganap ang water hammer kapag biglang huminto ang pagkonsumo ng likido - kapag nakapatay ang gripo. Isang agos ng tubig na dumadaloyhighway, hindi makahinto kaagad. Ang haligi ng likido sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos ay bumagsak sa "dead end" ng pagtutubero, na nabuo nang sarado ang gripo. Sa kasong ito, ang relay ay hindi nakakatipid mula sa martilyo ng tubig. Tumutugon lamang ito sa surge, pinapatay ang pump pagkatapos na sarado ang balbula at ang presyon ay lumampas sa pinakamataas na halaga. Ang pagsara, tulad ng paghinto ng daloy ng tubig, ay hindi kaagad.
Mga Halimbawa
Maaaring isaalang-alang ng isa ang isang pipeline na may pare-parehong presyon at tuluy-tuloy na paggalaw ng isang pare-parehong kalikasan, kung saan ang isang balbula ay biglang isinara o isang gate valve ay biglang isinara. Sa isang downhole water supply system, ang water hammer ay karaniwang nangyayari kapag ang check valve ay mas mataas kaysa sa static na lebel ng tubig (9 metro o higit pa) o tumutulo habang ang susunod na balbula sa itaas ay humahawak ng presyon. Sa parehong mga kaso, ang isang bahagyang discharge ay nangyayari. Sa susunod na pagsisimula ng bomba, pupunuin ng mataas na bilis ng tubig ang vacuum. Ang likido ay tumatama sa saradong check valve at sa daloy sa itaas nito, na nagdudulot ng pressure surge. Ang resulta ay water hammer. Nag-aambag ito hindi lamang sa pagbuo ng mga bitak at pagkasira ng mga kasukasuan. Kapag nagkaroon ng pressure surge, ang pump o ang de-koryenteng motor (at kung minsan ang parehong elemento nang sabay-sabay) ay nasira. Maaaring mangyari ang phenomenon na ito sa positive displacement hydraulic drive system kapag ginamit ang spool valve. Kapag ang isa sa mga discharge channel ay naharang ng isang spoolmga prosesong lumilitaw ang likido na inilarawan sa itaas.
Proteksyon laban sa water hammer
Ang lakas ng surge ay magdedepende sa flow rate bago at pagkatapos ng pagharang sa highway. Kung mas matindi ang paggalaw, mas malakas ang impact kapag biglang huminto. Ang bilis ng daloy mismo ay depende sa diameter ng linya. Kung mas malaki ang cross section, mas mahina ang paggalaw ng likido. Mula dito maaari itong maging konklusyon na ang paggamit ng malalaking pipelines ay binabawasan ang posibilidad ng water hammer o nagpapahina nito. Ang isa pang paraan ay dagdagan ang tagal ng pagsara ng suplay ng tubig o pag-on ng bomba. Ang mga elemento ng shut-off na uri ng balbula ay ginagamit upang unti-unting isara ang tubo. Lalo na para sa mga bomba, ginagamit ang mga soft start kit. Nagbibigay-daan ang mga ito hindi lamang upang maiwasan ang water hammer habang binubuksan, ngunit makabuluhang pinapataas din ang buhay ng pagpapatakbo ng pump.
Compensators
Ang ikatlong opsyon sa proteksyon ay kinabibilangan ng paggamit ng damper device. Ito ay isang tangke ng pagpapalawak ng lamad, na may kakayahang "patayin" ang mga nagresultang pagtaas ng presyon. Ang mga compensator ng martilyo ng tubig ay gumagana ayon sa isang tiyak na prinsipyo. Ito ay nakasalalay sa katotohanan na sa proseso ng pagtaas ng presyon, ang piston ay gumagalaw na may likido at ang nababanat na elemento (tagsibol o hangin) ay naka-compress. Bilang resulta, ang proseso ng pagkabigla ay nababago sa isang oscillatory. Dahil sa pagkawala ng enerhiya, ang huli ay nabubulok nang medyo mabilis nang walang makabuluhang pagtaas sa presyon. Ang compensator ay ginagamit sa linya ng pagpuno. Sinisingil itonaka-compress na hangin sa isang presyon ng 0.8-1.0 MPa. Ang kalkulasyon ay ginawa ng humigit-kumulang, alinsunod sa mga kondisyon para sa pagsipsip ng enerhiya ng driving column ng tubig mula sa filling tank o accumulator hanggang sa compensator.
